CN115753076A - 一种大功率电驱变速箱被动散热试验台及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率电驱变速箱被动散热试验台及试验方法，采用大功率风机和空气整流调温管道实现待测变速箱表面的气流是平行来流且温度可控，升降机构使得该试验台适应不同中心距待测变速箱的测试要求，提高了试验台架的通用性，同时升降机构由于丝杠的传动特性使得变速箱的位置具有自锁性，提高了使用时的安全性，升降机构的四根导轨还起到了提高传动精度的作用。万向联轴器的应用降低了台架试验过程对装配精度的要求。驱动电机和负载电机的同时所用使得试验台架能够模拟整机应用时的所有工况。驱动电机的传动装置位于待测变速箱的背面，不干扰变速箱正面的气体来流这提高了不同工况测试时气体来流的一致性。

Description

一种大功率电驱变速箱被动散热试验台及试验方法

技术领域

本发明涉及电驱变速传动领域，特别涉及一种大功率电驱变速箱被动散热试验台及试验方法。

背景技术

近十年以来不论是乘用车、商用车还是工程机械都迎来了电驱化的浪潮。车辆的电驱化可以极大的降低相关产业对石油资源的消耗，这为节能减排提供了重大突破，减少了车辆尾气的排放，保护了大气环境，降低了光化学烟雾、雾霾天气、酸雨等自然环境灾害的发生概率。

然而，由于电机性能的不断提高，现在的电驱变速箱相比于传统的内燃机变速箱取消了液力传动装置及配套的主动散热机构，这使得在动力传递过程功率损失转化生成的热量主要通过箱体表面与空气的对流换热的形式实现散热，可是由于气体流动的复杂性，因为没有专门的电驱变速箱的热平衡测试试验台，在实验室环境下很难完成对电驱变速箱的热平衡测试，为了完成在实验室环境下对电驱变速箱进行热平衡测试，我们提供了一种大功率电驱变速箱被动散热试验台及试验方法。

发明内容

本发明的目的是要解决上述问题，而提供一种大功率电驱变速箱被动散热试验台及试验方法。

一种大功率电驱变速箱被动散热试验台，包括基座，所述基座上安装有基架，所述基架上安装有驱动电机，驱动电机通过第一联轴器与输入端扭矩转速传感器的输入端相连，输入端扭矩转速传感器两侧安装有轴承，输入端扭矩转速传感器的输出端通过第二联轴器与待测变速箱的输入轴相连，所述基座上安装有负载电机，负载电机通过第一万向联轴器与锥形齿轮箱的输出端连接，锥形齿轮箱的输入端通过第三联轴器与输出端扭矩转速传感器输出端连接，输出端扭矩转速传感器的输入端通过第一万向联轴器与待测变速箱的输出轴连接，所述基座上沉入式安装有升降机，待测变速箱安装在升降机上，待测变速箱上设置有油液温度传感器，所述基座正对待测变速箱的方向安装有大型风机，大型风机前部安装有空气整流调温箱，所述位于待测变速箱的侧面安装有热成像仪，所述基座上还安装有配电柜，配电柜控制整个装置运行，所述基架还可拆卸安装有起保护作用的顶部护罩和侧面护罩；

所述配电柜内部设置有变频器、多路数据采集系统、挡位控制器、仪表盘和整机开关；

所述空气整流调温箱包括箱壳和管路，管路设置在箱壳内，箱壳与大型风机无缝接合，管路的轴线与待测变速箱的输入轴轴线平行，空气整流调温箱上设置有管道温度传感器；

所述管路为狭小细长的空心圆柱状管道，管路堆叠在箱壳内部，管路间隙可填充换热介质以调节管道温度；

所述升降机包括大扭矩电机、同步齿形带、电机固定支架、变速箱安装座、带轮、螺纹丝杠和导轨，大扭矩电机被电机固定支架固定并通过同步齿形带与带轮相连，带轮旋转带动螺纹丝杠轴向移动，丝杠上方固定有变速箱安装座，导轨位于变速箱安装座的四周并与螺纹丝杠平行，导轨在变速箱安装座上升和下降过程中起导向作用。

一种大功率电驱变速箱被动散热试验方法，包括以下步骤：

S1，将待测变速箱安装到升降机上，调整升降机将待测变速箱调节至合适高度，将待测变速箱的输入轴通过第二联轴器与输入端扭矩转速传感器输出端连接，将待测变速箱的输出轴通过第一万向联轴器与输出端扭矩转速传感器的输入端连接；

S2，开启温度传感器监测待测变速箱内部油液的油液温度；

S3，开启大型风机、调节空气整流调温箱中管路的温度，保证待测变速箱表面的高速气流温度与整车工作时一致；

S4，待测变速箱内部油液温度为室温时按照测试工况开启驱动电机和负载电机，记录待测变速箱输入轴和输出轴的扭矩、转速及油液温度；

S5，试验过程中如果油液温度传感器测得的油液温度大于120℃时要立刻关闭驱动电机和负载电机，待油温降至室温时再次试验；

S6，当待测变速箱内部油液温升速率低于0.1℃/min时默认达到热平衡状态，使用热成像仪记录箱体表面温度，并关闭驱动电机和负载电机；

S7，对新的测试工况重复S4-S6的步骤；

S8，对比不同工况达到热平衡状态过程的平均温升速率分析变速箱的被动散热状态。

本发明的有益效果：

发明提供一种大功率电驱变速箱的被动散热试验台架及其实验方法，采用大功率风机和空气整流调温管道实现待测变速箱表面的气流是平行来流且温度可控。升降机构使得该试验台适应不同中心距待测变速箱的测试要求，提高了试验台架的通用性，同时升降机构由于丝杠的传动特性使得变速箱的位置具有自锁性，提高了使用时的安全性，升降机构的四根导轨还起到了提高传动精度的作用。万向联轴器的应用降低了台架试验过程对装配精度的要求。驱动电机和负载电机的同时所用使得试验台架能够模拟整机应用时的所有工况。驱动电机的传动装置位于待测变速箱的背面，不干扰变速箱正面的气体来流这提高了不同工况测试时气体来流的一致性。热成像仪的合理使用实现了箱体表面温度分布的快速评估，便于箱体表面的结构的优化以不断提高散热性能。

附图说明

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明的护罩内部的传动机构示意图；

图3是本发明的升降机内部的传动机构示意图；

图4是本发明的空气整流调温箱内部示意图；

图5是本发明的控制柜内部结构示意图；

图6是本发明的试验步骤程序框图。

图中标号为：

1、配电柜，2、顶部护罩，3、待测变速箱，4、热成像仪，5、管道温度传感器，6、空气整流调温箱，7、大型风机，8、升降机，9、油液温度传感器，10、侧面护罩，11、负载电机，12、驱动电机，13、第一联轴器，14、轴承，15、输入端扭矩转速传感器，16、第一万向联轴器，17、输出端扭矩转速传感器，18、锥形齿轮箱，19、第一万向联轴器，20、大扭矩电机，21、同步齿形带，22、电机固定支架，23、变速箱安装座，24、带轮，25、螺纹丝杠，26、导轨，27、箱壳，28、管路，29、变频器，30、多路数据采集系统，31、挡位控制器，32、仪表盘，33、整机开关，34、基座，35、基架，36、第二联轴器，37、第三联轴器。

具体实施方式

请参阅图1至图6所示，一种大功率电驱变速箱被动散热试验台，包括基座34，所述基座34上安装有基架35，所述基架35上安装有驱动电机12，驱动电机12通过第一联轴器13与输入端扭矩转速传感器15的输入端相连，输入端扭矩转速传感器15两侧安装有轴承14，输入端扭矩转速传感器15的输出端通过第二联轴器36与待测变速箱3的输入轴相连，所述基座34上安装有负载电机11，负载电机11通过第一万向联轴器19与锥形齿轮箱18的输出端连接，锥形齿轮箱18的输入端通过第三联轴器37与输出端扭矩转速传感器17输出端连接，输出端扭矩转速传感器17的输入端通过第一万向联轴器16与待测变速箱3的输出轴连接，所述基座34上沉入式安装有升降机8，待测变速箱3安装在升降机8上，待测变速箱3上设置有油液温度传感器9，所述基座34正对待测变速箱3的方向安装有大型风机7，大型风机7前部安装有空气整流调温箱6，所述位于待测变速箱3的侧面安装有热成像仪4，所述基座34上还安装有配电柜1，配电柜1控制整个装置运行，所述基架35还可拆卸安装有起保护作用的顶部护罩2和侧面护罩10；

所述配电柜1内部设置有变频器29、多路数据采集系统30、挡位控制器31、仪表盘32和整机开关33；

所述空气整流调温箱6包括箱壳27和管路28，管路28设置在箱壳27内，箱壳27与大型风机7无缝接合，管路28的轴线与待测变速箱3的输入轴轴线平行，空气整流调温箱6上设置有管道温度传感器5；

具体的，驱动电机12、负载电机11和大型风机7通过变频器29控制，输入轴扭矩转速传感器15、输出轴扭矩转速传感器17、油液温度传感器9和空气整流调温箱温度传感器5共同连接在一个多路数据采集系统30。

所述管路28为狭小细长的空心圆柱状管道，管路28堆叠在箱壳27内部，管路28间隙可填充换热介质以调节管道温度；

所述升降机8包括大扭矩电机20、同步齿形带21、电机固定支架22、变速箱安装座23、带轮24、螺纹丝杠25和导轨26，大扭矩电机20被电机固定支架22固定并通过同步齿形带21与带轮24相连，带轮24旋转带动螺纹丝杠25轴向移动，丝杠25上方固定有变速箱安装座23，导轨26位于变速箱安装座23的四周并与螺纹丝杠25平行，导轨26在变速箱安装座23上升和下降过程中起导向作用。

一种大功率电驱变速箱被动散热试验方法，包括以下步骤：

S1，将待测变速箱3安装到升降机8上，调整升降机8将待测变速箱3调节至合适高度，将待测变速箱3的输入轴通过第二联轴器36与输入端扭矩转速传感器15输出端连接，将待测变速箱3的输出轴通过第一万向联轴器16与输出端扭矩转速传感器17的输入端连接；

S2，开启温度传感器9监测待测变速箱3内部油液的油液温度；

S3，开启大型风机7、调节空气整流调温箱6中管路28的温度，保证待测变速箱3表面的高速气流温度与整车工作时一致；

S4，待测变速箱3内部油液温度为室温时按照测试工况开启驱动电机12和负载电机11，记录待测变速箱输入轴和输出轴的扭矩、转速及油液温度；

S5，试验过程中如果油液温度传感器9测得的油液温度大于120℃时要立刻关闭驱动电机12和负载电机11，待油温降至室温时再次试验；

S6，当待测变速箱3内部油液温升速率低于0.1℃/min时默认达到热平衡状态，使用热成像仪4记录箱体表面温度，并关闭驱动电机12和负载电机11；

S7，对新的测试工况重复S4-S6的步骤；

S8，对比不同工况达到热平衡状态过程的平均温升速率分析变速箱的被动散热状态。

Claims (6)

1.一种大功率电驱变速箱被动散热试验台，包括基座(34)，其特征在于：所述基座(34)上安装有基架(35)，所述基架(35)上安装有驱动电机(12)，驱动电机(12)通过第一联轴器(13)与输入端扭矩转速传感器(15)的输入端相连，输入端扭矩转速传感器(15)两侧安装有轴承(14)，输入端扭矩转速传感器(15)的输出端通过第二联轴器(36)与待测变速箱(3)的输入轴相连，所述基座(34)上安装有负载电机(11)，负载电机(11)通过第一万向联轴器(19)与锥形齿轮箱(18)的输出端连接，锥形齿轮箱(18)的输入端通过第三联轴器(37)与输出端扭矩转速传感器(17)输出端连接，输出端扭矩转速传感器(17)的输入端通过第一万向联轴器(16)与待测变速箱(3)的输出轴连接，所述基座(34)上沉入式安装有升降机(8)，待测变速箱(3)安装在升降机(8)上，待测变速箱(3)上设置有油液温度传感器(9)，所述基座(34)正对待测变速箱(3)的方向安装有大型风机(7)，大型风机(7)前部安装有空气整流调温箱(6)，所述位于待测变速箱(3)的侧面安装有热成像仪(4)，所述基座(34)上还安装有配电柜(1)，配电柜(1)控制整个装置运行，所述基架(35)还可拆卸安装有起保护作用的顶部护罩(2)和侧面护罩(10)。

2.根据权利要求1所述的一种大功率电驱变速箱被动散热试验台，其特征在于：所述配电柜(1)内部设置有变频器(29)、多路数据采集系统(30)、挡位控制器(31)、仪表盘(32)和整机开关(33)。

3.根据权利要求2所述的一种大功率电驱变速箱被动散热试验台，其特征在于：所述空气整流调温箱(6)包括箱壳(27)和管路(28)，管路(28)设置在箱壳(27)内，箱壳(27)与大型风机(7)无缝接合，管路(28)的轴线与待测变速箱(3)的输入轴轴线平行，空气整流调温箱(6)上设置有管道温度传感器(5)。

4.根据权利要求3所述的一种大功率电驱变速箱被动散热试验台，其特征在于：所述管路(28)为狭小细长的空心圆柱状管道，管路(28)堆叠在箱壳(27)内部，管路(28)间隙可填充换热介质以调节管道温度。

5.根据权利要求4所述的一种大功率电驱变速箱被动散热试验台，其特征在于：所述升降机(8)包括大扭矩电机(20)、同步齿形带(21)、电机固定支架(22)、变速箱安装座(23)、带轮(24)、螺纹丝杠(25)和导轨(26)，大扭矩电机(20)被电机固定支架(22)固定并通过同步齿形带(21)与带轮(24)相连，带轮(24)旋转带动螺纹丝杠(25)轴向移动，丝杠(25)上方固定有变速箱安装座(23)，导轨(26)位于变速箱安装座(23)的四周并与螺纹丝杠(25)平行，导轨(26)在变速箱安装座(23)上升和下降过程中起导向作用。

6.一种基于权利要求1至5任意一项所述的一种大功率电驱变速箱被动散热试验台的大功率电驱变速箱被动散热试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，将待测变速箱(3)安装到升降机(8)上，调整升降机(8)将待测变速箱(3)调节至合适高度，将待测变速箱(3)的输入轴通过第二联轴器(36)与输入端扭矩转速传感器(15)输出端连接，将待测变速箱(3)的输出轴通过第一万向联轴器(16)与输出端扭矩转速传感器(17)的输入端连接；

S2，开启温度传感器(9)监测待测变速箱(3)内部油液的油液温度；

S3，开启大型风机(7)、调节空气整流调温箱(6)中管路(28)的温度，保证待测变速箱(3)表面的高速气流温度与整车工作时一致；

S4，待测变速箱(3)内部油液温度为室温时按照测试工况开启驱动电机(12)和负载电机(11)，记录待测变速箱输入轴和输出轴的扭矩、转速及油液温度；

S5，试验过程中如果油液温度传感器(9)测得的油液温度大于120℃时要立刻关闭驱动电机(12)和负载电机(11)，待油温降至室温时再次试验；

S6，当待测变速箱(3)内部油液温升速率低于0.1℃/min时默认达到热平衡状态，使用热成像仪(4)记录箱体表面温度，并关闭驱动电机(12)和负载电机(11)；

S7，对新的测试工况重复S4-S6的步骤；

S8，对比不同工况达到热平衡状态过程的平均温升速率分析变速箱的被动散热状态。

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