淺談汽車變速器試驗(yàn)

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(yàn)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(yàn)的介紹及對試驗(yàn)室設(shè)計(jì)的親身體會,初步總結(jié)了汽車變速器試驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞:汽車試驗(yàn)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(yàn)的目的

變速器是動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備,其性能的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出/動(dòng)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(xiàng)性能。變速器試驗(yàn)主要是測定其性能和技術(shù)參數(shù),通過試驗(yàn)正確反映變速器的性能,如動(dòng)力性能、效率、可靠性等。

2變速器試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)和范圍

2.1 變速器試驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

QC/T 568—1999

汽車機(jī)械式變速器臺架試驗(yàn)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(yàn)方法

QC/T 29110-1993

汽車變速器分動(dòng)器總成及其齒輪質(zhì)量分等

另外對噪聲有:

GB 1496-79

機(jī)動(dòng)車輛噪聲測量方法

GB 1495-79

機(jī)動(dòng)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(dòng)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(yàn)范圍

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

3變速器試驗(yàn)室的整體布置

變速器試驗(yàn)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(yàn)室內(nèi)部。第一種方式多在大量試驗(yàn)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(yàn)室的人員數(shù)量。第二種方式多在試驗(yàn)室數(shù)量較少的情況下采用,可以較好的保證試驗(yàn)室的獨(dú)立性。

某汽車齒輪廠試制試驗(yàn)車間,變速器試驗(yàn)室布置于試制試驗(yàn)車間,所有試驗(yàn)室共用控制室,與試制區(qū)相對獨(dú)立,有效減少了試驗(yàn)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(yàn)工藝

(1)一般變速器試驗(yàn)時(shí),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(dòng)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(shí)時(shí)測量,現(xiàn)代高水平的變速器綜合性能試驗(yàn)臺可同時(shí)測量很多個(gè)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(jì)算得出?，F(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(shí)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(jì)、電阻式溫度計(jì)、液體溫度計(jì)、電磁波高溫計(jì);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(dòng)測量:測振儀;7)變速器試驗(yàn)中微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用:自動(dòng)化試驗(yàn)系統(tǒng)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理、試驗(yàn)的微機(jī)控制系統(tǒng)、智能測試儀表。

4.2 試驗(yàn)室采用的主要設(shè)備

(1)手動(dòng)變速器功能試驗(yàn)臺:在試驗(yàn)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(shí),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(shí)加注變速器油并自動(dòng)上緊鏍堵。

(2)變速箱全性能綜合試驗(yàn)臺:該試驗(yàn)臺可對汽車變速箱總成進(jìn)行綜合性能試驗(yàn)。驅(qū)動(dòng)和加載采用交流無級調(diào)速電機(jī)拖動(dòng)、電封閉加載,電機(jī)加載時(shí)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(dòng)電機(jī),電能的轉(zhuǎn)換效率不低于95％。自動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)采用位置伺服控制方案實(shí)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(dòng)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(dòng)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(jì)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(jiān)固可靠)等高新技術(shù)與設(shè)備設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)扭矩與轉(zhuǎn)速的高精度測量！

(5)變速箱試驗(yàn)臺:變速箱(齒輪箱、減速機(jī))性能試驗(yàn)臺由動(dòng)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(yàn)臺:汽車機(jī)械變速器總成靜扭強(qiáng)度試驗(yàn)臺可手動(dòng)或自動(dòng)完成QC/T568-1999《汽車機(jī)械式變速器臺架試驗(yàn)方法》規(guī)定的靜扭強(qiáng)度試驗(yàn)內(nèi)容。

(7)汽車變速器電加載試驗(yàn)臺:汽車變速器電加載試驗(yàn)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(yàn)。本試驗(yàn)臺檢測對象為各種車輛和工程機(jī)械等動(dòng)力傳動(dòng)裝置的變速箱、齒輪箱、減速機(jī)等。汽車變速器電加載試驗(yàn)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(yàn)并能進(jìn)行各檔位在規(guī)定的轉(zhuǎn)速下傳遞的扭矩、傳動(dòng)比及運(yùn)行噪聲或雜音和換檔平順性試驗(yàn)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(yàn)臺:試驗(yàn)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(yàn)、動(dòng)態(tài)噪聲試驗(yàn)、效率試驗(yàn)、汽車變速器同步器性能和壽命試驗(yàn)和換檔沖擊試驗(yàn)等綜合試驗(yàn)設(shè)備。

(9)汽車變速箱高速運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺:試驗(yàn)臺主要用于汽車變速器驅(qū)動(dòng)橋總成的高速運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),試驗(yàn)臺使得對變速箱在高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的各項(xiàng)性能的掌握變得直觀且容易。同時(shí)具備試驗(yàn)異常和故障報(bào)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(yàn)臺:試驗(yàn)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(yàn)方法對汽車變速器驅(qū)動(dòng)橋總成進(jìn)行同步器性能及壽命試驗(yàn)。

(11)測振儀

(12)噪聲分析儀:噪聲分析儀集積分、噪聲統(tǒng)計(jì)、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(jì)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(yàn)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(dòng)力總成臺架試驗(yàn)室用鋼筋混凝土墻和防火門與控制室分開。變速器試驗(yàn)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(yàn)室凈空高度需大于4米。試驗(yàn)室地坪活荷載30kPa,臺架試驗(yàn)有單獨(dú)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(yàn)系統(tǒng)時(shí),反饋電能用于拖動(dòng)電機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí),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(dú)變壓器以避免污染其余清潔電源。由于臺架試驗(yàn)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(yàn)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(jì)算機(jī)采用的接地按相關(guān)要求設(shè)計(jì),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(jì)算機(jī)系統(tǒng)直流工作接地;防靜電接地等?？刂剖遗c試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)室、自動(dòng)變速器總成試驗(yàn)室溫度為≤32℃。

(4)消防工程方面:臺架試驗(yàn)室內(nèi)采用七氟丙烷自動(dòng)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?dòng)控制方式、手動(dòng)控制方式或應(yīng)急機(jī)械手動(dòng)控制方式等。

(5)給排水工程方面:試驗(yàn)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(yàn)室對不同溫度冷卻水的需求。

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

(7)對供油的要求:發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)供油通過管線輸送進(jìn)試驗(yàn)室,并在試驗(yàn)室入口設(shè)切斷閥,在特殊情況下可自動(dòng)切斷油路。

(8)環(huán)保工程方面:臺架試驗(yàn)室使用汽油(柴油)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)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(yàn)主要進(jìn)行產(chǎn)品的總成性能測試和產(chǎn)品壽命試驗(yàn),運(yùn)行時(shí)由于模擬不同的工況會產(chǎn)生不同程度的振動(dòng)和噪聲。因此,各試驗(yàn)室均應(yīng)考慮噪聲隔音措施。各試驗(yàn)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(yàn)貫穿于汽車及汽車變速器的開發(fā)、研究和生產(chǎn)等各個(gè)階段,是汽車工業(yè)發(fā)展的必要手段。(2)由于變速器試驗(yàn)室投資巨大,規(guī)劃時(shí)要充分考慮企業(yè)的產(chǎn)品長遠(yuǎn)發(fā)展及試驗(yàn)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(shí)施原則。(3)試驗(yàn)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(dòng)、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(yàn)篇,人民交通出版社2001.5

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

[3] 劉世愷.汽車傳動(dòng)系構(gòu)造原理,北京:人民交通出版社1996