CN114199596B - 通过动态测试温度预测硅油离合器寿命的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过动态测试温度预测硅油离合器寿命的方法，该方法通过在硅油温度最高点布置热电偶，然后通过滑环将硅油风扇上应变片的线束转化为静止线束与数据采集设备相连，通过数据采集设备动态采集硅油温度，解决了硅油温度的采集问题；结合硅油热负荷曲线和耐久性极限计算硅油寿命，进而得到硅油离合器使用寿命。本发明能够在研发过程中准确识别硅油离合器可靠性问题，便于硅油离合器设计人员尽快确认离合器散热能力是否满足使用要求，能够快速确认硅油离合器是否能满足客户维保周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车硅油风扇，具体涉及一种通过动态测试温度预测硅油离合器寿命的方法。
背景技术
硅油风扇以其优异的低噪音、低排放性能在汽车领域使用越来越广泛。硅油风扇离合器是通过硅油传递扭矩并实现无级调速，在传递扭矩过程中硅油会产生大量的热，并且不同啮合度，硅油承受的热负荷不同，另外硅油离合器其他部件均按照无限寿命设计。因此硅油离合器在运行过程中验证硅油承受热负荷的能力是考核硅油风扇可靠性的核心内容。
传统硅油离合器可靠性验证是通过硅油风扇台架按照行业标准JB/T12658-2016中4.8台架可靠性试验进行验证，要求对硅油离合器进行5000个循环，每个循环为3分钟分离，3分钟啮合，总计500h。该方法试验时间较长，并且不一定满足实车使用情况。
为了解决硅油离合器耐久试验周期长切不一定满足实车使用情况，因此需要对整车运行过程中硅油离合器内部硅油温度进行采集，然后进行寿命计算，但是现有硅油风扇由于硅油在内部难以直接采集硅油温度，且没有计算硅油离合器使用寿命方法。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种通过动态测试温度预测硅油离合器寿命的方法，通过热电偶与滑环间接测量内部硅油温度，进而预测硅油风扇的使用寿命。
本发明采用的技术方案是：一种通过动态测试温度预测硅油离合器寿命的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)、确定硅油离合器最高温度位置，并在最高温度位置布置热电偶；
2)、将布置热电偶的离合器与滑环装配；
3)、拟合温度寿命曲线：在高温箱中对硅油进行高温试验，获取不同温度下硅油寿命时间，然后拟合温度寿命曲线，获取沃勒系数K值；
4)、硅油离合器道路试验：将布置有热电偶的硅油离合器安装到目标车辆上，并按照车辆使用要求，规划试验路线，进行硅油离合器道路试验，试验过程中详细记录各种路况下的行驶里程和时间，采集硅油离合器上热电偶温度时域信号；
5)、对步骤4)中采集到的温度时域信号进行处理；
6)、对步骤5)中处理后的温度时域信号进行分析，得到不同硅油温度下的硅油离合器寿命。
作为优选，步骤1)中，通过理论计算或者红外测温仪确定硅油离合器最高温度位置。
作为优选，步骤2)中，热电偶的热电动势转化为模拟量信号，温度与模拟量拟合公式如下：
T＝(2.5499*10-4)*V6-(1.1161*10-2)*V5+0.18766*V4
-1.3957*V3+4.0742*V2+95.47*V+0.91578
其中：T是温度，V是电压模拟量。
作为优选，步骤6)中，对温度时域信号处理过程如下：
a、对处理完的温度时域信号进行时间级分类计数法分析，设置分辨率，生成不同温度的时间级矩阵；
b、根据不同温度与高温箱硅油寿命进行对应计算，得到不同硅油温度下的硅油寿命：
其中：Li为各个温度对应的硅油寿命，Ti为根据分辨率得到的不同温度；Ltest为高温箱中特定温度下的硅油寿命；Ttest为高温箱的温度；K为沃勒系数；
c、将不同温度对应的硅油寿命进行累加：
其中：L为完成道路试验所有路况所需的硅油寿命；j为分辨率；
d、根据整车维保周期对应里程对硅油寿命进行放大，方法系数如下：
其中：Kenlarged为方法系数，mf为整车维保周期里程，mtest为道路试验里程。
本发明取得的有益效果是：在硅油温度最高点布置热电偶，然后通过滑环将硅油风扇上应变片的线束转化为静止线束与数据采集设备相连，通过数据采集设备动态采集硅油温度，解决了硅油温度的采集问题；结合硅油热负荷曲线和耐久性极限计算硅油寿命，进而得到硅油离合器使用寿命。本发明能够在研发过程中准确识别硅油离合器可靠性问题，便于硅油离合器设计人员尽快确认离合器散热能力是否满足使用要求，能够快速确认硅油离合器是否能满足客户维保周期。
附图说明
图1为硅油温度寿命曲线图；
图2为道路试验温度时间矩阵图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1-2所示，本发明的一种通过动态测试温度预测硅油离合器寿命的方法，包括以下步骤：
1)、通过理论计算或者红外测温仪确定硅油离合器最高温度位置，并在最高温度位置布置热电偶；
2)、将布置热电偶的离合器与滑环装配；热电偶的热电动势转化为模拟量信号，温度与模拟量拟合公式如下：
T＝(2.5499*10-4)*V6-(1.1161*10-2)*V5+0.18766*V4
-1.3957*V3+4.0742*V2+95.47*V+0.91578
其中：T是温度，V是电压模拟量；
3)、拟合温度寿命曲线(如图1，图1中a为硅油温度寿命曲线，b为硅油温度寿命拟合曲线)：在高温箱中对硅油进行高温试验，获取不同温度下硅油寿命时间，然后拟合温度寿命曲线，获取沃勒系数K值；
4)、硅油离合器道路试验：将布置有热电偶的硅油离合器安装到目标车辆上，并按照车辆使用要求，规划试验路线，进行硅油离合器道路试验，试验过程中详细记录各种路况下的行驶里程和时间，采集硅油离合器上热电偶温度时域信号；
5)、对步骤4)中采集到的温度时域信号进行处理；
6)、对步骤5)中处理后的温度时域信号进行分析，得到不同硅油温度下的硅油离合器寿命；对温度时域信号处理过程如下：
a、对处理完的温度时域信号进行时间级分类计数法分析，设置分辨率，生成不同温度的时间级矩阵(如图2)；
b、根据不同温度与高温箱硅油寿命进行对应计算，得到不同硅油温度下的硅油寿命：
其中：Li为各个温度对应的硅油寿命，Ti为根据分辨率得到的不同温度；Ltest为高温箱中特定温度下的硅油寿命；Ttest为高温箱的温度；K为沃勒系数；
c、将不同温度对应的硅油寿命进行累加：
其中：L为完成道路试验所有路况所需的硅油寿命；j为分辨率；
d、根据整车维保周期对应里程对硅油寿命进行放大，方法系数如下：
其中：Kenlarged为方法系数，mf为整车维保周期里程，mtest为道路试验里程。
以ERP250型电控硅油离合器为例进行说明：
通过动态测试温度预测硅油离合器寿命的方法，包括以下步骤：
1)、热电偶布置：通过模拟计算确定硅油离合器最高温度位置，并在最高温度位置布置热电偶，布置完成后将布置好热电偶的部件组装成硅油离合器总成；
2)、离合器与滑环装配：将布置热电偶的硅油离合器总成与滑环装配；该滑环是为了将旋转的热电偶线束转化为静态线束，并且通过信号转换电路将温度信号转换为模拟量信号，温度与模拟量拟合公式如下：
T＝(2.5499*10-4)*V6-(1.1161*10-2)*V5+0.18766*V4
-1.3957*V3+4.0742*V2+95.47*V+0.91578
其中：T是温度，V是电压模拟量；
3)、拟合温度寿命曲线：在高温箱中对硅油进行高温试验，获取不同温度下硅油寿命时间，然后拟合温度-寿命曲线，获取沃勒系数K值，拟合的硅油温度对应寿命的沃勒系数K＝12，如图1；
4)、硅油离合器道路试验：将布置有热电偶的硅油离合器安装到某款目标车辆上，并按照车辆使用要求，规划试验路线(本次道路试验路线规划：城市路况12％，高速44％，国道19％，山路25％，总计320公里)，进行硅油离合器道路试验，重复三次，试验过程中详细记录各种路况下的行驶里程和时间，采集硅油离合器上热电偶模拟量时域信号；
5)、对步骤4)中采集到的热电偶模拟量时域信号进行处理并且按照公式1进行计算得到温度时域信号；
6)、对步骤5)中处理后的温度时域信号进行分析，得到不同硅油温度下的硅油离合器寿命；对温度时域信号处理过程如下：
a、对处理完的温度时域信号进行时间级分类计数法分析，设置分辨率，分辨率推荐100，生成不同温度的时间级矩阵，本次测试硅油温度范围为45.5℃到145.5℃，因此将该方位100等分，计算每一个温度所占时间(如图2)；
b、根据不同温度与硅油寿命进行对应计算，得到不同硅油温度下的硅油寿命：
其中：Li为各个温度对应的硅油寿命，Ti为根据分辨率得到的不同温度；Ltest为高温箱中设定温度下的寿命；Ttest为高温箱的设定温度；K为沃勒系数；
以125.5℃为例，按照公式计算所得完成本次道路试验所需硅油寿命：硅油在200℃下3.22s
c、将不同温度对应的硅油寿命进行累加：
其中：L为完成道路试验所有路况所需的硅油寿命；j为分辨率；
将计算所有温度下的寿命进行累加，硅油在200℃下109s；
d、根据整车维保周期对应里程对所需硅油寿命进行放大，方法系数如下：
按照以下公式对所需硅油寿命进行放大：
Ltotal＝Kenlarged*L
其中：Kenlarged为方法系数，mf为整车维保周期里程，mtest为道路试验里程，Ltotal为整车全生命周期所需硅油的寿命；
本次试验计算的结果：硅油在200℃下100小时不失效即可满足整车全生命周期；
e、然后将整车全生命周期所需硅油的寿命与硅油在该温度下的寿命进行对比，确定该硅油离合器是否满足可靠性要求。
下表为采用原方法验证硅油离合器可靠性时间与本发明的方法的对比试验：
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种通过动态测试温度预测硅油离合器寿命的方法，其特征在于：结合硅油热负荷曲线和耐久性极限计算硅油寿命，进而得到硅油离合器使用寿命，包括以下步骤：
1)、确定硅油离合器最高温度位置，并在最高温度位置布置热电偶；
2)、将布置热电偶的离合器与滑环装配；
3)、拟合温度寿命曲线：在高温箱中对硅油进行高温试验，获取不同温度下硅油寿命时间，然后拟合温度寿命曲线，获取沃勒系数K值；
4)、硅油离合器道路试验：将布置有热电偶的硅油离合器安装到目标车辆上，并按照车辆使用要求，规划试验路线，进行硅油离合器道路试验，试验过程中详细记录各种路况下的行驶里程和时间，采集硅油离合器上热电偶温度时域信号；
5)、对步骤4)中采集到的温度时域信号进行处理；
6)、对步骤5)中处理后的温度时域信号进行分析，得到不同硅油温度下的硅油离合器寿命；对温度时域信号处理过程如下：
a、对处理完的温度时域信号进行时间级分类计数法分析，设置分辨率，生成不同温度的时间级矩阵；
b、根据不同温度与高温箱硅油寿命进行对应计算，得到不同硅油温度下的硅油寿命：
其中：Li为各个温度对应的硅油寿命，Ti为根据分辨率得到的不同温度；Ltest为高温箱中特定温度下的硅油寿命；Ttest为高温箱的温度；K为沃勒系数；
c、将不同温度对应的硅油寿命进行累加：
其中：L为完成道路试验所有路况所需的硅油寿命；j为分辨率；
d、根据整车维保周期对应里程对硅油寿命进行放大，方法系数如下：
其中：Kenlarged为方法系数，mf为整车维保周期里程，mtest为道路试验里程。
2.根据权利要求1所述的通过动态测试温度预测硅油离合器寿命的方法，其特征在于：步骤1)中，通过理论计算或者红外测温仪确定硅油离合器最高温度位置。
3.根据权利要求1所述的通过动态测试温度预测硅油离合器寿命的方法，其特征在于：步骤2)中，热电偶的热电动势转化为模拟量信号，温度与模拟量拟合公式如下：
T＝(2.5499*10-4)*V6-(1.1161*10-2)*V5+0.18766*V4-1.3957*V3+4.0742*V2+95.47*V+0.91578
其中：T是温度，V是电压模拟量。
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