CN110296210A - 一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置及方法，属于试验测量领域，其中所述装置包括控制系统、供油系统、电磁阀、换挡阀及数据采集系统，所述控制系统的输出端与所述电磁阀的输入端连接，以控制所述电磁阀的工作状态；所述电磁阀通过所述换挡阀与所述供油系统连接，并且所述电磁阀还通过减压阀与所述供油系统连接，所述换挡阀的输出端还与换挡操纵元件连接，所述数据采集系统设置在换挡操纵元件侧部，用于监测所述换挡操纵元件、油缸或油压响应特性。本发明能够实现电磁阀、电磁阀等不同部件的试验，以选择合适的型号，实用性强，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及试验装置技术领域，且更具体地涉及一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置及方法。
背景技术
油泵是燃油系统给发动机提供燃油的动力源泉，根据发动机需油情况不同，油泵提供的流量大小也不同，由此可见油泵在燃油系统中是较为重要的部件之一。油泵的好坏直接影响着发动机的供油即飞机的动力。目前油泵的试验是简单的将油泵装在试验油箱里面，给油泵供电让其循环打油，通过流量表和压力表观看流量和压力，以此判断油泵是否正常，然后记录表值完成试验，自动化程度低。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置及方法，能够实现电磁阀、电磁阀等不同部件的试验，以选择合适的型号，实用性强，使用方便。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置，所述装置包括控制系统、供油系统、电磁阀、换挡阀及数据采集系统，所述控制系统的输出端与所述电磁阀的输入端连接，以控制所述电磁阀的工作状态；所述电磁阀通过所述换挡阀与所述供油系统连接，并且所述电磁阀还通过减压阀与所述供油系统连接，所述换挡阀的输出端还与换挡操纵元件连接，所述数据采集系统设置在换挡操纵元件侧部，用于监测所述换挡操纵元件、油缸或油压响应特性。
作为本发明进一步的技术方案，所述电磁阀为比例电磁阀。
作为本发明进一步的技术方案，所述换挡阀为双边节流换挡阀。
作为本发明进一步的技术方案，所述换挡操纵元件为换挡离合器或制动器。
作为本发明进一步的技术方案，所述控制系统为基于RapidECU的快速原型控制器。
作为本发明进一步的技术方案，所述供油系统包括粗滤件、油泵、精滤件和主油路定压阀，其中所述粗滤件、油泵和主油路定压阀均设置在所选油泵的内部。
作为本发明进一步的技术方案，所述油泵内部还含有液压油回油油箱、冷却器和油温传感器。
作为本发明进一步的技术方案，所述数据采集系统包括数据采集卡以及与所述数据采集卡连接的通讯接口，其中所述数据采集卡的型号为PCI-1710，所述通讯接口为可编程16路单端或8路差分模拟量输入或组合方式的通讯接口。
作为本发明进一步的技术方案，所述比例电磁阀的型号为IP-DAR-43-AJ常闭型直动比例减压电磁阀。
作为本发明进一步的技术方案，所述双边节流换挡阀为无开口阀口、全周开口阀口或U型开口阀口换挡阀。
为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：
利用上述一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置进行试验的方法，包括以下步骤：
（1）选择比例电磁阀、双边节流电磁阀的型号和参数；
（2）连接硬件组件，搭建软件应用场景，将硬件部分和软件部分处于工作状态；所述软件平台为LabVIEW平台；
（3）利用控制系统向各个组件下达控制命令；
（4）数据采集系统开始采集比例电磁阀和双边节流换挡阀的数据信息；
（5）计算机接收到数据采集系统的数据信息，并对接收到的数据进行计算；
（6）计算机驱动仿真软件进行数据模拟，并将模拟到的数据信息显示出来，供用户使用。
在本发明进一步的技术方案中，所述比例电磁阀响应特性分析方法为：将输入控制电流范围控制在0-450mA之间, 将输出控制油压范围控制在0-14bar之间，其中当控制电流超过125mA之后，比例电磁阀输出的先导油压随电流增加呈线性增加，并且满足先导油压8bar的使用需求，则所选比例电磁阀对应的油压控制为8bar。
在本发明进一步的技术方案中，各型阀口换挡阀的试验对比分析方法为：截取1s时对各种型阀口换挡阀试验施加阶跃控制信号，施加阶跃控制信号的时间为4s, 换挡操纵元件油压范围为0-18bar，得到各型阀口换挡阀油压响应的曲线，将试验结果与仿真结果进行对比，截取换挡操纵元件油压响应最快的时间段对应的换挡操纵元件的油压数据，所述油压数据满足的换挡阀规格则为用户所选最佳的致动件换挡操纵元件电磁阀。
积极有益效果：
本发明通过控制系统直接控制比例电磁阀，进而控制双边节流换挡阀及供油系统，双边节流换挡阀进一步控制换挡操纵元件（换挡离合器或制动器），能够实现电磁阀、电磁阀等不同部件的试验，通过试验数据来选择合适的型号，满足用户需求，实用性强，使用方便。
附图说明
图1为本发明试验装置的结构示意图；
图2为本发明试验方法的步骤流程示意图；
图3为比例电磁阀响应特性的曲线图；
图4为先导油压与输出油压之间的关系曲线图；
图5为普通阀口换挡阀试验的离合器油压响应结果曲线图；
图6为全周阀口换挡阀试验的离合器油压响应结果曲线图；
图7位U型阀口换挡阀试验的离合器油压响应结果曲线图；
图8为各型阀口阀芯对阶跃信号的油压响应曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置及方法，所述装置包括控制系统、供油系统、电磁阀、换挡阀及数据采集系统，所述控制系统的输出端与所述电磁阀的输入端连接，以控制所述电磁阀的工作状态；所述电磁阀通过所述换挡阀与所述供油系统连接，并且所述电磁阀还通过减压阀与所述供油系统连接，所述换挡阀的输出端还与换挡操纵元件连接，所述数据采集系统设置在换挡操纵元件侧部，用于监测所述换挡操纵元件、油缸或油压响应特性。
在本发明中，所述电磁阀为比例电磁阀。在具体实施例中，比例电磁阀选用意大利TECNORD公司生产的IP-DAR-43-AJ常闭型直动比例减压电磁阀。
在本发明中，所述换挡阀为双边节流换挡阀。在具体实施例中，所述双边节流换挡阀为无开口阀口、全周开口阀口或U型开口阀口换挡阀。
在本发明中，所述换挡操纵元件为换挡离合器或制动器。
在本发明中，所述控制系统为基于RapidECU的快速原型控制器。
在本发明中，所述供油系统包括粗滤件、油泵、精滤件和主油路定压阀，其中所述粗滤件、油泵和主油路定压阀均设置在所选油泵的内部。
在本发明中，所述油泵内部还含有液压油回油油箱、冷却器和油温传感器。
在本发明中，所述数据采集系统包括数据采集卡以及与所述数据采集卡连接的通讯接口，其中所述数据采集卡的型号为PCI-1710，所述通讯接口为可编程16路单端或8路差分模拟量输入或组合方式的通讯接口，该型号为研华PCI-1710。
对于上述实施例，值得注意的是，在另一种实施形式中，本发明的试验装置是为验证各型阀口换挡阀对离合器充油油压响应特性的影响，从简化试验设计的角度出发，利用泵站的出油定压阀代替自动变速器电液操纵回路中的主油路定压阀，换挡操纵执行机构由带回位弹簧的液压油缸代替。
在选择控制系统时，在具体实施例中，可以选用华海科技的快速原型控制器RapidECU作为控制系统的下位机。RapidECU是基于控制器快速原型理论，替代产品的实际控制器，通过自动代码生成技术将建模与仿真阶段所形成的控制算法模型下载到快速圆形控制器硬件中，连接实际被控对象，进行控制算法的实物验证。
RapidECU能够为用户提供多款产品级控制器硬件平台，其硬件设计符合汽车级标准，具有良好的环境适应性和可靠性；此外，本控制器还能够对用户基于模型搭建的控制器模型，进行一键式自动代码生成，并提供基础软件与应用软件的源代码，适用于各类电液控制系统的开发。
在选择数据采集系统时，选用通道增益可编程的16路单端或8路差分模拟量输入或组合方式输入的研华PCI—1710作为本试验方案的试验数据采集卡。采用美国国家仪器公司（NATIONAL INSTRUMENTS，简称NI）推出的虚拟仪器仪表开发平台LabVIEW基于图形化编程语言的开发环境，能够使仪器系统的数据采集、分析和显示部分协调工作。通过LabVIEW开发出的良好的可视化人机界面，使其在测量测试、数字信号分析、仪器控制、数据采集和工厂自动化领域获得了广泛应用。为实现电流控制信号和油压输出信号实时的数据采集，使用LabVIEW搭建数据采集系统。
在具体实施时，控制系统下达控制指令，比例电磁阀接收控制系统下达控制指令，开始工作。油压传感器传递油压信息，供油系统供应油量，并且通过油温传感器传感油的温度，冷却器能够冷却液压油回油油箱内的油温。数据采集系统通过数据采集卡采集离合器油缸油压响应特性，能够实现比例电磁阀的响应特性数据，根据比例电磁阀的响应特性数据选择合适的比例电磁阀，也可以根据不同阀口形状阀芯的油压响应数据、根据各型阀口阀芯的油压响应试验结果选择合适的换挡离合器或制动器的换挡阀，本实验装置结构布局合理，使用方便，能够自适应各种形式的试验项目。
如图2所示，利用上述实施例所述的液压操纵试验装置进行试验的方法，包括以下步骤：
（1）选择比例电磁阀、双边节流电磁阀的型号和参数；
在本步骤中，为了验证比例电磁阀、双边节流电磁阀的型号和参数是够满足用户的需求，首先选择具有一定参数的比例电磁阀、双边节流电磁阀，比如采用比例电磁阀选用意大利TECNORD公司生产的IP-DAR-43-AJ常闭型直动比例减压电磁阀。双边节流换挡阀选用无开口阀口、全周开口阀口或U型开口阀口中的任意一种。
（2）连接硬件组件，搭建软件应用场景，将硬件部分和软件部分处于工作状态；所述软件平台为LabVIEW平台；
在本步骤中，将上述实施例中的硬件部分按照图1的形式连接完毕，确保各个组件之间通讯正常。然后启动计算机程序，利用LabVIEW平台对各个组件模拟仿真，在本实施例中，主要模拟仿真比例电磁阀和比例电磁阀的特性，针对其特性研究其实用性，便于用户选择合适参数的双边节流换挡阀。
（3）利用控制系统向各个组件下达控制命令；
在本步骤中，用户设置各个组件的工作参数、工作状态，控制系统根据用户设置的参数向各个组件发出控制命令，使得各个硬件部分处于模拟工作状态；
（4）数据采集系统开始采集比例电磁阀和双边节流换挡阀的数据信息；
（5）计算机接收到数据采集系统的数据信息，并对接收到的数据进行计算；
（6）计算机驱动仿真软件进行数据模拟，并将模拟到的数据信息显示出来，供用户使用。
在上述步骤中，选用通道增益可编程的16路单端或8路差分模拟量输入或组合方式输入的研华PCI—1710作为本试验方案的试验数据采集卡，能够采集不同组件的工作状态和信息，假设试验目的是考察比例电磁阀的工作特性，则采集比例电磁阀的参数，假设试验目的是考察各型阀口双边节流换挡阀的相关特性，则采集各型阀口双边节流换挡阀的相关工作特性，在本实施例中，以考察比例电磁阀、各型阀口双边节流换挡阀为实施例进行说明。
在试验时，在研究比例电磁阀响应特性分析时，如图3-图4所示，其方法为：将输入控制电流范围控制在0-450mA之间, 将输出控制油压范围控制在0-14bar之间，通过LabVIEW平台模拟其运动轨迹，通过考察输入控制电流和输出控制油压之间的函数关系，来考察比例电磁阀响应特性，进而选择用户需要的比例电磁阀。当控制电流超过125mA之后，比例电磁阀输出的先导油压随电流增加呈线性增加，并且满足先导油压8bar的使用需求，则所选比例电磁阀对应的油压控制为8bar。基于此，来选择合适的比例电磁阀。在图4中，通过LabVIEW平台模拟先导油压与换档阀输出油压之间的函数关系，也能研究比例电磁阀响应特性。在先导油压在2-6.5 bar之间时，换挡阀输出油压的特性变化最为明显。当先导油压超过8bar时，换挡阀输出油压的特性变化恒定。因此说明先导油压选择8bar，则最为合适。
在分析各型阀口换挡阀的试验时，分析方法为：截取1s时对各种型阀口换挡阀试验施加阶跃控制信号，施加阶跃控制信号的时间为4s, 换挡操纵元件油压范围为0-18bar，得到各型阀口换挡阀油压响应的曲线，将试验结果与仿真结果进行对比，截取换挡操纵元件油压响应最快的时间段对应的换挡操纵元件的油压数据，所述油压数据满足的换挡阀规格则为用户所选最佳的致动件换挡操纵元件电磁阀。
在进一步的实施例中，如图5所示，图5为普通阀口换挡阀试验的离合器油压响应结果曲线图，在0-1s时间内，油压不变化，在1.0-1.3s时间内，离合器油压上升最快，因此，其相应时间为1s，在1.3-4s时间内，离合器油压不变化，处于稳定状态，因此根据这一特性，可选择合适的普通阀口换挡阀试验的离合器。
在进一步的实施例中，如图6所示， 图6为全周阀口换挡阀试验的离合器油压响应结果曲线图；在0-1s时间内，油压不变化，在1.0-1.25s时间内，离合器油压上升最快，因此，其相应时间为1s，在1.25-4s时间内，离合器油压不变化，处于稳定状态，因此根据这一特性，可选择合适的普通阀口换挡阀试验的离合器。
在进一步的实施例中，如图7所示， 图7位U型阀口换挡阀试验的离合器油压响应结果曲线图；在0-1s时间内，油压不变化，在1.0-1.2s时间内，离合器油压上升最快，因此，其相应时间为1s，在1.2-4s时间内，离合器油压不变化，处于稳定状态，因此根据这一特性，可选择合适的普通阀口换挡阀试验的离合器。
对于上述实施例，对试验结果和仿真结果进行对比，可以看出仿真结果与试验结果基本吻合，响应迟滞是由于仿真模型中未考虑摩擦力、阻尼力和油道形状等因素导致的。
在进一步的实施例中，如图8所示，图8为各型阀口阀芯对阶跃信号的油压响应曲线图。通过曲线图可以看出，普通阀口阀芯的响应时间最长，全周阀口阀芯的响应时间居中，U型阀口阀芯的响应时间最短，更进一步地说，装有普通阀口换挡阀的离合器油压响应速度最慢；装有全周阀口换挡阀的离合器油压的响应速度较普通阀口换挡阀快了70ms，但油压的超调量最大；U型阀口换挡阀的离合器油压响应速度最快，较全周阀口换挡阀的响应时间快了50ms。根据各型阀口阀芯的油压响应试验结果可以看出，U型阀口换挡阀的充油效果最好，更适合作为换挡离合器/制动器的换挡阀。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置，其特征在于：所述装置包括控制系统、供油系统、电磁阀、换挡阀及数据采集系统，所述控制系统的输出端与所述电磁阀的输入端连接，以控制所述电磁阀的工作状态；所述电磁阀通过所述换挡阀与所述供油系统连接，并且所述电磁阀还通过减压阀与所述供油系统连接，所述换挡阀的输出端还与换挡操纵元件连接，所述数据采集系统设置在换挡操纵元件侧部，用于监测所述换挡操纵元件、油缸或油压响应特性。
2.根据权利要求1所述的一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置，其特征在于：所述电磁阀为比例电磁阀，其中所述比例电磁阀的型号为IP-DAR-43-AJ常闭型直动比例减压电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置，其特征在于：所述换挡阀为双边节流换挡阀，其中所述双边节流换挡阀为无开口阀口、全周开口阀口或U型开口阀口换挡阀。
4.根据权利要求1所述的一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置，其特征在于：所述换挡操纵元件为换挡离合器或制动器。
5.根据权利要求1所述的一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置，其特征在于：所述控制系统为基于RapidECU的快速原型控制器。
6.根据权利要求1所述的一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置，其特征在于：所述供油系统包括粗滤件、油泵、精滤件和主油路定压阀，其中所述粗滤件、油泵和主油路定压阀均设置在所选油泵的内部，其中所述油泵内部还含有液压油回油油箱、冷却器和油温传感器。
7.根据权利要求1所述的一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置，其特征在于：所述数据采集系统包括数据采集卡以及与所述数据采集卡连接的通讯接口，其中所述数据采集卡的型号为PCI-1710，所述通讯接口为可编程16路单端或8路差分模拟量输入或组合方式的通讯接口。
8.利用权利要求1-7任意一项所述的一种液力机械式自动变速器液压操纵试验装置进行试验的方法，其特征在于：包括以下步骤：
选择比例电磁阀、双边节流电磁阀的型号和参数；
连接硬件组件，搭建软件应用场景，将硬件部分和软件部分处于工作状态；所述软件平台为LabVIEW平台；
利用控制系统向各个组件下达控制命令；
数据采集系统开始采集比例电磁阀和双边节流换挡阀的数据信息；
计算机接收到数据采集系统的数据信息，并对接收到的数据进行计算；
计算机驱动仿真软件进行数据模拟，并将模拟到的数据信息显示出来，供用户使用。
9.根据权利要求8所述的连接试验方法，其特征在于：所述比例电磁阀响应特性分析方法为：将输入控制电流范围控制在0-450mA之间, 将输出控制油压范围控制在0-14bar之间，其中当控制电流超过125mA之后，比例电磁阀输出的先导油压随电流增加呈线性增加，并且满足先导油压8bar的使用需求，则所选比例电磁阀对应的油压控制为8bar。
10.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于：各型阀口换挡阀的试验对比分析方法为：截取1s时对各种型阀口换挡阀试验施加阶跃控制信号，施加阶跃控制信号的时间为4s, 换挡操纵元件油压范围为0-18bar，得到各型阀口换挡阀油压响应的曲线，将试验结果与仿真结果进行对比，截取换挡操纵元件油压响应最快的时间段对应的换挡操纵元件的油压数据，所述油压数据满足的电磁阀规格则为用户所选最佳的换挡操纵元件电磁阀。
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