CN116481797A - 一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统及方法 - Google Patents
一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于换挡操纵元件试验技术领域，具体涉及一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统及方法。所述试验系统包括：数据采集模块、工控机、控制模块、扭角测试用齿盘、动态激励匹配装置、内毂激励电机、外毂激励电机、飞轮箱、扭矩仪、试验箱、控制电路、信号采集电路；其中，所述试验箱中含有：内毂和外毂；其中，所述内毂用于安装摩擦片、外毂用于安装对偶片；本发明的换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统及方法，实现摩擦片扭振的同时，摩擦片和对偶片能够旋转，模拟换挡操纵元件摩擦及扭振耦合的实车工况，对换挡操纵元件性能评价和装甲车辆传动系统匹配设计和优化具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于换挡操纵元件试验技术领域，具体涉及一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统及方法。
背景技术
在装甲车辆运行过程中，变速机构中的换挡操纵元件作为传动系统的关键部件，换挡操纵元件的摩擦性能和疲劳寿命是影响整个传动装置性能和可靠性的关键因素。由于变速机构的结构特点，在工作过程中换挡操纵元件存在空转、接合、结合等工作状态，其中换挡操纵元件摩擦片和对偶片的差速摩滑是主要的使用工况。
为了能够有效评价换挡操纵元件的耐热、磨损、摩擦系数等摩擦性能，指导变速机构档位设计和能量管理，并复现换挡操纵元件的性能衰退及失效形式，在理论分析的基础上必须开展换挡操纵元件摩擦及耐热性能试验。
由于装甲车辆整机试验成本高昂、试验周期长，换挡操纵元件的摩擦及耐热性能试验主要以台架试验为主，但目前现有的换挡操纵元件试验台主要考虑的是摩擦片旋转、对偶片固定的试验工况，对于摩擦片和对偶片同时旋转的性能试验缺少试验系统和方法，且没有考虑装甲车辆由于发动机及传动系统导致的摩擦片扭振现象。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题：如何提出一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统及方法，在能够实现摩擦片扭振的同时，摩擦片和对偶片能够旋转，模拟换挡操纵元件摩擦及扭振耦合的实车工况，支撑换挡操纵元件性能评价和装甲车辆传动系统匹配设计和优化。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统，所述试验系统包括：数据采集模块1、工控机2、控制模块3、扭角测试用齿盘4、动态激励匹配装置5、内毂激励电机6、外毂激励电机7、飞轮箱8、扭矩仪9、试验箱10、控制电路14、信号采集电路15；其中，所述试验箱10中含有：内毂16和外毂17；其中，所述内毂16用于安装摩擦片18、外毂17用于安装对偶片19；
所述工控机2通过数据采集模块1、控制模块3实现试验系统的试验模拟和试验信号采集，具备对转速、压力、油量、扭矩的控制及测试能力；
所述内毂激励电机6、动态激励匹配装置5、扭角测试用齿盘4及试验箱10中的内毂16连接，控制模块3通过控制电路14完成转速及扭振调节功能，试验箱10中的内毂16带动摩擦片18完成扭振工况模拟，扭角测试用齿盘4反馈转速信号并通过信号采集电路15、数据采集模块1实现系统扭振频率、扭角的采集；
所述外毂激励电机7、飞轮箱8、扭矩仪9与试验箱10中的外毂17连接，通过控制模块3的转速调节功能，实现外毂17按设定转速转动。
其中，所述控制模块3具有转速激励控制器，用于实现内毂激励电机6不同转速点下的任意激振频率的输出。
其中，所述数据采集模块1具有扭振分析仪。
其中，所述动态激励匹配装置5，其根据扭振频率的需要进行设计，用于配合控制模块3激振频率的调节，实现试验箱10中内毂16的不同转速点下不同扭角的输出。
其中，所述试验系统还包括：油箱11、油路12；
所述油箱11通过油路12向摩擦片18及对偶片19、飞轮箱8供油，起到润滑的目的。
其中，所述飞轮箱8用于模拟装甲车辆传动系统惯量，仅布置于外毂激励电机7一侧，内毂激励电机6一侧由于需要实现扭振激励，不能设置飞轮箱。
其中，所述试验系统还包括：加压装置13；
所述加压装置13通过控制模块3设定实现位移控制或力控制，用于向对偶片19施加指定的轴向面压或位移，从而保证摩擦片18及对偶片19之间指定间隙或指定接合面压，数据采集模块1用于采集加压装置13的加压压力及其输出端的位移。
其中，所述扭矩仪9通过数据采集模块1实现换挡摩擦元件扭振激励下的空转带排扭矩或差速摩滑摩擦扭矩的采集，用于换挡摩擦元件性能分析。
此外，本发明还提供一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验方法，所述方法基于所述试验系统来实施，所述方法包括：
步骤S1：根据换挡操纵元件激振频率及扭角的试验要求，确定试验转速并调节动态激励匹配装置5，根据能量要求调节飞轮箱8惯量；
步骤S2：安装换挡操纵元件到试验箱10内，摩擦片18安装于内毂16，对偶片19安装于外毂17；
步骤S3：检查试验系统是否正常，启动工控机2、数据采集模块1、控制模块3；
步骤S4：采用控制模块3设定内毂激励电机6的转速及激振频率和扭角、外毂激励电机7的转速以及油箱11的输出润滑流量，并启动，同步开启数据采集模块1，采集转速、扭矩、位移、压力的数据；
步骤S5：采用控制模块3设定加压装置13的输出位移或输出压力，并启动，控制摩擦片18和对偶片19之间的带排间隙或接合压力，实现换挡摩擦元件在内毂16扭振激励下的摩擦片18、对偶片19同时旋转试验工况；
步骤S6：依据试验工况完成试验及数据采集，并停止试验。
其中，所述方法在实现摩擦片扭振的同时，摩擦片和对偶片能够旋转，模拟换挡操纵元件摩擦及扭振耦合的实车工况，对换挡操纵元件性能评价和装甲车辆传动系统匹配设计和优化具有重要意义。
(三)有益效果
为解决上述现有技术问题，本发明提出了一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统及方法，实现摩擦片扭振的同时，摩擦片和对偶片能够旋转，模拟换挡操纵元件摩擦及扭振耦合的实车工况，对换挡操纵元件性能评价和装甲车辆传动系统匹配设计和优化具有重要意义。
附图说明
图1为换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统。
图2为试验箱简图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统，所述试验系统包括：数据采集模块1、工控机2、控制模块3、扭角测试用齿盘4、动态激励匹配装置5、内毂激励电机6、外毂激励电机7、飞轮箱8、扭矩仪9、试验箱10、控制电路14、信号采集电路15；其中，所述试验箱10中含有：内毂16和外毂17；其中，所述内毂16用于安装摩擦片18、外毂17用于安装对偶片19；
所述工控机2通过数据采集模块1、控制模块3实现试验系统的试验模拟和试验信号采集，具备对转速、压力、油量、扭矩的控制及测试能力；
所述内毂激励电机6、动态激励匹配装置5、扭角测试用齿盘4及试验箱10中的内毂16连接，控制模块3通过控制电路14完成转速及扭振调节功能，试验箱10中的内毂16带动摩擦片18完成扭振工况模拟，扭角测试用齿盘4反馈转速信号并通过信号采集电路15、数据采集模块1实现系统扭振频率、扭角的采集；
所述外毂激励电机7、飞轮箱8、扭矩仪9与试验箱10中的外毂17连接，通过控制模块3的转速调节功能，实现外毂17按设定转速转动。
其中，所述控制模块3具有转速激励控制器，用于实现内毂激励电机6不同转速点下的任意激振频率的输出。
其中，所述数据采集模块1具有扭振分析仪。
其中，所述动态激励匹配装置5，其根据扭振频率的需要进行设计，用于配合控制模块3激振频率的调节，实现试验箱10中内毂16的不同转速点下不同扭角的输出。
其中，所述试验系统还包括：油箱11、油路12；
所述油箱11通过油路12向摩擦片18及对偶片19、飞轮箱8供油，起到润滑的目的。
其中，所述飞轮箱8用于模拟装甲车辆传动系统惯量，仅布置于外毂激励电机7一侧，内毂激励电机6一侧由于需要实现扭振激励，不能设置飞轮箱。
其中，所述试验系统还包括：加压装置13；
所述加压装置13通过控制模块3设定实现位移控制或力控制，用于向对偶片19施加指定的轴向面压或位移，从而保证摩擦片18及对偶片19之间指定间隙或指定接合面压，数据采集模块1用于采集加压装置13的加压压力及其输出端的位移。
其中，所述扭矩仪9通过数据采集模块1实现换挡摩擦元件扭振激励下的空转带排扭矩或差速摩滑摩擦扭矩的采集，用于换挡摩擦元件性能分析。
此外，本发明还提供一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验方法，所述方法基于所述试验系统来实施，所述方法包括：
步骤S1：根据换挡操纵元件激振频率及扭角的试验要求，确定试验转速并调节动态激励匹配装置5，根据能量要求调节飞轮箱8惯量；
步骤S2：安装换挡操纵元件到试验箱10内，摩擦片18安装于内毂16，对偶片19安装于外毂17；
步骤S3：检查试验系统是否正常，启动工控机2、数据采集模块1、控制模块3；
步骤S4：采用控制模块3设定内毂激励电机6的转速及激振频率和扭角、外毂激励电机7的转速以及油箱11的输出润滑流量，并启动，同步开启数据采集模块1，采集转速、扭矩、位移、压力的数据；
步骤S5：采用控制模块3设定加压装置13的输出位移或输出压力，并启动，控制摩擦片18和对偶片19之间的带排间隙或接合压力，实现换挡摩擦元件在内毂16扭振激励下的摩擦片18、对偶片19同时旋转试验工况；
步骤S6：依据试验工况完成试验及数据采集，并停止试验。
其中，所述方法在实现摩擦片扭振的同时，摩擦片和对偶片能够旋转，模拟换挡操纵元件摩擦及扭振耦合的实车工况，对换挡操纵元件性能评价和装甲车辆传动系统匹配设计和优化具有重要意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统，其特征在于，所述试验系统包括：数据采集模块(1)、工控机(2)、控制模块(3)、扭角测试用齿盘(4)、动态激励匹配装置(5)、内毂激励电机(6)、外毂激励电机(7)、飞轮箱(8)、扭矩仪(9)、试验箱(10)、控制电路(14)、信号采集电路(15)；其中，所述试验箱(10)中含有：内毂(16)和外毂(17)；其中，所述内毂(16)用于安装摩擦片(18)、外毂(17)用于安装对偶片(19)；
所述工控机(2)通过数据采集模块(1)、控制模块(3)实现试验系统的试验模拟和试验信号采集，具备对转速、压力、油量、扭矩的控制及测试能力；
所述内毂激励电机(6)、动态激励匹配装置(5)、扭角测试用齿盘(4)及试验箱(10)中的内毂(16)连接，控制模块(3)通过控制电路(14)完成转速及扭振调节功能，试验箱(10)中的内毂(16)带动摩擦片(18)完成扭振工况模拟，扭角测试用齿盘(4)反馈转速信号并通过信号采集电路(15)、数据采集模块(1)实现系统扭振频率、扭角的采集；
所述外毂激励电机(7)、飞轮箱(8)、扭矩仪(9)与试验箱(10)中的外毂(17)连接，通过控制模块(3)的转速调节功能，实现外毂(17)按设定转速转动。
2.如权利要求1所述的换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统，其特征在于，所述控制模块(3)具有转速激励控制器，用于实现内毂激励电机(6)不同转速点下的任意激振频率的输出。
3.如权利要求2所述的换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统，其特征在于，所述数据采集模块(1)具有扭振分析仪。
4.如权利要求3所述的换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统，其特征在于，所述动态激励匹配装置(5)，其根据扭振频率的需要进行设计，用于配合控制模块(3)激振频率的调节，实现试验箱(10)中内毂(16)的不同转速点下不同扭角的输出。
5.如权利要求4所述的换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统，其特征在于，所述试验系统还包括：油箱(11)、油路(12)；
所述油箱(11)通过油路(12)向摩擦片(18)及对偶片(19)、飞轮箱(8)供油，起到润滑的目的。
6.如权利要求5所述的换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统，其特征在于，所述飞轮箱(8)用于模拟装甲车辆传动系统惯量，仅布置于外毂激励电机(7)一侧，内毂激励电机(6)一侧由于需要实现扭振激励，不能设置飞轮箱。
7.如权利要求6所述的换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统，其特征在于，所述试验系统还包括：加压装置(13)；
所述加压装置(13)通过控制模块(3)设定实现位移控制或力控制，用于向对偶片(19)施加指定的轴向面压或位移，从而保证摩擦片(18)及对偶片(19)之间指定间隙或指定接合面压，数据采集模块(1)用于采集加压装置(13)的加压压力及其输出端的位移。
8.如权利要求7所述的换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验系统，其特征在于，所述扭矩仪(9)通过数据采集模块(1)实现换挡摩擦元件扭振激励下的空转带排扭矩或差速摩滑摩擦扭矩的采集，用于换挡摩擦元件性能分析。
9.一种换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验方法，所述方法基于权利要求1-8任一项的试验系统来实施，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：根据换挡操纵元件激振频率及扭角的试验要求，确定试验转速并调节动态激励匹配装置(5)，根据能量要求调节飞轮箱(8)惯量；
步骤S2：安装换挡操纵元件到试验箱(10)内，摩擦片(18)安装于内毂(16)，对偶片(19)安装于外毂(17)；
步骤S3：检查试验系统是否正常，启动工控机(2)、数据采集模块(1)、控制模块(3)；
步骤S4：采用控制模块(3)设定内毂激励电机(6)的转速及激振频率和扭角、外毂激励电机(7)的转速以及油箱(11)的输出润滑流量，并启动，同步开启数据采集模块(1)，采集转速、扭矩、位移、压力的数据；
步骤S5：采用控制模块(3)设定加压装置(13)的输出位移或输出压力，并启动，控制摩擦片(18)和对偶片(19)之间的带排间隙或接合压力，实现换挡摩擦元件在内毂(16)扭振激励下的摩擦片(18)、对偶片(19)同时旋转试验工况；
步骤S6：依据试验工况完成试验及数据采集，并停止试验。
10.如权利要求9所述的换挡操纵元件摩擦及扭振耦合工况试验方法，其特征在于，所述方法在实现摩擦片扭振的同时，摩擦片和对偶片能够旋转，模拟换挡操纵元件摩擦及扭振耦合的实车工况，对换挡操纵元件性能评价和装甲车辆传动系统匹配设计和优化具有重要意义。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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