淺談汽車變速器試驗

周大容

摘 要:隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展,汽車變速器試驗廣泛應(yīng)用于汽車制造廠及零部件制造廠。筆者通過對汽車變速器試驗的介紹及對試驗室設(shè)計的親身體會,初步總結(jié)了汽車變速器試驗工藝設(shè)計中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞:汽車試驗變速器 工藝規(guī)劃

中圖分類號:TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0053-02

1 變速器試驗的目的

變速器是動力系統(tǒng)的一個關(guān)鍵設(shè)備,其性能的好壞直接影響發(fā)動機(jī)的動力輸出/動力性、車輛的行駛性能、油耗/經(jīng)濟(jì)性和可靠性以及其它的多項性能。變速器試驗主要是測定其性能和技術(shù)參數(shù),通過試驗正確反映變速器的性能,如動力性能、效率、可靠性等。

2變速器試驗的標(biāo)準(zhǔn)和范圍

2.1 變速器試驗相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

QC/T 568—1999

汽車機(jī)械式變速器臺架試驗方法

QC/T 29063-92

汽車機(jī)械式變速器總成技術(shù)條件

ZB/T 21005-1985

微型貨車變速器臺架試驗方法

QC/T 29110-1993

汽車變速器分動器總成及其齒輪質(zhì)量分等

另外對噪聲有:

GB 1496-79

機(jī)動車輛噪聲測量方法

GB 1495-79

機(jī)動車允許噪聲

QC/T 57-93

汽車勻速行駛車內(nèi)噪聲測量方法

QC/T 58-93

汽車加速行駛車外噪聲測量方法

GB/T 14365-93

聲學(xué)機(jī)動車輛定置噪聲測量方法

GB/T 16170-1996

汽車定置噪聲限值

2.2 變速器試驗范圍

(1)變速箱傳動效率試驗;(2)變速箱噪聲試驗;(3)變速箱動態(tài)剛性試驗;(4)變速箱疲勞壽命試驗;(5)變速箱總成潤滑試驗;(6)操縱性試驗;(7)齒輪摘檔試驗。

3變速器試驗室的整體布置

變速器試驗室多布置在一層,整體布置從控制室的布置可分為兩種,一種是中央通道部分作為控制室,另一種是中央通道作為物流通道,控制室設(shè)在試驗室內(nèi)部。第一種方式多在大量試驗室集中布置的情況下采用,該方式操作人員集中,便于管理,可以減少試驗室的人員數(shù)量。第二種方式多在試驗室數(shù)量較少的情況下采用,可以較好的保證試驗室的獨立性。

某汽車齒輪廠試制試驗車間,變速器試驗室布置于試制試驗車間,所有試驗室共用控制室,與試制區(qū)相對獨立,有效減少了試驗室人員,并充分利用了車間的物流通道。

4主要工藝說明

4.1 試驗工藝

(1)一般變速器試驗時,需要測定的主要參數(shù)有:扭矩、轉(zhuǎn)速、檔位、換擋力、潤滑油的溫度、電機(jī)(加載器)的溫度、軸承座的溫度、噪聲和振動以及變速器工作的異常情況等。變速器的各種參數(shù)通過各種類型的傳感器實時測量,現(xiàn)代高水平的變速器綜合性能試驗臺可同時測量很多個參數(shù);有些參數(shù)可直接測量得到,有些參數(shù)需根據(jù)測量到的參數(shù)和公式進(jìn)行計算得出。現(xiàn)代測試設(shè)備一般都提供數(shù)據(jù)的后處理,可按用戶要求提供所需數(shù)據(jù)的最終處理結(jié)果,以表格和曲線等形式出現(xiàn)。

(2)測量參量及測量技術(shù)、設(shè)備、方法:

1)功率測量:測功器、轉(zhuǎn)矩儀;2)轉(zhuǎn)速測量:接觸法、非接觸法、從轉(zhuǎn)軸以外檢測、瞬時轉(zhuǎn)速測量、增壓器轉(zhuǎn)速的測量;3)溫度測量:熱電偶溫度計、電阻式溫度計、液體溫度計、電磁波高溫計;4)噪聲的測量:噪聲測量儀器;5)傳感器及其處理電路:電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器、半導(dǎo)體敏感元件;6)振動測量:測振儀;7)變速器試驗中微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用:自動化試驗系統(tǒng)、試驗數(shù)據(jù)的采集與處理、試驗的微機(jī)控制系統(tǒng)、智能測試儀表。

4.2 試驗室采用的主要設(shè)備

(1)手動變速器功能試驗臺:在試驗臺上可模擬各種工況,比如前進(jìn)和倒車,上坡和下坡,以及彎道等,以便對變速器最重要的指標(biāo)之一:噪聲進(jìn)行檢測。同時,還對換擋的準(zhǔn)確性和靈活性,以及各擋的變速比進(jìn)行檢查。在測試過程中,變速器被用油沖洗。在測試結(jié)束時加注變速器油并自動上緊鏍堵。

(2)變速箱全性能綜合試驗臺:該試驗臺可對汽車變速箱總成進(jìn)行綜合性能試驗。驅(qū)動和加載采用交流無級調(diào)速電機(jī)拖動、電封閉加載,電機(jī)加載時作為發(fā)電機(jī)工作,所發(fā)出的電能反饋給電網(wǎng)或驅(qū)動電機(jī),電能的轉(zhuǎn)換效率不低于95％。自動換檔機(jī)構(gòu)采用位置伺服控制方案實現(xiàn),并在換擋機(jī)構(gòu)上加裝力和位置傳感器以測定選、換檔力和選、換檔位移,采用聲音和振動復(fù)合測噪方案,以測量被試變速器噪音值,并可進(jìn)行噪音和振動頻譜分析及故障診斷。

(3)智能扭矩傳感器:智能扭矩傳感器集傳感與變送于一體;無線通訊方式發(fā)送扭矩測量數(shù)據(jù)。與扭矩?zé)o線接收器配套使用,無需再配扭矩測量卡、扭矩測量儀。扭矩?zé)o線接收器提供RS232/RS485/USB接口,供計算機(jī)等設(shè)備讀取測量結(jié)果。

(4)扭矩轉(zhuǎn)速功率測試儀:采用微電腦技術(shù)、PC-104總線架構(gòu)(堅固可靠)等高新技術(shù)與設(shè)備設(shè)計制造,LED顯示;提供RS232、RS485、CAN工業(yè)現(xiàn)場總線、USB總線接口,RS232和USB通用串行總線接口方便儀器與計算機(jī)通訊、RS485、CAN現(xiàn)場總線易于與其他設(shè)備構(gòu)成網(wǎng)絡(luò);測量精度高、測試重復(fù)性好、抗干擾能力強(qiáng)、操作簡單、外型美觀。能與國內(nèi)外多種扭矩傳感器配套使用,實現(xiàn)扭矩與轉(zhuǎn)速的高精度測量！

(5)變速箱試驗臺:變速箱(齒輪箱、減速機(jī))性能試驗臺由動力源(電機(jī))、被試件(變速箱、齒輪箱、減速機(jī))、加載設(shè)備(測功器)組成。

(6)汽車變速器靜扭強(qiáng)度試驗臺:汽車機(jī)械變速器總成靜扭強(qiáng)度試驗臺可手動或自動完成QC/T568-1999《汽車機(jī)械式變速器臺架試驗方法》規(guī)定的靜扭強(qiáng)度試驗內(nèi)容。

(7)汽車變速器電加載試驗臺:汽車變速器電加載試驗臺是汽車變速器廠產(chǎn)品下線檢測必不可少的設(shè)備,對變速器總成逐一進(jìn)行加載檢測試驗。本試驗臺檢測對象為各種車輛和工程機(jī)械等動力傳動裝置的變速箱、齒輪箱、減速機(jī)等。汽車變速器電加載試驗臺能在空載和加載兩種條件下,對被試變速器進(jìn)行換檔性能試驗并能進(jìn)行各檔位在規(guī)定的轉(zhuǎn)速下傳遞的扭矩、傳動比及運行噪聲或雜音和換檔平順性試驗以及在規(guī)定扭矩下的掉檔、脫檔或亂檔檢測,從而對變速器總成進(jìn)行出廠合格性判斷。

(8)汽車變速器綜合性能及疲勞壽命試驗臺:試驗臺是在汽車變速器總成加載條件下能進(jìn)行疲勞壽命試驗、動態(tài)噪聲試驗、效率試驗、汽車變速器同步器性能和壽命試驗和換檔沖擊試驗等綜合試驗設(shè)備。

(9)汽車變速箱高速運轉(zhuǎn)試驗臺:試驗臺主要用于汽車變速器驅(qū)動橋總成的高速運轉(zhuǎn)試驗,試驗臺使得對變速箱在高速運轉(zhuǎn)情況下的各項性能的掌握變得直觀且容易。同時具備試驗異常和故障報警、急停功能等對設(shè)備的保護(hù)的功能。

(10)汽車變速器同步器試驗臺:試驗臺按國家汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T568-1999汽車機(jī)械變速器臺架試驗方法對汽車變速器驅(qū)動橋總成進(jìn)行同步器性能及壽命試驗。

(11)測振儀

(12)噪聲分析儀:噪聲分析儀集積分、噪聲統(tǒng)計、噪聲采集等幾種功能于一體,能滿足多種測量要求,主要性能指標(biāo)符合JJG188—2002聲級計檢定規(guī)程要求。

4.3 工藝對公用土建要求

(1)土建工程方面:試驗室一般采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),對使用汽油或柴油的動力總成臺架試驗室用鋼筋混凝土墻和防火門與控制室分開。變速器試驗室物流多采用小車與起重機(jī)結(jié)合的形式,因此根據(jù)不同的起吊要求,分別安裝起重量為1噸或2噸的起重機(jī),試驗室凈空高度需大于4米。試驗室地坪活荷載30kPa,臺架試驗有單獨設(shè)備基礎(chǔ)及平板。地面采用環(huán)氧樹脂耐油耐磨地坪。

(2)電力工程方面:雙電機(jī)試驗系統(tǒng)時,反饋電能用于拖動電機(jī)。發(fā)動機(jī)試驗時,所吸收的能量轉(zhuǎn)換成交流電,反饋至電網(wǎng)中,測功機(jī)用電需采用單獨變壓器以避免污染其余清潔電源。由于臺架試驗室(現(xiàn)在一般要求由測功機(jī)自帶濾波裝置)在工作過程中有能量反饋電網(wǎng),故對其配電需加濾波裝置。反饋電網(wǎng)的能量可由空調(diào)機(jī)組及其它用電設(shè)備消耗。試驗室主要出入口、通道等設(shè)應(yīng)急照明燈和疏散指示燈。

設(shè)備接地與控制計算機(jī)采用的接地按相關(guān)要求設(shè)計,一般采取共用接地方式包括電源系統(tǒng)保護(hù)接地、主設(shè)備接地以及建筑物防雷接地;計算機(jī)系統(tǒng)直流工作接地;防靜電接地等?？刂剖遗c試驗室接地線需分開,接地電阻需小于0.8Ω。

(3)暖通工程方面:變速箱臺架試驗室應(yīng)采取全室通風(fēng),有條件的也可使用舒適性溫度。室內(nèi)保持負(fù)壓,通風(fēng)次數(shù)為60次/h。一般來說,CVT總成試驗室、自動變速器總成試驗室溫度為≤32℃。

(4)消防工程方面:臺架試驗室內(nèi)采用七氟丙烷自動滅火系統(tǒng),其滅火效率高,環(huán)保性能好,滅火后對文件、貴重物品等無污染?？刹扇∽詣涌刂品绞?、手動控制方式或應(yīng)急機(jī)械手動控制方式等。

(5)給排水工程方面:試驗室測功機(jī)、燃油系統(tǒng)等冷卻采用循環(huán)水,廠區(qū)內(nèi)需建設(shè)循環(huán)水系統(tǒng)以滿足試驗室對不同溫度冷卻水的需求。

(6)動力工程方面:每間試驗室內(nèi)配設(shè)備用壓縮空氣使用點,使用壓力最大到0.8MPa。

(7)對供油的要求:發(fā)動機(jī)試驗時,發(fā)動機(jī)供油通過管線輸送進(jìn)試驗室,并在試驗室入口設(shè)切斷閥,在特殊情況下可自動切斷油路。

(8)環(huán)保工程方面:臺架試驗室使用汽油(柴油)發(fā)動機(jī)試驗時會有廢氣產(chǎn)生,該廢氣主要含NOX、烴類等有害物質(zhì),需經(jīng)風(fēng)機(jī)向室外高空達(dá)標(biāo)排放,以確保場地達(dá)到《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》的要求。變速器總成試驗主要進(jìn)行產(chǎn)品的總成性能測試和產(chǎn)品壽命試驗,運行時由于模擬不同的工況會產(chǎn)生不同程度的振動和噪聲。因此,各試驗室均應(yīng)考慮噪聲隔音措施。各試驗室墻壁用防火吸音材料裝貼,頂部用吸音吊頂,觀察窗采用雙層隔音玻璃。

5 結(jié)語

(1)汽車變速器試驗貫穿于汽車及汽車變速器的開發(fā)、研究和生產(chǎn)等各個階段,是汽車工業(yè)發(fā)展的必要手段。(2)由于變速器試驗室投資巨大,規(guī)劃時要充分考慮企業(yè)的產(chǎn)品長遠(yuǎn)發(fā)展及試驗技術(shù)的發(fā)展趨勢,在土建及配套設(shè)施等方面留有后續(xù)建設(shè)的余地,即一次規(guī)劃,分步實施原則。(3)試驗室建設(shè)要滿足國家工業(yè)建設(shè)的有關(guān)規(guī)定,如環(huán)保、消防、噪聲、振動、安全等方面的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 汽車工程手冊.編輯委員會,汽車工程手冊:試驗篇,人民交通出版社2001.5

[2] 關(guān)強(qiáng),杜丹豐.汽車試驗學(xué),北京:人民交通出版社2009.7

[3] 劉世愷.汽車傳動系構(gòu)造原理,北京:人民交通出版社1996