變速器機械封閉試驗臺自動化改造設計解析

孫聰 宋世歡

摘? ?要：作為汽車傳動系統關鍵組成，汽車變速器性能會與傳動系統性能有直接關聯。為保證汽車正常行駛體驗，會通過對變速器試驗臺的運用，對變速器性能展開測試與試驗研究，進而為變速器結構調整與性能提升提供數據支持。通過對變速器基本情況的分析，對變速器機械封閉試驗臺自動化改造設計展開深層次探究，期望能夠為自動化機械封閉試驗臺設計與應用提供一定啟示。

關鍵詞：液壓加載系統? 自動化改造? 變速器? 改造設計

中圖分類號：U260? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（a）-0062-02

汽車變速器主要用于車輪行駛速度變速與發動機轉速協調，是保證汽車發動機性能發揮質量的重要設備。在汽車行駛時，可通過對變速器的運用，使車輪與發動機件產生多種變速比，能夠通過換擋確保發動機始終保持最佳動力性能狀態。

1? 變速器機械封閉試驗臺自動化改造策略

1.1 原理分析

機械封閉式試驗臺由傳統系連接件、拖動電機以及傳動箱等幾部分所組成，在進行試驗過程中，會遵照幾步，逐步展開測試：（1）啟動拖動電機，帶動傳動部件、試驗變速器進行運轉;（2）當轉速到達額定轉速之后，向加載器中輸入油壓，進行加載器加載;（3）當加載到額定載荷時，系統會逐漸趨于穩定，變速器壽命試驗也會逐步展開。按照相應規范，檔位測試時間是根據循環次數進行確定的，強調每次單試驗時間不會超過2h，如果超過時間，需要停車換擋再進行操作。

1.2 試驗臺問題

改造前試驗臺主要存在幾個方面的問題：（1）拖動電機轉速不達標。因為運用的是普通異步交流電機，可進行轉速試驗存在限制，所以無法對試驗轉速展開精準調節;（2）加載器壓力主要以手動控制模式為主，在液壓油溫度發生變化時，轉矩也隨之發生了改變，需要手動進行轉矩調整，人員工作量相對較大;（3）試驗時間以及檔位數據需要由人工進行記錄，人員工作勞動強度較大，很容易會引起試驗管理方面問題。

1.3 改造總體規劃

為妥善解決試驗臺問題，設計人員決定對試驗臺實施自動化改造。為保證試驗臺運行自動化水平，在改造時會通過幾項設計，達到預期改造目標：（1）對變頻電機、變頻器展開運用，做好試驗轉速調控;（2）用PLC輸出電壓對液壓比例閥展開控制，代替傳統手動調壓閥，實現自動化扭矩控制;（3）做好測控軟件設計與運用，對整體系統展開科學控制，實現自動記錄、檔位提示以及試驗時間計時功能，確保試驗管理可以得到有效規范，試驗系統自動化水平可以得到顯著提升。

2? 變速器機械封閉試驗臺自動化改造設計

2.1 硬件部分

（1）變頻電氣系統。按照改造規劃思路，會通過對75kW交流異步變頻電機的運用，代替傳統電機，而變頻器會通過對特定品牌設備的運用，滿足轉速調控各項要求。（2）液壓加載系統。液壓系統在運作過程中，在其內容會形成壓力差，是構成加載心軸加載力矩重要內容，所以在進行力矩調節時，可通過對油壓數值展開調整的方式，做好負載轉矩調節，達到預期自動化扭矩控制效果。（3）測控系統。測控系統主要包括上位工控機以及下位機PLC兩部分所組成，其中PLC采用特定品牌公司所生產設備，工控機選用某知名品牌工控機設備。兩者之間通訊，會通過對特定品牌通訊協議的使用，完成一系列通訊控制。在系統中，在PLC控制變頻器系統支持下，工控機可自動對變頻電機展開啟動、停止以及速度調節等操作，在試驗系統轉速達到相應要求之后，工控機會自動獲取當時試驗轉矩數據。如果試驗轉矩與設定轉矩存在差異，需要運用PLC模擬信號輸出端電壓信號控制比例閥，對液壓加載器內油壓展開調節，進而實現對試驗轉矩的有效控制。此外，還需運用其展開數據采集、儲存以及試驗計時等一系列操作。

2.2 軟件部分

2.2.1 軟件設計方案

在啟動測控程序之后，操作人員會將變速器試驗規范、檔位信息等數據輸入到其中，自動完成試驗流程設計。在試驗流程建設完成后，會由存儲、自動控制循環以及計時循環和數據采集等四個模塊，對試驗過程展開控制，而各模塊之間信息傳輸以及通訊，會在消息隊列機制支持下完成。

2.2.2 程序設計

（1）試驗流程設計：按照設計方案規劃，在進行試驗流程設計時，會通過輸入變速器試驗規范與變速器單位信息兩種二維表完成流程設置，并會將生成數據存儲到相應數據庫之中，以供后續程序自控過程中展開參數獲取。輸入數據，主要有試驗轉矩、試驗時間以及試驗轉速等。此外，會及時對試驗信息展開記錄，并會在各檔位試驗結束后，及時進行試驗流程表數據庫信息更新操作，能夠保證數據庫內信息時效性與真實性，可將檔位試驗時間以及其他狀況真實描述出來，能夠為試驗高質量管理工作開展提供有利支持。（2）自動控制循環設計：控制循環重點功能在于對轉速轉矩展開實時監控，所以會按照超時事件方式，在規定時間內，在事件結果內沒有出現其他事件時，自動展開超時事件，進而對事件發生時試驗臺運行狀況展開檢測，確定此時傳感器轉速轉矩數值，以通過比較分析，確定額定數值設置范圍。在完成超時事件數值與設定試驗轉速轉矩數值比較后，會生成相應控制量對下位機PLC實施輸出控制。（3）計時循環設計：在進行計時循環設計過程中，會按照試驗流程設定試驗時間，對試驗系統啟停展開控制。系統可采用定時循環結構模式，利用固定可控循環時間，保證計時操作精準性。在程序內，啟動計時操作是在轉速轉矩達到試驗設定后置位時開始的，每次循環時間增加較為規律，一次增加在1秒左右。在時間增加到和設定試驗時間相同數值時，會出現停車事件。自動控制循環在接到事件相關信息之后，會及時發出停車指令，停止展開試驗臺操作。（4）數據采集設計：工控機和數據采集模塊之間，會通過對相應協議的運用完成信息通訊。在實際進行通訊時，工控機會向采集模塊發動字符串，而模塊在接收到模塊之后，會自動將字符串傳輸到相應通道之中。通道共有8條，其中1-4主要傳輸溫度信息;5-6主要傳輸壓力信息;7-8主要傳輸振動信息。通過對字符串的數據類型轉換與拆分，可以準確獲得傳感器各項數據信息。（5）數據顯示與存儲：此部分設計主要用于試驗臺運行狀態參數以及相應數據顯示與儲存，強調不僅要對實時數據信息展開存儲與顯示，同時還要對歷史信息進行記錄，應通過對不同使其數據信息的對比與分析，確定試驗臺各項性能是否得到切實優化，試驗系統操作性能是否達到了最佳，進而為變速器自動化檢驗奠定扎實基礎，保證變速器測試結果可信度與精準度。

3? 結語

經過改造之后，試驗臺轉速轉矩實現了自動控制，數據采集以及處理操作也開始執行自動化模式，原有系統所存在的操作不便問題得到了妥善解決，實驗測試效率得到了顯著提升。由于本文所述試驗臺自動化設計未必適合所有試驗臺改造，所以改造設計人員在具體進行設計時，需要做好試驗臺具體運行狀況調查與分析，并要按照分析結果以及變速器檢測目標，制定出可行性較高的改造設計方案，以為最終改造設計質量提供可靠保障。

參考文獻

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