專利名稱：一種車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架與試驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺與試驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)車輛主要采用機(jī)械式多檔有級齒輪變速器，駕駛員需要頻繁換檔變速以滿足整車動力性、經(jīng)濟(jì)性要求，勞動強(qiáng)度大，效率低。為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)變速器的不足，自上世紀(jì)70年代，國外均展開了液壓機(jī)械無級變速器(HMCVT)的研制工作。國內(nèi)對液壓機(jī)械無級變速器的研究始于20世紀(jì)70年代末，各種研究機(jī)構(gòu)對液壓機(jī)械無級變速器的原理、理論特性等進(jìn)行了研究。液壓機(jī)械無級變速器是一類由液壓功率流與機(jī)械功率流組合傳遞動力的雙功率流無級變速傳動形式，通過機(jī)械傳動實現(xiàn)高效、大功率動力傳動，通過液壓傳動實現(xiàn)無級變速。軍用裝甲車輛、拖拉機(jī)、工程機(jī)械等傳動功率大、速度變化范圍寬、作業(yè)條件復(fù)雜，對其動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、地面適應(yīng)性以及操作自動化水平等要求高，采用大功率自動無級變速技術(shù)顯得有必要。國內(nèi)普通車輛變速器試驗臺自動化程度低、通用性差。目前沒有針對液壓機(jī)械無級變速器的專用試驗臺架，限制了對液壓機(jī)械無級變速器的各種性能、設(shè)計分析方法與控制系統(tǒng)的研究。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架與試驗系統(tǒng)，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中沒有專用試驗臺架的缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本 實用新型的方案包括:車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架，包括用于裝配液壓機(jī)械無級變速器的變速器安裝位，變速器安裝位連接一路機(jī)械輸入、一路液壓輸入和一路機(jī)械輸出；所述一路機(jī)械輸入主要由發(fā)動機(jī)、主離合器和分動器順次連接構(gòu)成，分動器包括兩個輸出端，第一輸出端用于所述一路機(jī)械輸入，第二輸出端用于所述一路液壓輸入，所述一路液壓輸入主要由分動器的第二輸出端、變量泵、定量馬達(dá)順次構(gòu)成；所述一路機(jī)械輸出主要由升速箱和加載電機(jī)順次連接構(gòu)成；所述主離合器和分動器之間、變速器安裝位與升速箱之間、分動器的第二輸出端與變量泵之間、定量馬達(dá)與變速器安裝位之間均設(shè)有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器。所述主離合器和分動器之間、變速器安裝位與升速箱之間均設(shè)有扭矩限制器。車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗系統(tǒng)，包括車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架和試驗控制裝置，所述車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架，包括用于裝配液壓機(jī)械無級變速器的變速器安裝位，變速器安裝位連接一路機(jī)械輸入、一路液壓輸入和一路機(jī)械輸出；所述一路機(jī)械輸入主要由發(fā)動機(jī)、主離合器和分動器順次連接構(gòu)成，分動器包括兩個輸出端，第一輸出端用于所述一路機(jī)械輸入，第二輸出端用于所述一路液壓輸入，所述一路液壓輸入主要由分動器的第二輸出端、變量泵、定量馬達(dá)順次構(gòu)成；所述一路機(jī)械輸出主要由升速箱和加載電機(jī)順次連接構(gòu)成；所述主離合器和分動器之間、變速器安裝位與升速箱之間、分動器的第二輸出端與變量泵之間、定量馬達(dá)與變速器安裝位之間均設(shè)有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器；所述試驗控制裝置，包括整車控制器和臺架控制系統(tǒng)，整車控制器用于控制發(fā)動機(jī)、液壓機(jī)械無級變速器和變量泵，臺架控制系統(tǒng)控制連接所述整車控制器、主離合器、分動器、升速箱和加載電機(jī)。所述試驗控制裝置還包括顯示單元。所述主離合器和分動器之間、變速器安裝位與升速箱之間均設(shè)有扭矩限制器。本實用新型能夠?qū)σ簤簷C(jī)械無級變速器進(jìn)行試驗，最大限度的利用現(xiàn)有車輛的傳動和控制系統(tǒng)，利用分動器產(chǎn)生兩路輸入，并由其中一路產(chǎn)生液壓動力輸入，另一路產(chǎn)生機(jī)械動力輸入，這樣就不必再另外設(shè)置專用的液壓動力，從而大大簡化了臺架的構(gòu)造，降低了設(shè)計難度。本實用新型通過控制系統(tǒng)對傳動系進(jìn)行控制并且通過傳感器獲得傳動系的相關(guān)性能參數(shù)，實時掌控試驗。本實用新型對液壓機(jī)械無級變速器的設(shè)計、動態(tài)特性、性能試驗的研究有重要意義，對軍用裝甲車輛、拖拉機(jī)、工程機(jī)械等車輛技術(shù)的發(fā)展具有廣泛的意義。

圖1是車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗系統(tǒng)示意圖；圖2是車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。試驗系統(tǒng)實施例 液壓機(jī)械無級變速器有多種形式，都至少包括一路液壓輸入、一路機(jī)械輸入和一路輸出，具體結(jié)構(gòu)屬于現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。本實用新型能夠?qū)σ簤簷C(jī)械無級變速器進(jìn)行試驗。如圖1所示的車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗系統(tǒng)，包括車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架和試驗控制裝置。試驗臺架與待試驗的液壓機(jī)械無級變速器構(gòu)成一個試驗用的傳動系統(tǒng)，試驗控制裝置由于對試驗臺架、待試驗的液壓機(jī)械無級變速器進(jìn)行控制，對相關(guān)傳感器參數(shù)進(jìn)行采集。車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架，包括用于裝配液壓機(jī)械無級變速器的變速器安裝位，變速器安裝位連接一路機(jī)械輸入、一路液壓輸入和一路機(jī)械輸出；一路機(jī)械輸入主要由發(fā)動機(jī)、主離合器和分動器順次連接構(gòu)成，分動器包括兩個輸出端，第一輸出端用于所述一路機(jī)械輸入，第二輸出端用于所述一路液壓輸入，一路液壓輸入主要由分動器的第二輸出端、變量泵、定量馬達(dá)順次構(gòu)成；一路機(jī)械輸出主要由升速箱和加載電機(jī)順次連接構(gòu)成；主離合器和分動器之間、變速器安裝位與升速箱之間、分動器的第二輸出端與變量泵之間、定量馬達(dá)與變速器安裝位之間均設(shè)有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器。試驗控制裝置，包括整車控制器和臺架控制系統(tǒng)，整車控制器用于控制發(fā)動機(jī)、液壓機(jī)械無級變速器和變量泵，臺架控制系統(tǒng)用于控制連接整車控制器主離合器、分動器、升速箱、加載電機(jī)。[0021]臺架控制系統(tǒng)還采樣連各轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器等試驗臺各個部件的相關(guān)數(shù)據(jù)。作為一種實施方式，為了直接觀察試驗過程，可以增加顯示裝置，用于顯示所采集的中間結(jié)果等。一次試驗的具體步驟包括:發(fā)動機(jī)準(zhǔn)備:安裝發(fā)動機(jī)，設(shè)置油門執(zhí)行器、發(fā)動機(jī)中冷空氣恒溫控制系統(tǒng)、離合器操縱機(jī)構(gòu)總成、發(fā)動機(jī)機(jī)油恒溫控制系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)水溫恒溫控制系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)線束等。液壓機(jī)械無級變速器準(zhǔn)備:安裝液壓機(jī)械無級變速器、變速器控制器、變速器三維支架；設(shè)置變速器變量泵一定量馬達(dá)液壓系統(tǒng)、變速器液壓站、液壓管路系統(tǒng)、變速器線束。傳動軸及連接法蘭準(zhǔn)備:設(shè)置連接發(fā)動機(jī)、分動器、液壓機(jī)械無級變速器、加載電機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩保護(hù)裝置等。加載電機(jī)準(zhǔn)備:安裝加載電機(jī)、加載電機(jī)支架；設(shè)置冷卻系統(tǒng)、加載電機(jī)線束。安裝、調(diào)試:如圖2所示為試驗臺架具體結(jié)構(gòu),將發(fā)動機(jī)2、分動箱11、液壓機(jī)械無級變速器18、加載電機(jī)26等安裝在三維可調(diào)支架I上；油門執(zhí)行器4、離合器操縱機(jī)構(gòu)總成5等與發(fā)動機(jī)2連接；發(fā)動機(jī)用萬向傳動軸6與安裝在分動箱支座總成27的分動箱11連接；發(fā)動機(jī)輸出動力經(jīng)分動箱11分流:一路經(jīng)傳動軸輔助支撐裝置總成7、第一扭矩限制器
8、第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器9、聯(lián)軸器10、萬向傳動軸12流入液壓機(jī)械無級變速器18機(jī)械輸入端，另一路經(jīng)第一聯(lián)軸器28、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器29、第二聯(lián)軸器30、變速器變量泵31、定量馬達(dá)13、第三聯(lián)軸器 14、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器15、第四聯(lián)軸器16、精密萬向聯(lián)軸器17進(jìn)入液壓機(jī)械無級變速器液壓輸入端；匯流動力由液壓無級變速器輸出軸輸出經(jīng)第五聯(lián)軸器
19、第三轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器20、第二扭矩限制器21流入升速箱22，經(jīng)第六聯(lián)軸器23、轉(zhuǎn)向器24、第七聯(lián)軸器25與加載電機(jī)26連接。調(diào)整發(fā)動機(jī)2、分動器11、液壓機(jī)械無級變速箱18、升速箱22、轉(zhuǎn)向器24、加載電機(jī)26、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器9、15、20、29、第一轉(zhuǎn)矩保護(hù)裝置8等部件的三維可調(diào)支架高度，使中心線高度保持一致；安裝各個控制器單元，布置發(fā)動機(jī)和控制器線束，組建CAN網(wǎng)絡(luò)，連接整體顯示裝置；調(diào)試車輛液壓機(jī)械無級變速器臺架系統(tǒng)通信。利用此車輛液壓機(jī)械無級變速器實驗臺架可以完成以下試驗:液壓機(jī)械無級傳動的原理、理論特性、設(shè)計分析方法、動態(tài)特性、控制系統(tǒng)等相關(guān)實驗；發(fā)動機(jī)與液壓機(jī)械無級傳動系統(tǒng)的匹配實驗；液壓機(jī)械無級傳動系統(tǒng)動態(tài)特性和性能試驗。車輛液壓機(jī)械無級變速器臺架整個控制系統(tǒng)由整車控制器、顯示單元及臺架控制系統(tǒng)組成。整車控制系統(tǒng)由兩個E⑶分別控制整車部件工作，分別是E⑶I控制發(fā)動機(jī)；ECT2控制液壓機(jī)械無級變速器及其變量泵-定量馬達(dá)系統(tǒng)；臺架控制系統(tǒng)除協(xié)調(diào)控制整車控制器控制的各個汽車部件，同時控制整個試驗臺各個部件，包括所有的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，扭矩限制器，分動器，升速箱以及加載電機(jī)等，同時也能夠反饋試驗臺各個部件試驗中的各種數(shù)據(jù)、狀態(tài)和中間結(jié)果等。顯示單元用于顯示整個臺架所有部件的控制情況、運行情況、實驗過程及實驗結(jié)果等。整個控制系統(tǒng)組成CAN網(wǎng)絡(luò)，臺架所有功能均通過CAN網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)控制。發(fā)動機(jī)為試驗系統(tǒng)提供必要的動力源；測功機(jī)用于吸收發(fā)動機(jī)經(jīng)傳動系傳遞的功率，模擬被試傳動系的工作環(huán)境，并將吸收的功率轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)；扭矩限制器將試驗臺架各機(jī)械部分有機(jī)結(jié)合起來，形成一個具有一定功能的整體，同時起到限扭作用；升速箱實現(xiàn)對傳動系最終傳動的升速降扭，使得測功機(jī)的輸入端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速與測功機(jī)轉(zhuǎn)矩特性相匹配；拐角器使整個試驗臺更加對稱緊湊，減少實驗平臺占地空間；實驗室輔助支持系統(tǒng)為各種機(jī)械構(gòu)件提供必要的工作環(huán)境。試驗控制裝置主要由工業(yè)控制計算機(jī)(上位機(jī))、PLC可編程序控制器(下位機(jī))、數(shù)據(jù)采集板、各類傳感器、控制臺、儀表柜、試驗臺現(xiàn)場報警監(jiān)視設(shè)備等硬件設(shè)備以及測控軟件組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對整個試驗臺進(jìn)行集中控制，對試驗參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測、采集、顯示、記錄、分析及圖表打印輸出，并對試驗過程進(jìn)行監(jiān)視和記錄。試驗控制裝置可以采集的數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、壓力、流量、溫度、發(fā)動機(jī)油門開度等。選用發(fā)動機(jī)作為試驗臺的動力源，盡量使被試件的試驗情況與實車使用狀況最接近。發(fā)動機(jī)油門執(zhí)行器根據(jù)主控計算機(jī)設(shè)定的油門位置，自動調(diào)節(jié)油門開度，穩(wěn)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。負(fù)載模擬裝置采用直流電機(jī)作為加載器，用來模擬履帶車輛工作路況負(fù)載阻力，配合整流回饋單元，構(gòu)成的測功機(jī)系統(tǒng)具有兩種運行模式，既可運行在發(fā)電狀態(tài)，也可運行在電動狀態(tài)，過程自動轉(zhuǎn)換，回饋完全符合電網(wǎng)回饋質(zhì)量要求的電能。同時，利用專門的控制系統(tǒng)實現(xiàn)模擬車輛動力傳動系統(tǒng)功率的傳遞變化，從而提高傳動系統(tǒng)試驗?zāi)芰?、擴(kuò)大適用范圍的要求。在主控計算機(jī)的控制下，直流電機(jī)可以運行在不同的工作模式:(I)恒轉(zhuǎn)矩模式。該模式下的電機(jī)在控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下，轉(zhuǎn)矩的給定值與實測值進(jìn)行比較，比較后的 差值經(jīng)PID調(diào)節(jié)，按給定的控制方式自動調(diào)整其電樞電流，改變測功機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，使之不隨轉(zhuǎn)速的變化而改變，維持在給定值。這種模式是本試驗系統(tǒng)運行的基本模式。(2)恒轉(zhuǎn)速模式?？刂葡到y(tǒng)控制直流電機(jī)的加載轉(zhuǎn)速，將其設(shè)定值與實測值進(jìn)行比較，比較后的差值經(jīng)PID調(diào)節(jié)，按給定的控制方式自動調(diào)節(jié)電機(jī)電樞電流，改變測功機(jī)的轉(zhuǎn)速使其維持在給定值。這種模式下，即可以進(jìn)行傳動系與發(fā)動機(jī)的匹配試驗，又可以單獨對發(fā)動機(jī)進(jìn)行性能測試試驗。(3)恒功率模式?？刂葡到y(tǒng)使直流電機(jī)的加載功率(轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的乘積)維持在給定值。此模式下可用于模擬車輛加速行駛工況。試驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳遞采用CAN總線通信技術(shù)，使上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸更加方便、快捷、可靠。采用本專利不僅可以進(jìn)行車輛動力傳動裝置性能與效率的單項測試試驗，而且還可以進(jìn)行車輛動力傳動裝置的混合性能測試實驗，同時還能全程模擬履帶車輛的轉(zhuǎn)向過程；通過控制程序可以實現(xiàn)動態(tài)加載，模擬整機(jī)實際工況或規(guī)定的循環(huán)工況；控制系統(tǒng)根據(jù)不同的試驗方法可以對發(fā)動機(jī)與測功機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩設(shè)置不同的閉環(huán)控制模式，可以完全滿足車輛動力傳動系統(tǒng)相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的各項試驗內(nèi)容和試驗項目；試驗過程中根據(jù)實際要求，操作人員只要按下不同的控制模式按鈕即可，各種控制方式的切換完全無擾動；試驗中的各個測試量及分析結(jié)果可以實時地顯示、處理、存儲和打印。與以往傳動的實車試驗相比，采用本試驗臺可以簡便快捷的進(jìn)行各類車輛動力傳動系統(tǒng)試驗，節(jié)省大量的實驗時間和經(jīng)費，適用于車輛傳動裝置的各項性能試驗。試驗臺架實施例試驗臺架在試驗系統(tǒng)實施例中已經(jīng)介紹，在此不再贅述。
權(quán)利要求1.車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架，其特征在于，包括用于裝配液壓機(jī)械無級變速器的變速器安裝位，變速器安裝位連接一路機(jī)械輸入、一路液壓輸入和一路機(jī)械輸出；所述一路機(jī)械輸入主要由發(fā)動機(jī)、主離合器和分動器順次連接構(gòu)成，分動器包括兩個輸出端，第一輸出端用于所述一路機(jī)械輸入，第二輸出端用于所述一路液壓輸入，所述一路液壓輸入主要由分動器的第二輸出端、變量泵、定量馬達(dá)順次構(gòu)成；所述一路機(jī)械輸出主要由升速箱和加載電機(jī)順次連接構(gòu)成；所述主離合器和分動器之間、變速器安裝位與升速箱之間、分動器的第二輸出端與變量泵之間、定量馬達(dá)與變速器安裝位之間均設(shè)有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架，其特征在于，所述主離合器和分動器之間、變速器安裝位與升速箱之間均設(shè)有扭矩限制器。
3.車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗系統(tǒng)，其特征在于，包括車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架和試驗控制裝置，所述車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架，包括用于裝配液壓機(jī)械無級變速器的變速器安裝位，變速器安裝位連接一路機(jī)械輸入、一路液壓輸入和一路機(jī)械輸出；所述一路機(jī)械輸入主要由發(fā)動機(jī)、主離合器和分動器順次連接構(gòu)成，分動器包括兩個輸出端，第一輸出端用于所述一路機(jī)械輸入，第二輸出端用于所述一路液壓輸入，所述一路液壓輸入主要由分動器的第二輸出端、變量泵、定量馬達(dá)順次構(gòu)成；所述一路機(jī)械輸出主要由升速箱和加載電機(jī)順次連接構(gòu)成；所述主離合器和分動器之間、變速器安裝位與升速箱之間、分動器的第二輸出端與變量泵之間、定量馬達(dá)與變速器安裝位之間均設(shè)有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器； 所述試驗控制裝置，包括整車控制器和臺架控制系統(tǒng)，整車控制器用于控制發(fā)動機(jī)、液壓機(jī)械無級變速器和變量泵，臺架控制系統(tǒng)控制連接所述整車控制器、主離合器、分動器、升速箱和加載電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓機(jī)械無級變速器試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述試驗控制裝置還包括顯示單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述主離合器和分動器之間、變速器安裝位`與升速箱之間均設(shè)有扭矩限制器。
專利摘要本實用新型涉及一種車輛液壓機(jī)械無級變速器試驗臺架與試驗系統(tǒng)，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中沒有專用試驗臺架的缺陷。試驗臺架與待試驗的液壓機(jī)械無級變速器構(gòu)成一個試驗用的傳動系統(tǒng)，試驗控制裝置由于對試驗臺架、待試驗的液壓機(jī)械無級變速器進(jìn)行控制，對相關(guān)傳感器參數(shù)進(jìn)行采集。本實用新型能夠?qū)σ簤簷C(jī)械無級變速器進(jìn)行試驗，對液壓機(jī)械無級變速器的設(shè)計、動態(tài)特性、性能試驗的研究有重要意義，對軍用裝甲車輛、拖拉機(jī)、工程機(jī)械等車輛技術(shù)的發(fā)展具有廣泛的意義。
文檔編號G01M13/02GK203148674SQ201320070820
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者周志立, 郗建國, 徐立友, 牛毅, 李忠利, 張文春, 曹青梅, 侯海源 申請人:河南科技大學(xué)