CN115899226A - 一种重型商用车变速器温控润滑测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种重型商用车变速器温控润滑测试装置及方法，属于变速器技术领域。变速器分别通过变速器出油管和变速器进油管与主动风冷散热模块联通，以使变速器与主动风冷散热模块循环联通，电动机和液压泵作为试验动力将油液从变速器内部抽出，电磁换向阀用来选择外部循环油液支路，所述的自然风冷模块用于模拟重型商用车行进过程中流动的自然风。优点是在有限的实验室的环境下进行温度控制的热平衡试验，润滑测试方法是基于CAE技术，运用SPH流体仿真技术对变速器传动的飞溅润滑进行模拟，研究该辅助装置在变速器运转过程中对润滑油分布状态的影响，实现变速器齿轮传动过程中的可视化。
Description
技术领域
本发明涉及变速器技术领域，特别涉及一种重型商用车变速器温控润滑测试装置及方法。
背景技术
目前，国内重型商用车变速器的冷却方式大多数采用行车自然风冷的方式。然而，这种冷却方式受工况影响，当汽车行驶在山区工况和连续大长坡工况时，由于车辆行驶速度低，变速器风冷效果变差，导致变速器内部温度升高，润滑效果不佳，进而影响正常工作。针对此种情况，工程师们发明出适用于重型商用车变速器温控润滑装置，旨在对变速器温度控制和润滑效果改善提升。
然而现阶段，对于商用车变速器温控润滑装置的测试，更多的是采用台架实验测试手段。此种方法虽然可以有效的测试实际辅助装置的效果，但是需要苛刻的实验条件，大多数的开发设计过程不具备台架测试的实验条件。而且台架测试为了验证各种工况下辅助装置的工作效能，采用的是测试装置在系统各个环节加装多个传感器，通过变送器传送到上位机，每次试验必须要有测试工程师进行试验设备的调试，试验成本高，同时受到实验室条件和工作场地的限制。因此，对于重型商用车变速器温控润滑装置的温控润滑测试条件苛刻，难以实现。
发明内容
本发明提供一种重型商用车变速器温控润滑测试装置及方法，以解决现有的重型商用车变速器温控润滑测试方面存在试验成本高、条件苛刻、常规实验室难以实行的问题。
本发明采取的技术方案是，包括电动机、液压泵、电磁换向阀、主动风冷散热模块、自然风冷模块和变速器，其中变速器分别通过变速器出油管和变速器进油管与主动风冷散热模块联通，以使变速器与主动风冷散热模块循环联通，电动机和液压泵作为试验动力将油液从变速器内部抽出，电磁换向阀用来选择外部循环油液支路，所述的自然风冷模块用于模拟重型商用车行进过程中流动的自然风。
本发明所述液压泵选择齿轮泵，排量为10ml/r，压力为20Mpa，右旋。
本发明所述电磁换向阀选择输入电压为24V的两位三通电磁换向阀。
本发明所述主动风冷散热模块包括液压马达、散热风扇、油路支路一、油路支路二、散热管、回油管和出油管，其中液压马达与散热风扇连接，液压马达利用液压能带动散热风扇旋转，实现主动风冷散热，油路支路一、油路支路二分别连接液压马达和电磁换向阀，散热管采用U型管路，散热管连接在油路末端，U型管路用来增大散热面积，以利于油液的散热；
本发明所述液压马达转速为1600-2800rpm。
本发明所述变速器包括半导体加热器、主箱速度传感器、温度传感器、无纸记录仪、副箱速度传感器、压力计、变速器主箱和变速器副箱，其中温度传感器内置于变速器副箱内，负责测量副箱处油液温度，并与无纸记录仪连接，无纸记录仪负责记录温度数据，并根据温度控制电磁换向阀进行选择油路支路一或者油路支路二，半导体加热管用来加热油液以模拟变速器在车辆行进过程中的油液温度；主箱速度传感器和副箱速度传感器内置速度传感器，压力计负责测量变速器内部的油液压力。
一种重型商用车变速器温控润滑测试方法，包括温控部分测试和润滑部分测试，其中：
(1)温控部分测试包括，变速器分别通过变速器出油管和变速器进油管与主动风冷散热模块联通，以使变速箱体与主动风冷散热模块形成外循环；变速器通过半导体加热管模拟变速器实际运行过程中的温度，此时主动风冷散热模块开启，润滑油由油泵驱动，从变速器出油管引出，温度传感器位于副箱位置，与无纸记录仪连接，负责记录检测变速器内润滑油温度；无纸记录仪具有报警功能，以此来控制电磁换向阀，若检测温度高于90℃，换向阀将通向油路支路一，润滑油带有的液压能将带动液压马达，液压马达驱动散热风扇转动，通过强制风冷对油液进行降温；若后续检测温度低于90℃，换向阀将通向油路支路二，油液通过自然风冷模块中自然风冷来进行散热。最终，油液经过循环，散热后的机油随着变速箱回油管流入变速箱内的油池，完成变速器内部的润滑、冷却，工作后的机油落入油池底，再由油泵从油池中抽出，完成下一次的循环冷却工作；
试验采用半导体加热管模拟变速器运行过程中润滑油温，保证变速器内部润滑油温达到极端温度110℃，试验采用温度传感器和无纸记录仪实时测量油温和实时记录温度曲线，并将润滑油温度作为试验的观测指标；
(2)润滑部分测试方法：
基于CAE技术，运用SPH流体仿真技术对变速器传动的飞溅润滑进行模拟，研究在变速器运转过程中对润滑油分布状态的影响，实现了变速器齿轮传动过程中的可视化；
润滑部分的测试方法是基于Preonlab软件进行模拟仿真，通过改变该变速器在运行过程中的润滑油量和运行速度实现辅助装置效果的仿真模拟，并通过原有变速器运行状态渲染图与辅助装置运行渲染图的对比分析验证说明变速器温控润滑装置的有效性。
本发明在试验中，润滑油型号为SAE 80W/90，室温环境为25℃。
本发明的优点是将温控部分与润滑部分合理分别测试，以实现有限条件下的装置效果测试，其中温控测试方法是基于现有商用车变速器温控润滑装置的运行原理，搭建温度控制系统以模拟变速器温控润滑装置实际效果，在有限的实验室的环境下进行温度控制的热平衡试验，润滑测试方法是基于CAE技术，运用SPH流体仿真技术对变速器传动的飞溅润滑进行模拟，研究该辅助装置在变速器运转过程中对润滑油分布状态的影响，实现变速器齿轮传动过程中的可视化，本发明对现有的重型商用车变速器温控润滑装置测试方面存在试验成本高、条件苛刻、常规实验室难以实行的问题进行了合理解决。
附图说明
图1是本发明装置的原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1，一种重型商用车变速器温控润滑测试装置，包括电动机100、液压泵200、电磁换向阀300、主动风冷散热模块400、自然风冷模块500和变速器600，其中变速器600分别通过变速器出油管407和变速器进油管406与主动风冷散热模块400联通，以使变速器600与主动风冷散热模块400循环联通，电动机100和液压泵200作为试验动力将油液从变速器内部抽出，此过程模拟变速器运行过程中油液存在的液压能，电磁换向阀300用来选择外部循环油液支路，用来模拟实际工况下辅助装置的油路选择，所述的自然风冷模块500用于模拟重型商用车行进过程中流动的自然风；
所述液压泵200选择齿轮泵，排量为10ml/r，压力为20Mpa，右旋。
所述电磁换向阀300选择输入电压为24V的两位三通电磁换向阀。
所述主动风冷散热模块400包括液压马达401、散热风扇402、油路支路一403、油路支路二404、散热管405、回油管406和出油管407，其中液压马达401与散热风扇402连接，液压马达利用液压能带动散热风扇旋转，实现主动风冷散热，油路支路一403、油路支路二404分别连接液压马达401和电磁换向阀300，散热管405采用U型管路，散热管405连接在油路末端，U型管路用来增大散热面积，以利于油液的散热；
所述液压马达401转速为1600-2800rpm。
所述变速器600包括半导体加热器601、主箱速度传感器602、温度传感器603、无纸记录仪604、副箱速度传感器605、压力计606、变速器主箱607和变速器副箱608，其中温度传感器603内置于变速器副箱608内，负责测量副箱处油液温度，并与无纸记录仪604连接，无纸记录仪604负责记录温度数据，并根据温度控制电磁换向阀300进行选择油路支路一403或者油路支路二404，半导体加热管601用来加热油液以模拟变速器在车辆行进过程中的油液温度；主箱速度传感器602和副箱速度传感器605内置速度传感器，压力计606负责测量变速器内部的油液压力。
一种重型商用车变速器温控润滑测试方法，包括温控部分测试和润滑部分测试，其中：
(1)温控部分测试包括，变速器600分别通过变速器出油管407和变速器进油管406与主动风冷散热模块400联通，以使变速箱体600与主动风冷散热模块400形成外循环；变速器通过半导体加热管601模拟变速器实际运行过程中的温度，此时主动风冷散热模块400开启，润滑油由油泵200驱动，从变速器出油管407引出，温度传感器603位于副箱608位置，与无纸记录仪604连接，负责记录检测变速器600内润滑油温度；无纸记录仪604具有报警功能，以此来控制电磁换向阀300，若检测温度高于90℃，换向阀300将通向油路支路一403，润滑油带有的液压能将带动液压马达401，液压马达401驱动散热风扇402转动，通过强制风冷对油液进行降温；若后续检测温度低于90℃，换向阀300将通向油路支路二404，油液通过自然风冷模块500中自然风冷来进行散热。最终，油液经过循环，散热后的机油随着变速箱回油管406流入变速箱内的油池，完成变速器600内部的润滑、冷却，工作后的机油落入油池底，再由油泵200从油池中抽出，完成下一次的循环冷却工作；
试验采用半导体加热管模拟变速器运行过程中润滑油温，保证变速器内部润滑油温达到极端温度110℃左右，试验采用温度传感器603和无纸记录仪604实时测量油温和实时记录温度曲线，并将润滑油温度作为试验的观测指标；
(2)润滑部分测试方法：
基于CAE技术，运用SPH流体仿真技术对变速器传动的飞溅润滑进行模拟，研究在变速器运转过程中对润滑油分布状态的影响，实现了变速器齿轮传动过程中的可视化；
润滑部分的测试方法是基于Preonlab软件进行模拟仿真，通过改变该变速器在运行过程中的润滑油量和运行速度实现辅助装置效果的仿真模拟，并通过原有变速器运行状态渲染图与辅助装置运行渲染图的对比分析验证说明变速器温控润滑装置的有效性。
试验中，润滑油型号为SAE 80W/90，室温环境为25℃。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种重型商用车变速器温控润滑测试装置，其特征在于：包括电动机、液压泵、电磁换向阀、主动风冷散热模块、自然风冷模块和变速器，其中变速器分别通过变速器出油管和变速器进油管与主动风冷散热模块联通，以使变速器与主动风冷散热模块循环联通，电动机和液压泵作为试验动力将油液从变速器内部抽出，电磁换向阀用来选择外部循环油液支路，所述的自然风冷模块用于模拟重型商用车行进过程中流动的自然风。
2.根据权利要求1所述的一种重型商用车变速器温控润滑测试装置，其特征在于：所述液压泵选择齿轮泵，排量为10ml/r，压力为20Mpa，右旋。
3.根据权利要求1所述的一种重型商用车变速器温控润滑测试装置，其特征在于：所述电磁换向阀选择输入电压为24V的两位三通电磁换向阀。
4.根据权利要求1所述的一种重型商用车变速器温控润滑测试装置，其特征在于：所述主动风冷散热模块包括液压马达、散热风扇、油路支路一、油路支路二、散热管、回油管和出油管，其中液压马达与散热风扇连接，液压马达利用液压能带动散热风扇旋转，实现主动风冷散热，油路支路一、油路支路二分别连接液压马达和电磁换向阀，散热管采用U型管路，散热管连接在油路末端，U型管路用来增大散热面积，以利于油液的散热。
5.根据权利要求1所述的一种重型商用车变速器温控润滑测试装置，其特征在于：所述液压马达转速为1600-2800rpm。
6.根据权利要求1所述的一种重型商用车变速器温控润滑测试装置，其特征在于：所述变速器包括半导体加热器、主箱速度传感器、温度传感器、无纸记录仪、副箱速度传感器、压力计、变速器主箱和变速器副箱，其中温度传感器内置于变速器副箱内，负责测量副箱处油液温度，并与无纸记录仪连接，无纸记录仪负责记录温度数据，并根据温度控制电磁换向阀进行选择油路支路一或者油路支路二，半导体加热管用来加热油液以模拟变速器在车辆行进过程中的油液温度；主箱速度传感器和副箱速度传感器内置速度传感器，压力计负责测量变速器内部的油液压力。
7.一种重型商用车变速器温控润滑测试方法，其特征在于，包括温控部分测试和润滑部分测试，其中：
(1)温控部分测试包括，变速器分别通过变速器出油管和变速器进油管与主动风冷散热模块联通，以使变速箱体与主动风冷散热模块形成外循环；变速器通过半导体加热管模拟变速器实际运行过程中的温度，此时主动风冷散热模块开启，润滑油由油泵驱动，从变速器出油管引出，温度传感器位于副箱位置，与无纸记录仪连接，负责记录检测变速器内润滑油温度；无纸记录仪具有报警功能，以此来控制电磁换向阀，若检测温度高于90℃，换向阀将通向油路支路一，润滑油带有的液压能将带动液压马达，液压马达驱动散热风扇转动，通过强制风冷对油液进行降温；若后续检测温度低于90℃，换向阀将通向油路支路二，油液通过自然风冷模块中自然风冷来进行散热。最终，油液经过循环，散热后的机油随着变速箱回油管流入变速箱内的油池，完成变速器内部的润滑、冷却，工作后的机油落入油池底，再由油泵从油池中抽出，完成下一次的循环冷却工作；
试验采用半导体加热管模拟变速器运行过程中润滑油温，保证变速器内部润滑油温达到极端温度110℃，试验采用温度传感器和无纸记录仪实时测量油温和实时记录温度曲线，并将润滑油温度作为试验的观测指标；
(2)润滑部分测试方法：
基于CAE技术，运用SPH流体仿真技术对变速器传动的飞溅润滑进行模拟，研究在变速器运转过程中对润滑油分布状态的影响，实现了变速器齿轮传动过程中的可视化；
润滑部分的测试方法是基于Preonlab软件进行模拟仿真，通过改变该变速器在运行过程中的润滑油量和运行速度实现辅助装置效果的仿真模拟，并通过原有变速器运行状态渲染图与辅助装置运行渲染图的对比分析验证说明变速器温控润滑装置的有效性。
8.根据权利要求7所述的一种重型商用车变速器温控润滑测试方法，其特征在于：在试验中，润滑油型号为SAE 80W/90，室温环境为25℃。
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