浅谈汽车变速器试验

周大容

摘 要:随着汽车工业的高速发展,汽车变速器试验广泛应用于汽车制造厂及零部件制造厂。笔者通过对汽车变速器试验的介绍及对试验室设计的亲身体会,初步总结了汽车变速器试验工艺设计中应注意的问题。

关键词:汽车试验变速器 工艺规划

中图分类号:TB47 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0053-02

1 变速器试验的目的

变速器是动力系统的一个关键设备,其性能的好坏直接影响发动机的动力输出/动力性、车辆的行驶性能、油耗/经济性和可靠性以及其它的多项性能。变速器试验主要是测定其性能和技术参数,通过试验正确反映变速器的性能,如动力性能、效率、可靠性等。

2变速器试验的标准和范围

2.1 变速器试验相关标准

QC/T 568—1999

汽车机械式变速器台架试验方法

QC/T 29063-92

汽车机械式变速器总成技术条件

ZB/T 21005-1985

微型货车变速器台架试验方法

QC/T 29110-1993

汽车变速器分动器总成及其齿轮质量分等

另外对噪声有:

GB 1496-79

机动车辆噪声测量方法

GB 1495-79

机动车允许噪声

QC/T 57-93

汽车匀速行驶车内噪声测量方法

QC/T 58-93

汽车加速行驶车外噪声测量方法

GB/T 14365-93

声学机动车辆定置噪声测量方法

GB/T 16170-1996

汽车定置噪声限值

2.2 变速器试验范围

(1)变速箱传动效率试验;(2)变速箱噪声试验;(3)变速箱动态刚性试验;(4)变速箱疲劳寿命试验;(5)变速箱总成润滑试验;(6)操纵性试验;(7)齿轮摘档试验。

3变速器试验室的整体布置

变速器试验室多布置在一层,整体布置从控制室的布置可分为两种,一种是中央通道部分作为控制室,另一种是中央通道作为物流通道,控制室设在试验室内部。第一种方式多在大量试验室集中布置的情况下采用,该方式操作人员集中,便于管理,可以减少试验室的人员数量。第二种方式多在试验室数量较少的情况下采用,可以较好的保证试验室的独立性。

某汽车齿轮厂试制试验车间,变速器试验室布置于试制试验车间,所有试验室共用控制室,与试制区相对独立,有效减少了试验室人员,并充分利用了车间的物流通道。

4主要工艺说明

4.1 试验工艺

(1)一般变速器试验时,需要测定的主要参数有:扭矩、转速、档位、换挡力、润滑油的温度、电机(加载器)的温度、轴承座的温度、噪声和振动以及变速器工作的异常情况等。变速器的各种参数通过各种类型的传感器实时测量,现代高水平的变速器综合性能试验台可同时测量很多个参数;有些参数可直接测量得到,有些参数需根据测量到的参数和公式进行计算得出。现代测试设备一般都提供数据的后处理,可按用户要求提供所需数据的最终处理结果,以表格和曲线等形式出现。

(2)测量参量及测量技术、设备、方法:

1)功率测量:测功器、转矩仪;2)转速测量:接触法、非接触法、从转轴以外检测、瞬时转速测量、增压器转速的测量;3)温度测量:热电偶温度计、电阻式温度计、液体温度计、电磁波高温计;4)噪声的测量:噪声测量仪器;5)传感器及其处理电路:电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、半导体敏感元件;6)振动测量:测振仪;7)变速器试验中微机技术的应用:自动化试验系统、试验数据的采集与处理、试验的微机控制系统、智能测试仪表。

4.2 试验室采用的主要设备

(1)手动变速器功能试验台:在试验台上可模拟各种工况,比如前进和倒车,上坡和下坡,以及弯道等,以便对变速器最重要的指标之一:噪声进行检测。同时,还对换挡的准确性和灵活性,以及各挡的变速比进行检查。在测试过程中,变速器被用油冲洗。在测试结束时加注变速器油并自动上紧镙堵。

(2)变速箱全性能综合试验台:该试验台可对汽车变速箱总成进行综合性能试验。驱动和加载采用交流无级调速电机拖动、电封闭加载,电机加载时作为发电机工作,所发出的电能反馈给电网或驱动电机,电能的转换效率不低于95％。自动换档机构采用位置伺服控制方案实现,并在换挡机构上加装力和位置传感器以测定选、换档力和选、换档位移,采用声音和振动复合测噪方案,以测量被试变速器噪音值,并可进行噪音和振动频谱分析及故障诊断。

(3)智能扭矩传感器:智能扭矩传感器集传感与变送于一体;无线通讯方式发送扭矩测量数据。与扭矩无线接收器配套使用,无需再配扭矩测量卡、扭矩测量仪。扭矩无线接收器提供RS232/RS485/USB接口,供计算机等设备读取测量结果。

(4)扭矩转速功率测试仪:采用微电脑技术、PC-104总线架构(坚固可靠)等高新技术与设备设计制造,LED显示;提供RS232、RS485、CAN工业现场总线、USB总线接口,RS232和USB通用串行总线接口方便仪器与计算机通讯、RS485、CAN现场总线易于与其他设备构成网络;测量精度高、测试重复性好、抗干扰能力强、操作简单、外型美观。能与国内外多种扭矩传感器配套使用,实现扭矩与转速的高精度测量！

(5)变速箱试验台:变速箱(齿轮箱、减速机)性能试验台由动力源(电机)、被试件(变速箱、齿轮箱、减速机)、加载设备(测功器)组成。

(6)汽车变速器静扭强度试验台:汽车机械变速器总成静扭强度试验台可手动或自动完成QC/T568-1999《汽车机械式变速器台架试验方法》规定的静扭强度试验内容。

(7)汽车变速器电加载试验台:汽车变速器电加载试验台是汽车变速器厂产品下线检测必不可少的设备,对变速器总成逐一进行加载检测试验。本试验台检测对象为各种车辆和工程机械等动力传动装置的变速箱、齿轮箱、减速机等。汽车变速器电加载试验台能在空载和加载两种条件下,对被试变速器进行换档性能试验并能进行各档位在规定的转速下传递的扭矩、传动比及运行噪声或杂音和换档平顺性试验以及在规定扭矩下的掉档、脱档或乱档检测,从而对变速器总成进行出厂合格性判断。

(8)汽车变速器综合性能及疲劳寿命试验台:试验台是在汽车变速器总成加载条件下能进行疲劳寿命试验、动态噪声试验、效率试验、汽车变速器同步器性能和寿命试验和换档冲击试验等综合试验设备。

(9)汽车变速箱高速运转试验台:试验台主要用于汽车变速器驱动桥总成的高速运转试验,试验台使得对变速箱在高速运转情况下的各项性能的掌握变得直观且容易。同时具备试验异常和故障报警、急停功能等对设备的保护的功能。

(10)汽车变速器同步器试验台:试验台按国家汽车行业标准QC/T568-1999汽车机械变速器台架试验方法对汽车变速器驱动桥总成进行同步器性能及寿命试验。

(11)测振仪

(12)噪声分析仪:噪声分析仪集积分、噪声统计、噪声采集等几种功能于一体,能满足多种测量要求,主要性能指标符合JJG188—2002声级计检定规程要求。

4.3 工艺对公用土建要求

(1)土建工程方面:试验室一般采用钢筋混凝土框架结构,对使用汽油或柴油的动力总成台架试验室用钢筋混凝土墙和防火门与控制室分开。变速器试验室物流多采用小车与起重机结合的形式,因此根据不同的起吊要求,分别安装起重量为1吨或2吨的起重机,试验室净空高度需大于4米。试验室地坪活荷载30kPa,台架试验有单独设备基础及平板。地面采用环氧树脂耐油耐磨地坪。

(2)电力工程方面:双电机试验系统时,反馈电能用于拖动电机。发动机试验时,所吸收的能量转换成交流电,反馈至电网中,测功机用电需采用单独变压器以避免污染其余清洁电源。由于台架试验室(现在一般要求由测功机自带滤波装置)在工作过程中有能量反馈电网,故对其配电需加滤波装置。反馈电网的能量可由空调机组及其它用电设备消耗。试验室主要出入口、通道等设应急照明灯和疏散指示灯。

设备接地与控制计算机采用的接地按相关要求设计,一般采取共用接地方式包括电源系统保护接地、主设备接地以及建筑物防雷接地;计算机系统直流工作接地;防静电接地等。控制室与试验室接地线需分开,接地电阻需小于0.8Ω。

(3)暖通工程方面:变速箱台架试验室应采取全室通风,有条件的也可使用舒适性温度。室内保持负压,通风次数为60次/h。一般来说,CVT总成试验室、自动变速器总成试验室温度为≤32℃。

(4)消防工程方面:台架试验室内采用七氟丙烷自动灭火系统,其灭火效率高,环保性能好,灭火后对文件、贵重物品等无污染。可采取自动控制方式、手动控制方式或应急机械手动控制方式等。

(5)给排水工程方面:试验室测功机、燃油系统等冷却采用循环水,厂区内需建设循环水系统以满足试验室对不同温度冷却水的需求。

(6)动力工程方面:每间试验室内配设备用压缩空气使用点,使用压力最大到0.8MPa。

(7)对供油的要求:发动机试验时,发动机供油通过管线输送进试验室,并在试验室入口设切断阀,在特殊情况下可自动切断油路。

(8)环保工程方面:台架试验室使用汽油(柴油)发动机试验时会有废气产生,该废气主要含NOX、烃类等有害物质,需经风机向室外高空达标排放,以确保场地达到《工作场所有害因素职业接触限值》的要求。变速器总成试验主要进行产品的总成性能测试和产品寿命试验,运行时由于模拟不同的工况会产生不同程度的振动和噪声。因此,各试验室均应考虑噪声隔音措施。各试验室墙壁用防火吸音材料装贴,顶部用吸音吊顶,观察窗采用双层隔音玻璃。

5 结语

(1)汽车变速器试验贯穿于汽车及汽车变速器的开发、研究和生产等各个阶段,是汽车工业发展的必要手段。(2)由于变速器试验室投资巨大,规划时要充分考虑企业的产品长远发展及试验技术的发展趋势,在土建及配套设施等方面留有后续建设的余地,即一次规划,分步实施原则。(3)试验室建设要满足国家工业建设的有关规定,如环保、消防、噪声、振动、安全等方面的要求。

参考文献

[1] 汽车工程手册.编辑委员会,汽车工程手册:试验篇,人民交通出版社2001.5

[2] 关强,杜丹丰.汽车试验学,北京:人民交通出版社2009.7

[3] 刘世恺.汽车传动系构造原理,北京:人民交通出版社1996