汽車液力自動變速器液壓試驗臺設計

李珺，侯圣文

汽車液力自動變速器液壓試驗臺設計

李珺，侯圣文

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710119）

作為自動變速器的核心部件，液壓閥塊總成以及其他液壓元件的性能研究是自動變速器總體性能研究的關鍵。為了對AT變速器上的液壓元件進行檢測和分析，文章設計了針對汽車AT變速器的液壓試驗臺，主要介紹了液壓試驗臺的結構和功能、工作原理以及計算機控制系統。

自動變速器；液壓試驗臺；控制系統；測試

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-49-03

引言

液力自動變速器（Automatic Transmission，AT）由于發展時間較早、技術成熟、可靠性高、乘坐舒適，在自動變速器市場中占有重要的位置[1]。作為自動變速器的核心部件，液壓閥塊總成以及其他液壓元件的性能研究是自動變速器總體性能研究的關鍵[2]。目前，國內針對自動變速器液壓元件的測試系統功能都比較單一，對于閥塊總成、比例閥、溢流閥、過濾器和油泵等的測試只能同時實現一種或兩種，而國外液壓測試系統雖然功能較齊全，但是價格昂貴。液壓系統是AT變速器的核心部分，為了對AT變速器上的液壓元件進行檢測和分析，本文設計了針對汽車AT變速器的液壓試驗臺。

1 汽車液力自動變速器液壓試驗臺的結構和功能

1.1 試驗臺的結構

圖1 AT變速器液壓試驗臺結構圖

汽車液力自動變速器液壓試驗臺主要由以下幾部分組成：液壓系統、電氣控制系統和測量顯示系統，詳細情況見圖1。

液壓系統包括主液壓系統和輔助液壓系統。主液壓系統由電機、液壓泵、油箱、集成閥塊和管路等組成。輔助液壓系統主要包括油液旁路過濾系統、回油精細過濾系統、集油裝置以及控制閥等。

電氣控制系統主要由電氣控制柜和相關控制開關組成。整個試驗程序通過PLC進行控制，實現試驗所要求的各項動作和安全防護設置，以及自動換向、自動計數、保壓延時等功能。既可以對試驗進行手動控制，也可以實現試驗的自動化控制。

測量顯示系統由計算機及接口、傳感器、顯示儀表和操作臺等組成，主要用來對試驗數據進行實時監測和采集，并將采集到的數據上傳至計算機數據庫，完成對試驗數據的分析處理。

1.2 試驗臺的功能

液壓試驗臺主要功能是對自動變速器的液壓元件進行測試，其中包括對電磁閥、液壓閥塊、油泵和油濾的性能測試，自動變速器殼體油槽測試以及各種液壓閥的測試等。

液壓系統利用比例控制技術，包括比例流量變量泵、比例溢流閥，可以對液壓試驗的壓力和流量等進行實時控制，提高了試驗的控制精度。

油溫控制系統通過溫度傳感器及溫度表可以對油箱及系統溫度進行監測：當油溫低于要求溫度時，加熱器工作使油溫升高；當油溫高于要求溫度時，油液經過冷卻器使油溫降低。

油箱液位檢測系統通過檢測裝置監控油箱液位高低，當油箱液位低于要求高度時，該裝置將向控制系統發出警報。

過濾器控制系統同樣由相關裝置檢測過濾器工作情況，當過濾器出現異常時向控制系統發出警報信號，并由控制系統采取相應的處理措施。

2 汽車液力自動變速器液壓試驗臺的工作原理

汽車液力自動變速器試驗臺的工作原理如圖2所示。試驗臺的液壓系統主要由液壓源、先導供油和加熱冷卻三部分組成。

液壓源用于給被試液壓元件提供一定的壓力、流量以及合適的油液溫度。該試驗臺的液壓源有兩個，分別是齒輪泵2和4。兩個泵可以單獨工作，也可以同時工作，通過后臺程序自動控制。變頻電機3和5驅動齒輪泵2和4工作，從油箱中將油液抽出。過濾器7用來過濾油液，安全閥8用來調節系統最大壓力，蓄能器9用來穩定系統壓力和流量，減壓閥11用于調節被試件的入口壓力，流量計13用來測試該回路的流量。油液最后經過過濾器33回到油箱。

油泵測試時，電機36驅動齒輪泵工作，將油液從油箱中抽出。通過調節電機36的轉速和比例減壓閥15的開度，給測試泵提供所需流量和壓力。

圖2 AT變速器液壓試驗臺系統原理圖

先導泵組19用來給試驗臺上的各電磁閥提供先導壓力。油液經過散熱器21、先導泵組19、過濾器12進入各電磁閥，給先導閥提供油壓并冷卻。

試驗油液的冷卻加熱使用單獨的循環泵組28進行循環。循環泵組28將油液送至加熱器30或散熱器31，再經過過濾器32回至油箱。

3 汽車液力自動變速器液壓試驗臺計算機控制系統

傳統的液壓試驗系統采用“傳感器+模擬二次儀表”的方式進行試驗，試驗過程中采用手動調試、人工記錄，試驗完成后對記錄的數據進行處理，最終得出試驗結論。這種試驗方式工作效率低，勞動量大，且試驗結果受人為因素影響較為明顯，精度不高，難以得出令人滿意的試驗結論[3]。隨著機電控制技術在液壓試驗平臺上的廣泛應用，液壓試驗過程自動化程度逐步提高，所需操作逐步減少，試驗效率和精度在逐步提高。本液壓試驗臺正是基于高度自動化的機電一體化技術，試驗過程全程由控制單元進行調節，實現從元器件動作、狀態監控、數據采集到處理存儲的全程自動化。

計算機控制系統基本結構如圖3所示。

圖3 計算機控制系統結構圖

系統利用傳感器將試驗數據收集傳遞給信號處理模塊．信號處理模塊負責對采集的信號進行調整強化，并進行適當放大，提升信號的清晰度，保證信號在多次傳遞中不會出現失真等現象。

整個系統工作完全在中央計算機控制系統操控下完成，自動化程度較高，運行速度較快。

PLC控制液壓試驗臺上泵的啟動和各個換向閥的換向，并對冷卻器和加熱器進行控制。PXI采集系統對比例變量泵、比例溢流閥等模擬量元件進行控制，壓力傳感器和溫度傳感器等的模擬量信號經信號調理模塊調理后，由數據采集系統采集，傳回至計算機。

4 結束語

該液壓試驗臺將主要液壓元件都集成到同一試驗臺上進行綜合性能測試，也可以分別測試電磁閥、油泵和油濾等的性能參數。試驗臺通用性強，基本涵蓋自動變速器上的所有液壓元件。汽車液力自動變速器液壓試驗臺設計完后，對相關性能和功能進行了驗證，試驗臺性能良好，能夠滿足自動變速器生產研發過程中的各種需求。

[1] 周亞慶,周斌,袁佳斌,肖紅.汽車自動變速器技術的發展與應用[A].四川省第十一屆汽車學術年會,2013.

[2] 楊朝英.自動變速器液壓控制系統分析研究[D].石家莊∶河北科技大學,2013.

[3] 朱錚濤,李揚,李定華.應用虛擬儀器技術實現液壓系統狀態監測[J].機械開發,1998,4∶12-16.

Design of Hydraulic Test Stand for Automatic Transmission

Li Jun, Hou Shengwen
( Shaanxi FAST Auto Drive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710119 )

As the core component of automatic transmission, it is the performance research of hydraulic value block assembly and other hydraulic components which is the key for the overall performance study of automatic transmission. In order for the detection and analysis of hydraulic components of AT, this paper designs a hydraulic test stand for vehicle automatic transmission, which focuses on the structure, function, working principle and computer control system of hydraulic test stand.

Automatic Transmission; Hydraulic Test Stand; Control System; Test

U467

A

1671-7988 (2017)16-49-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.018

李珺（1990-），女，助理工程師，工學碩士，就職于陜西法士特汽車傳動工程研究院。主要從事汽車變速箱性能研究。