變速箱過濾器壓力降流量脈沖試驗系統及功能測試

劉楊　牛一群　白濤

摘要：隨著汽車工業的逐步發展以及人們對家用轎車駕駛便捷性要求的不斷提高，自動擋汽車逐步取代了手動擋汽車，變速箱過濾器作為自動擋變速箱齒輪油的重要過濾元件，直接影響著整個變速箱的使用壽命。基于此，設計了一種合理、高效、準確的變速箱過濾器檢測方法，并根據該方法研制出了科學的檢測設備，以便順利開展變速箱過濾器的壓力降流量脈沖試驗與功能測試。

關鍵詞：變速箱;過濾器;功能測試

0 引言

據不完全統計，2018年上半年，國內大概有20家老牌濾清器企業投入到變速箱過濾器的研發和生產行業中。由于國內對變速箱過濾器技術的研發及其相關標準尚屬空白，使得我們對變速箱過濾器的檢測無從下手。我們只能通過借鑒國外先進的變速箱過濾器生產企業的相關技術規范，結合多年積累的檢驗經驗，設計出了一種合理、高效、準確的檢測方法，并根據該方法研制出了科學的檢測設備，順利開展了有關變速箱過濾器的壓力降流量脈沖試驗系統與功能測試。

1 試驗案例

1.1? ? 試驗目的

基于大量的基礎試驗和國外先進企業的方法，采用科學、精密的檢測設備，開展變速箱過濾器壓力降流量脈沖試驗系統與功能測試。

1.2? ? 試驗設備

變速箱過濾器流量性能試驗臺。

1.2.1? ? 變速箱過濾器流量性能試驗臺簡介

變速箱過濾器流量性能試驗臺采用工控機工業顯示器的控制方式，界面由程序工程師編寫，用戶可以根據實際情況選擇對應的試驗步驟和功能，設定相應的試驗參數后點擊試驗開始即可進行測試，可顯示壓力、流量、溫度等當前工況參數以及各類安全保護措施的具體情況。系統動力源為三螺桿泵，溫度傳感器、壓力傳感器采用知名品牌[1]。整機系統具有極高的自動化程度、準確性及可靠性，類似產品已經成功應用于各類測試行業多年，如航空航天、軍工兵器、船舶、核工業、汽車零部件檢測等諸多行業，其性能穩定性均得到了良好印證。

本機為自動化設備，按照設備功能可分為介質循環系統、高低溫熱交換系統、測量系統、濾芯旁通閥單元、控制系統。

負壓變速箱過濾器系統高低溫流阻試驗采用獨立的循環系統，試件通過柔性可彎折油管與泵組相連，試件插入至液面以下規定距離，距離的高低通過管長度調節，絕壓傳感器安裝在液面之上，測量試件管路產生的負壓，經過三螺桿泵組，通過螺桿流量計返回至油箱，從油箱錐形底部回油，回油口方向向上，出口有擴散口，防止對試件造成沖擊;系統管路并聯介質過濾系統，采用高壓管路過濾器作為介質過濾器，過濾精度5 μm，介質油箱采用外部機組換熱的形式進行冷熱交換，采用外部油冷機組作為介質溫度控制工作單元。

正壓變速箱過濾器系統高低溫試驗與負壓變速箱過濾器系統高低溫流阻試驗共用一套系統，去掉負壓過濾器，變成介質吸入端，經過泵組后通過變頻器與旁通閥門進行流量調節，正壓部分試驗件并聯一條空流量管線，在負壓過濾器時切換至空流量管線進行試驗，采用正壓過濾器試驗時，切換至正壓過濾器工裝部分，正壓過濾器工裝采用旋裝濾清器工裝，采用內螺紋形式為M24 mm×1.5 mm的公制螺紋，壓差采集方式采用濾座上進出口取壓方式[2]。

1.2.2? ? 設備使用環境

試驗臺接地線：現場可靠接地端;用戶試件及配套接頭、殼體：1套;設備供電電源：AC380 V，55 kW以上;氣源：0.8 MPa、流量100 L/min的清潔干燥無油氣源;低溫導熱油（換熱油品）：二甲基硅油;介質油品ATF油：-18 ℃時流量為1 000 mm2/s，24 ℃時流量為79 mm2/s。

1.2.3? ? 技術參數控制

（1）試驗項目（一）負壓變速箱過濾器流量-壓力降（高溫部分）試驗參數：

1）泵組流量輸出范圍：1～60 L/min;2）流量適用黏度范圍：8～80 mm2/s;3）負壓吸入范圍：吸入口在堵死的狀態下為50 kPa;4）系統流量測量范圍：1～60 L/min，精度為±1%;5）系統溫度測量范圍：-50～150 ℃，精度為±1 ℃;6）油箱油溫控制范圍：RT（常溫）～100 ℃，精度為±3 ℃;7）絕對壓力測試范圍：0～110 kPa，精度為±0.25%;8）泵組排出壓力測試范圍：0～1.6 MPa，精度為±0.25%。

（2）試驗項目（二）負壓變速箱過濾器流量-壓力降（低溫部分）試驗參數：

1）泵組流量輸出范圍：1～25 L/min;2）流量適用黏度范圍：80～1 000 mm2/s;3）負壓吸入范圍：吸入口在堵死的狀態下為50 kPa;4）系統流量測量范圍：1～20 L/min，精度為±1%;5）系統溫度測量范圍：-50～150 ℃，精度為±1 ℃;6）油箱油溫控制范圍：-30 ℃～RT（常溫），精度為±3 ℃;7）絕對壓力測試范圍：0～110 kPa，精度為±0.25%;8）泵組排出壓力測試范圍：0～1.6 MPa，精度為±0.25%。

（3）試驗項目（三）正壓變速箱過濾器流量-壓力降（高溫部分）試驗參數：

1）泵組流量輸出范圍：1～60 L/min;2）泵組可適用介質黏度范圍：8～500 mm2/s;3）壓力輸出：1.6 MPa（Max）;4）系統流量測量范圍：1～60 L/min，精度為±1%;5）系統溫度測量范圍：-50～150 ℃，精度為±1 ℃;6）油箱油溫控制范圍：RT（常溫）～100 ℃，精度為±3 ℃;7）壓力測試范圍：0～1.6 MPa，精度為±0.25%;8）試驗件壓差測試范圍：0～50 kPa，精度為±0.25%;9）試驗件壓差測試范圍：0～300 kPa，精度為±0.25%。

（4）試驗項目（四）正壓變速箱過濾器流量-壓力降（低溫部分）試驗參數：

1）泵組流量輸出范圍：

1～25 L/min;2）流量適用黏度范圍：80～1 000 mm2/s;3）壓力輸出：1.6 MPa（Max）;4）系統流量測量范圍：1～20 L/min，精度為±1%;5）系統溫度測量范圍：-50～150 ℃，精度為±1 ℃;6）油箱油溫控制范圍：-30～RT（常溫），精度為±3 ℃;7）壓力測試范圍：0～1.6 MPa，精度為±0.25%;8）試驗件壓差測試范圍：0～50 kPa，精度為±0.25%;9）試驗件壓差測試范圍：0～300 kPa，精度為±0.25%。

（5）整機參數：

管路過濾器過濾精度：通徑DN25 mm，過濾精度5 μm;設備尺寸（長×寬×高）：試驗臺架部分1 700 mm×1 100 mm×2 100 mm，介質換熱部分700 mm×700 mm×1 350 mm，控制部分：800 mm×800 mm×1 750 mm;整機功率;AC380 V，55 kW;氣源需求：0.8 MPa以下，除油除水干凈氣源，用于氣控閥門供氣。

本參數為系統默認參數，個別參數可根據用戶實際試件參數進行協商，若無偏離則系統組成為默認參數配置。

2 實施方案

根據變速箱過濾器工作原理，變速箱過濾器的主要指標有壓力降、流量脈沖，盡可能模擬變速箱過濾器實際工作狀態，檢測過濾器的壓力降、流量脈沖性能，制定出試驗方法。

試驗臺分為兩個獨立部分，分為高溫循環部分和低溫循環部分，相互獨立，試驗互不干擾，高溫實現為油箱外部加熱，由獨立循環泵進行循環，保證加熱的均勻性。低溫實現為把油箱整體放置于低溫環境箱體內。設備組成為主油箱，把濾清器侵入到油箱中，吸油管路上有負壓傳感器，用于測試吸油管路和大氣環境中的壓力差值;吸油泵組用于提供過濾器所需要的流量，泵組排出端口接入后為正壓，接入管路過濾器用于對后端流量計進行過濾;質量流量計從油箱底部回油，回油處加入擴散器，防止對過濾器造成沖擊。

系統按執行功能可劃分為：常溫及高溫介質循環系統、低溫介質循環系統、流量脈沖單元、終端控制分析系統。其中，流量脈沖單元主要放置于常溫及高溫油箱循環管路，采用德國頂級閥門制造商的COAX二位三通同軸閥，通徑DN25 mm，大通徑小壓損，采取切換試件通過介質的方式實現流量脈沖。

采用該試驗方案操作簡便快捷，模擬變速箱過濾器在南北方的溫度情況，對過濾器流量阻力、高溫狀態下的流量脈沖疲勞主要技術性能進行測定，為提高變速箱過濾器的精準度提供保障。

3 試驗結果

通過采用變速箱過濾器流量性能試驗臺對變速箱過濾器進行測試可知，該試驗臺相較于傳統的功能測試方式，其測試精度更高，平均精度可以提高40%，為變速箱過濾器的后期使用提供了強有力的數據支持。

4 結語

綜上所述，筆者通過收集國內外目前先進的變速箱過濾器技術信息及相關資料，與生產企業進行深入溝通，采用變速箱過濾器流量性能試驗臺開展了變速箱過濾器壓力降流量脈沖試驗系統及功能測試，該試驗臺能夠得出變速箱過濾器性能的精準數據，為汽車工業制造提供了強有力的數據支持。

[參考文獻]

[1] 郜可峰，張祥平，劉芳.汽車自動變速箱過濾系統設計方法與試驗研究[J].汽車零部件，2014（3）：37-40.

[2] 溫華明，楊士先，王中華.液動自動變速箱吸油口位置設計及驗證方法[J].汽車實用技術，2016（4）：52-54.

收稿日期：2020-03-04

作者簡介：劉楊（1988—），男，安徽蚌埠人，助理工程師，研究方向：經濟與行政管理。