EA021045B1 - Стенд для обкатки и испытания коробки передач - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам испытания силовых трансмиссий большегрузных автомобилей, а именно к обкатке и испытанию коробок передач, преимущественно гидромеханических (ГМКП), без нагрузки на выходной вал ГМКП, и решает задачу повышения точности установки испытуемых устройств. Стенд для обкатки и испытания коробки передач, преимущественно гидромеханической, содержит опорную раму (1) с двумя взаимно ортогональными сопряженными парами направляющих - стационарной нижней (3) и подвижной верхней (4). Верхняя пара направляющих (4) является несущей для защитного экрана (7) выходного вала ГМКП и для опорных стоек (5) под обкатываемую коробку передач, каждая направляющая (4) имеет продольный паз для перемещения опорной стойки (5) и фиксации ее положения. Каждая из опорных стоек (5) имеет кинематически связанный с верхней направляющей (4) силовой каркас (26) с кронштейном (27) для установки обкатывемой ГМКП и подстройки ее положения по высоте посредством маховика-привода перемещения (29), сопряженного с винтовой направляющей (28) через упорный подшипник (30) со сферическим подкладным кольцом, за счет чего на опорную стойку (5) действует только осевая составляющая нагрузки, исключая появление паразитных моментов сил. Приводной электродвигатель (9) установлен на станине (8) с обеспечением взаимодействия с входным валом ГМКП (13) и имеет защитный кожух (10), который состоит из неподвижно закрепленной части (11) и подвижной части (12), выполненной с возможностью перемещения под неподвижно закрепленной частью (11) и охвата части входного вала ГМКП. На внутренней поверхности подвижной части (12) защитного кожуха (10) приводного электродвигателя (9) закреплено оптическое устройство контроля

Description

Изобретение относится к средствам обкатки и испытания элементов трансмиссии автомобилей, преимущественно гидромеханических (автоматических) коробок передач, и может быть использовано, в частности, при послеремонтной обкатке узлов автомобилей с большой грузоподъемностью гражданского и военного назначения.

Г идромеханическая коробка передач (ГМКП) обеспечивает передачу потока мощности от двигателя к колесам транспортного средства через рабочую жидкость, циркулирующую под определенным давлением, уменьшая динамические нагрузки в системе трансмиссии, и выполнена в виде единого агрегата, который содержит в общем случае устанавливаемые на амортизируемой раме общий разъемный корпус, в котором в соответствующих корпусах размещены с обеспечением взаимодействия согласующая передача, гидротрансформатор, система управления переключением передач (коробка передач с фрикционными муфтами переключения передач), гидродинамический тормоз-замедлитель и узлы гидравлической системы, а также теплообменное устройство (радиатор) и трубопроводы подвода-отвода охлаждающей жидкости, установленные во внешнем контуре. Целью послеремонтной обкатки и испытания ГМКП является определение параметров отдельных узлов при задании режимов работы ГМКП посредством задания скорости вращения входного вала и выбора передачи, в частности, давление, создаваемое датчиками турбинного колеса первичного и выходного валов, давление перед подпорным клапаном, нагрузочный момент на входном валу, частоты вращения входного и выходного валов ГМКП, температура рабочей жидкости, давление рабочей жидкости в гидротрансформаторе, главной магистрали, системе смазки и канале включения фрикционов блокировки.

Известны устройства для обкатки и/или испытания силовых передач, включающие, как правило, приводное и нагрузочное устройства, взаимодействующие, соответственно, с входным и выходным валами испытуемого устройства посредством промежуточных средств связи (муфта, редуктор), опоры для установки испытуемого устройства со средствами его позиционирования, устройство управления режимами обкатки и испытания (8И 1516634, КИ 857, ИЗ 5537865, ИЗ 6807852, АО 2009034024 и др.). Ограниченность функциональных возможностей таких устройств обусловлена тем, что в процессе испытаний и на ведомый вал, и на нагружаемый выходной вал воздействуют дополнительно силы и моменты сил, обусловленные неточностью установок испытуемой коробки передач, а также угловыми смещениями промежуточных средств связи или их непараллельностью, что приводит к недостаточно точным результатам при измерении параметров испытуемой силовой передачи.

Известен стенд для обкатки и испытания коробки передач, а именно ГМКП - Стенд обкаточный универсальный модели КС-04 (схема, проспект фирмы КОПИС, г. Санкт-Петербург, \ν\γ\γ.1<ορί5.Γΐι). предназначенный для послеремонтной обкатки и испытания ГМКП большегрузных самосвалов БЕЛАЗ. Известное устройство содержит амортизированную опорную раму с направляющими, систему опорных стоек с кронштейнами для установки обкатываемой ГМКП, кинематически связанную с направляющими опорной рамы, приводной электродвигатель, установленный на станине с обеспечением взаимодействия вала электродвигателя с входным валом ГМКП, защитные кожухи для приводного электродвигателя и выходного вала ГМКП для обеспечения безопасности эксплуатации, систему охлаждения ГМКП, подключенную к внешнему источнику рабочей жидкости, а также компьютеризированную систему контроля и управления с пультом управления и датчиками исследуемых параметров элементов ГМКП, причем каждая опорная стойка имеет кинематически связанный с направляющими опорной рамы силовой каркас. В отличие от других аналогичных устройств в известном стенде не предусмотрено использование нагрузочного двигателя на выходном валу, поскольку в силу специфики конструкции ГМКП о ее рабочих характеристиках в процессе обкатки судят по величине параметров рабочей жидкости в полостях ГМКП при разных частотах вращения входного вала и по измеряемой частоте вращения выходного вала. Компьютеризированная система управления позволяет задавать различные режимы обкатки ГМКП и анализировать состояние агрегата в реальном времени по показаниям датчиков. Однако установка ГМКП различных массогабаритных размеров на опорных стойках с кронштейнами может приводить к отклонению вектора нагрузки от оси стойки, что вызывает появление дополнительных сил и моментов, действующих на валы ГМКП, и изменению параметров рабочей жидкости в процессе обкатки, что снижает точность измерений и ограничивает эксплуатационные характеристики стенда.

Известный стенд для обкатки и испытания коробки передач, а именно ГМКП, включающий амортизированную опорную раму с направляющими, систему опорных стоек с кронштейнами для установки обкатываемой коробки передач, каждая из которых имеет кинематически связанный с направляющими опорной рамы силовой каркас, приводной электродвигатель, установленный на станине с обеспечением взаимодействия вала электродвигателя с входным валом коробки передач, защитные кожухи приводного электродвигателя и выходного вала, и компьютеризированную систему контроля и управления с пультом управления и датчиками исследуемых параметров, выбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения.

Задача изобретения состоит в расширении функциональных возможностей и улучшении эксплуатационных характеристик стенда за счет испытания и обкатки коробок передач, преимущественно ГМКП, различных габаритов в режиме без нагрузки с обеспечением контроля промежуточных и выходных параметров и повышения точности установки испытуемого устройства.

- 1 021045

Задача решена тем, что в стенде для обкатки и испытания коробки передач, преимущественно ГМКП, включающем опорную раму с направляющими, систему опорных стоек с кронштейнами для установки обкатываемой коробки передач, каждая из которых имеет кинематически связанный с направляющими силовой каркас и винтовую направляющую для перемещения кронштейна, приводной электродвигатель, установленный на станине с обеспечением взаимодействия с входным валом коробки передач и имеющий защитный кожух, а также защитный экран выходного вала коробки передач и компьютеризированную систему контроля и управления с пультом управления и датчики исследуемых параметров, в соответствии с изобретением, направляющие опорной рамы составлены двумя взаимно ортогональными парами направляющих, нижняя из которых является стационарной, а сопряженная с ней верхняя пара направляющих выполнена подвижной и является несущей для опорных стоек под обкатываемую коробку передач и для защитного экрана выходного вала коробки передач, причем каждая верхняя несущая направляющая имеет продольный паз для перемещения опорной стойки и фиксации ее положения, при этом упомянутый силовой каркас опорной стойки содержит привод перемещения, который сопряжен с винтовой направляющей через упорный подшипник со сферическим подкладным кольцом, а защитный кожух приводного электродвигателя выполнен составным и образован неподвижно закрепленной частью и подвижной частью, выполненной с возможностью перемещения под неподвижно закрепленной частью и охвата части входного вала коробки передач, при этом на внутренней поверхности подвижной части защитного кожуха приводного электродвигателя закреплено оптическое устройство контроля положения защитного кожуха, а датчики исследуемых параметров установлены на станине в изолированном корпусе и снабжены гибкими шлангами для сопряжения с рабочими органами коробки передач.

Кроме того, в качестве датчиков исследуемых параметров выбраны электронные датчики давления мембранного типа.

Кроме того, оптическое устройство контроля закрытия кожуха выполнено в виде оппозитно установленных фотодетектора и отражателя.

Кроме того, приводной электродвигатель выполнен с возможностью сопряжения с входным валом коробки передач посредством последовательно установленных полумуфты и промежуточной опоры, охватываемых неподвижно закрепленной частью защитного кожуха, и карданного вала, выполненного с возможностью соединения с входным фланцем вала коробки передач, охватываемых подвижной частью защитного кожуха.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении адекватного положения оси валов коробки передач за счет регулирования ее положения на опорных стойках с использованием упорного подшипника со сферическим подкладным кольцом, обеспечивающих осевое приложение нагрузки на стойку, что снижает вероятность возникновения паразитных моментов сил при обкатке. Оптическое устройство контроля закрытия кожуха одновременно контролирует положение оси вала приводного электродвигателя. Использование для измерения параметров рабочей жидкости электронных датчиков с гибкими соединительными шлангами исключает развитие неустойчивостей, резких перепадов давления и гидравлических ударов воздействующей на мембраны рабочей жидкости, что повышает точность измерения параметров и обеспечивает долговечность эксплуатации высокоточных датчиков. Дополнительным эффектом является повышение безопасности эксплуатации стенда за счет контроля закрытия вращающихся частей испытуемого объекта.

Сущность изобретения поясняют (на примере ГМКП) фиг. 1, на которой представлена схема устройства для испытания и обкатки ГМКП, фиг. 2, на которой представлена конструкция опоры для ГМКП.

Стенд для испытания и обкатки ГМКП (фиг. 1) содержит опорную раму (1), установленную на амортизаторах (2) - виброизолирующих опорах, использованных в количестве, исключающем прогибание опорной рамы под нагрузкой. На опорной раме (1) установлена система направляющих - нижние продольные направляющие (3) (стационарные) и верхние поперечные направляющие (4), сопряженные с нижними и выполненные с возможностью перемещения по ним. На верхних поперечных направляющих (4) выполнены пазы (на фиг. 1 не показаны) для установки и перемещения опорных стоек (5) под обкатываемую коробку передач, в частности под картер ГМКП (6). На поперечной направляющей (4) размещен также защитный экран (7) выходного вала ГМКП (6) с фланцем. На нижних продольных направляющих (3) установлена станина (8) коробчатой формы, внутри которой размещена оснастка электрооборудования, а сверху - приводной электродвигатель (9), имеющий защитный кожух (10), составленный неподвижно закрепленной частью (11) и подвижной частью (12), выполненных с возможностью охвата элементов соединения приводного электродвигателя (9) с входным валом (13) ГМКП (6) при их сопряжении, а именно последовательно установленных полумуфты (14), промежуточной опоры (15), охватываемых неподвижно закрепленной частью (11) защитного кожуха (10), и карданного вала (16), выполненного с возможностью соединения с входным фланцем вала коробки передач, охватываемых подвижной частью (12) защитного кожуха (10). При переустановке коробки передач подвижная часть (12) должна быть задвинута под неподвижно закрепленную часть (11). При работе устройства подвижная часть (12) выдвинута для охвата элементов соединения приводного электродвигателя (9) и входного вала

- 2 021045

ГМКП, положение подвижной части (12) контролируется оптическим устройством контроля положения защитного кожуха, которое закреплено на внутренней поверхности подвижной части (12) защитного кожуха (10) приводного электродвигателя (9) и выполнено в виде оппозитно установленных фотодетектора и отражателя (на фиг. 1 не показан). Для обеспечения работы ГМКП (6) предусмотрен внешний источник питания (17) - станция заправки, которая обеспечивает поступление рабочей жидкости к узлам ГМКП (6). Система охлаждения (18) является внешней по отношению к картеру ГМКП (6) и включает радиатор (19), укрепленный на станине (8), фильтр тонкой очистки (20) и датчик расхода рабочей жидкости (21), подводящие и сливные гидролинии. На станине (8) установлены также составленная шарнирно сочлененными элементами консоль (22) блока коммутации (23) с пультом управления режимом обкатки (24), соединенным с компьютером (на фиг. 1 не показан) через интерфейс оператора, обеспечивающий и регистрацию результатов измерений, а также блок датчиков исследуемых параметров в отдельном корпусе (25). В качестве датчиков использованы электронные датчики давления мембранного типа, например системы НоиеугеИ, сопряженные шлангами с технологическими отверстиями камер ГМКП (6).

Универсальность устройства в аспекте обкатки ГМКП различных моделей и типоразмеров обеспечивает конструкция вертикальных опорных стоек (5) под обкатываемую ГМКП (фиг. 2). Каждая опорная стойка (5) имеет силовой каркас (26) с кронштейном (27), имеющим отверстие с резьбой, через которое проходит винтовая направляющая (28) с зацеплением, что обеспечивает продольное (вдоль силового каркаса (26) перемещение кронштейна (27) для опоры картера ГМКП. Привод перемещения (29) выполнен в виде маховика, который сопряжен с оконечным фланцем винтовой направляющей (28) через упорный подшипник (30) со сферическим подкладным кольцом, вследствие чего на винтовую направляющую (28) всегда воздействует только осевая составляющая нагрузки. Вращением маховика (29) и винтовой направляющей (28) поднимают или опускают кронштейн (27) в зависимости от размеров поддерживаемого картера ГМКП. Для повышения устойчивости опорной стойки (5) силовой каркас (26) имеет упор (31) на верхнюю поперечную направляющую (4).

Испытания и обкатку коробки передач, а именно ГМКП, производят следующим образом.

Опорные стойки (5), установленные на верхних поперечных направляющих (4), путем перемещения по ним, а также перемещения верхних поперечных направляющих (4) по нижним продольным направляющим (3) устанавливают в положение, соответствующее габаритам корпуса обкатываемой ГМКП (6), известным образом фиксируют на верхних поперечных направляющих (4) и вывешивают обкатываемое устройство (6), обеспечивают его опору на кронштейны (27) силового каркаса (26) опорной стойки (5). Подсоединяют кинематическую часть связи приводного электродвигателя (9) в составе полумуфты (14), промежуточной опоры (15) и карданного вала (16) к входному валу (13) ГМКП (6). Соединительными шлангами коммутируют датчики исследуемых параметров (датчики давления) из блока, установленного в корпусе (25), со штатными отверстиями корпуса ГМКП (6). Далее контролируют положение входного вала ГМКП (6) относительно оси приводного электродвигателя (9) с целью обеспечения требуемого нагрузочного режима, для чего подвижную часть (12) защитного кожуха (10) выдвигают в положение, обеспечивающее охват входного вала (13), и включают оптическое устройство контроля положения защитного кожуха, которое одновременно характеризует положение оси приводного электродвигателя (9) и срабатывает при отражении луча света от отражателя на фотодетектор. При отсутствии в данном оптическом устройстве сигнала фотодетектора от отражателя производят тонкую подстройку положения корпуса ГМКП (6) путем ручной регулировки положения кронштейнов (27), вращая маховики (29), что приводит к перемещению кронштейнов (27) по винтовой направляющей (28). После срабатывания упомянутого оптического устройства положение корпуса ГМКП (6) считается фиксированным, стенд готов к работе. Заправляют ГМКП (6) рабочей жидкостью от внешнего источника питания.

При испытании и обкатке ГМКП (6) (без нагрузки) сигналами с пульта управления режимом обкатки (24) включают приводной электродвигатель (9), приводят вал электродвигателя во вращение в номинальном режиме и при условии поджатия кинематической части (полумуфты (14), промежуточной опоры (15) и карданного вала (16)) к входному валу (13) ГМКП (6) обеспечивают его вращение с заданной скоростью, что создает требуемые режимом испытания моменты нагружения рабочих органов ГМКП (6). Режимы обкатки устанавливают с пульта управления (24) в соответствии со штатными инструкциями по обслуживанию ГМКП (6). Связь блока коммутации (23) с пультом управления режимом обкатки (24), соединенным с компьютером, обеспечивает через интерфейс оператора регистрацию параметров рабочей жидкости, измеренных датчиками, а также данные установленных отдельно датчика частоты вращения выходного вала и датчика расхода рабочей жидкости, архивирование, протоколирование и визуализацию результатов испытаний.

В ходе обкатки ГМКП контролируют и выводят на светодиодные и/или цифровые индикаторы следующие основные параметры ГМКП (диапазон значений параметров испытаний с относительной погрешностью измерения нагрузочного момента на входном валу порядка 1%):

- 3 021045

Частота вращения входного вала ГМП, об/мин. - 0 - 3000 ±10

Частота вращения выходного вала ГМП, об/мин. - 0 - 4000 ± 10

Температура рабочей жидкости, °С - 0 - 110 ± 0,5

Давление в главной магистрали, Мпа - 0-2,0 ±0,01

Давление в гидротрансформаторе, Мпа - 0 - 1,0 ± 0,01

Давление в системе смазки, Мпа - 0 - 1,0 ± 0,01

Давление в канале включения фрикционов блокировки, Мпа - 0 - 2,0 ± 0,01

Давление, создаваемое датчиками турбинного колеса первичного вала, МПа - 0 - 0,5 ± 0,02

Давление, создаваемое датчиками турбинного колеса выходного вала, МПа - - 0 - 0,5 ± 0,02

Давление на входе в подпорный клапан, МПа - 0 - 0,5 ± 0,02

Нагрузочный момент на входном валу ГМКП, Нм -0-180±2

Расход рабочей жидкости, дм³/мин - 0 - 200 ± 0.02.

Данные испытаний в заданном режиме оформляют, в частности, в виде протокола с отражением всех результатов, требуемых инструкциями.

Использование изобретения позволяет расширить номенклатуру обкатываемых агрегатов, которые могут быть исследованы и обкатаны в разных режимах.

Claims (4)

1. Стенд для обкатки и испытания коробки передач, преимущественно гидромеханической, включающий опорную раму (1) с направляющими (3, 4), систему опорных стоек (5) с кронштейнами (27) для установки обкатываемой коробки передач, каждая из которых имеет кинематически связанный с направляющими силовой каркас (26) и винтовую направляющую (28) для перемещения кронштейна (27), приводной электродвигатель (9), установленный на станине (8) с обеспечением взаимодействия с входным валом коробки передач и имеющий защитный кожух, а также защитный экран выходного вала коробки передач и компьютеризированную систему контроля и управления с пультом управления (24) и датчики исследуемых параметров, отличающийся тем, что направляющие (3, 4) опорной рамы (1) составлены двумя взаимно ортогональными парами направляющих, нижняя (3) из которых является стационарной, а сопряженная с ней верхняя (4) пара направляющих выполнена подвижной и является несущей для опорных стоек (5) под обкатываемую коробку передач и для защитного экрана (7) выходного вала коробки передач, причем каждая верхняя несущая направляющая имеет продольный паз для перемещения опорной стойки (5) и фиксации ее положения, при этом упомянутый силовой каркас опорной стойки (5) содержит привод перемещения (29), который сопряжен с винтовой направляющей (28) через упорный подшипник (30) со сферическим подкладным кольцом, а защитный кожух (10) приводного электродвигателя выполнен составным и образован неподвижно закрепленной частью (11) и подвижной частью (12), выполненной с возможностью перемещения под неподвижно закрепленной частью (11) и охвата части входного вала коробки передач, при этом на внутренней поверхности подвижной части (12) защитного кожуха (10) приводного электродвигателя (9) закреплено оптическое устройство контроля положения защитного кожуха (10), а датчики исследуемых параметров установлены на станине (8) в изолированном боксе (25) и снабжены гибкими шлангами для сопряжения с рабочими органами коробки передач.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что в качестве датчиков исследуемых параметров выбраны электронные датчики давления мембранного типа.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что оптическое устройство контроля положения защитного кожуха выполнено в виде оппозитно установленных фотодетектора и отражателя.

4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что приводной электродвигатель (9) выполнен с возможностью сопряжения с входным валом коробки передач посредством последовательно установленных полумуфты (14) и промежуточной опоры (15), охватываемых неподвижно закрепленной частью (11) защитного кожуха (10), и карданного вала (16), выполненного с возможностью соединения с входным фланцем вала коробки передач, охватываемого подвижной частью (12) защитного кожуха (10).