李珺，侯圣文

汽車液力自動(dòng)變速器液壓試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

李珺，侯圣文

（陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院，陜西 西安 710119）

作為自動(dòng)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(dòng)變速器總體性能研究的關(guān)鍵。為了對(duì)AT變速器上的液壓元件進(jìn)行檢測(cè)和分析，文章設(shè)計(jì)了針對(duì)汽車AT變速器的液壓試驗(yàn)臺(tái)，主要介紹了液壓試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和功能、工作原理以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

自動(dòng)變速器；液壓試驗(yàn)臺(tái)；控制系統(tǒng)；測(cè)試

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

引言

液力自動(dòng)變速器（Automatic Transmission，AT）由于發(fā)展時(shí)間較早、技術(shù)成熟、可靠性高、乘坐舒適，在自動(dòng)變速器市場(chǎng)中占有重要的位置[1]。作為自動(dòng)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(dòng)變速器總體性能研究的關(guān)鍵[2]。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)自動(dòng)變速器液壓元件的測(cè)試系統(tǒng)功能都比較單一，對(duì)于閥塊總成、比例閥、溢流閥、過(guò)濾器和油泵等的測(cè)試只能同時(shí)實(shí)現(xiàn)一種或兩種，而國(guó)外液壓測(cè)試系統(tǒng)雖然功能較齊全，但是價(jià)格昂貴。液壓系統(tǒng)是AT變速器的核心部分，為了對(duì)AT變速器上的液壓元件進(jìn)行檢測(cè)和分析，本文設(shè)計(jì)了針對(duì)汽車AT變速器的液壓試驗(yàn)臺(tái)。

1 汽車液力自動(dòng)變速器液壓試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和功能

1.1 試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)

圖1 AT變速器液壓試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

汽車液力自動(dòng)變速器液壓試驗(yàn)臺(tái)主要由以下幾部分組成：液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和測(cè)量顯示系統(tǒng)，詳細(xì)情況見圖1。

液壓系統(tǒng)包括主液壓系統(tǒng)和輔助液壓系統(tǒng)。主液壓系統(tǒng)由電機(jī)、液壓泵、油箱、集成閥塊和管路等組成。輔助液壓系統(tǒng)主要包括油液旁路過(guò)濾系統(tǒng)、回油精細(xì)過(guò)濾系統(tǒng)、集油裝置以及控制閥等。

電氣控制系統(tǒng)主要由電氣控制柜和相關(guān)控制開關(guān)組成。整個(gè)試驗(yàn)程序通過(guò)PLC進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)所要求的各項(xiàng)動(dòng)作和安全防護(hù)設(shè)置，以及自動(dòng)換向、自動(dòng)計(jì)數(shù)、保壓延時(shí)等功能。既可以對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行手動(dòng)控制，也可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)的自動(dòng)化控制。

測(cè)量顯示系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)及接口、傳感器、顯示儀表和操作臺(tái)等組成，主要用來(lái)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理。

1.2 試驗(yàn)臺(tái)的功能

液壓試驗(yàn)臺(tái)主要功能是對(duì)自動(dòng)變速器的液壓元件進(jìn)行測(cè)試，其中包括對(duì)電磁閥、液壓閥塊、油泵和油濾的性能測(cè)試，自動(dòng)變速器殼體油槽測(cè)試以及各種液壓閥的測(cè)試等。

液壓系統(tǒng)利用比例控制技術(shù)，包括比例流量變量泵、比例溢流閥，可以對(duì)液壓試驗(yàn)的壓力和流量等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，提高了試驗(yàn)的控制精度。

油溫控制系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器及溫度表可以對(duì)油箱及系統(tǒng)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)：當(dāng)油溫低于要求溫度時(shí)，加熱器工作使油溫升高；當(dāng)油溫高于要求溫度時(shí)，油液經(jīng)過(guò)冷卻器使油溫降低。

油箱液位檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)裝置監(jiān)控油箱液位高低，當(dāng)油箱液位低于要求高度時(shí)，該裝置將向控制系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。

過(guò)濾器控制系統(tǒng)同樣由相關(guān)裝置檢測(cè)過(guò)濾器工作情況，當(dāng)過(guò)濾器出現(xiàn)異常時(shí)向控制系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，并由控制系統(tǒng)采取相應(yīng)的處理措施。

2 汽車液力自動(dòng)變速器液壓試驗(yàn)臺(tái)的工作原理

汽車液力自動(dòng)變速器試驗(yàn)臺(tái)的工作原理如圖2所示。試驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)主要由液壓源、先導(dǎo)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(yàn)臺(tái)的液壓源有兩個(gè)，分別是齒輪泵2和4。兩個(gè)泵可以單獨(dú)工作，也可以同時(shí)工作，通過(guò)后臺(tái)程序自動(dòng)控制。變頻電機(jī)3和5驅(qū)動(dòng)齒輪泵2和4工作，從油箱中將油液抽出。過(guò)濾器7用來(lái)過(guò)濾油液，安全閥8用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)最大壓力，蓄能器9用來(lái)穩(wěn)定系統(tǒng)壓力和流量，減壓閥11用于調(diào)節(jié)被試件的入口壓力，流量計(jì)13用來(lái)測(cè)試該回路的流量。油液最后經(jīng)過(guò)過(guò)濾器33回到油箱。

油泵測(cè)試時(shí)，電機(jī)36驅(qū)動(dòng)齒輪泵工作，將油液從油箱中抽出。通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)36的轉(zhuǎn)速和比例減壓閥15的開度，給測(cè)試泵提供所需流量和壓力。

圖2 AT變速器液壓試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)原理圖

先導(dǎo)泵組19用來(lái)給試驗(yàn)臺(tái)上的各電磁閥提供先導(dǎo)壓力。油液經(jīng)過(guò)散熱器21、先導(dǎo)泵組19、過(guò)濾器12進(jìn)入各電磁閥，給先導(dǎo)閥提供油壓并冷卻。

試驗(yàn)油液的冷卻加熱使用單獨(dú)的循環(huán)泵組28進(jìn)行循環(huán)。循環(huán)泵組28將油液送至加熱器30或散熱器31，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾器32回至油箱。

3 汽車液力自動(dòng)變速器液壓試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)的液壓試驗(yàn)系統(tǒng)采用“傳感器+模擬二次儀表”的方式進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中采用手動(dòng)調(diào)試、人工記錄，試驗(yàn)完成后對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終得出試驗(yàn)結(jié)論。這種試驗(yàn)方式工作效率低，勞動(dòng)量大，且試驗(yàn)結(jié)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(yàn)結(jié)論[3]。隨著機(jī)電控制技術(shù)在液壓試驗(yàn)平臺(tái)上的廣泛應(yīng)用，液壓試驗(yàn)過(guò)程自動(dòng)化程度逐步提高，所需操作逐步減少，試驗(yàn)效率和精度在逐步提高。本液壓試驗(yàn)臺(tái)正是基于高度自動(dòng)化的機(jī)電一體化技術(shù)，試驗(yàn)過(guò)程全程由控制單元進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)從元器件動(dòng)作、狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集到處理存儲(chǔ)的全程自動(dòng)化。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)利用傳感器將試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集傳遞給信號(hào)處理模塊．信號(hào)處理模塊負(fù)責(zé)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整強(qiáng)化，并進(jìn)行適當(dāng)放大，提升信號(hào)的清晰度，保證信號(hào)在多次傳遞中不會(huì)出現(xiàn)失真等現(xiàn)象。

整個(gè)系統(tǒng)工作完全在中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)操控下完成，自動(dòng)化程度較高，運(yùn)行速度較快。

PLC控制液壓試驗(yàn)臺(tái)上泵的啟動(dòng)和各個(gè)換向閥的換向，并對(duì)冷卻器和加熱器進(jìn)行控制。PXI采集系統(tǒng)對(duì)比例變量泵、比例溢流閥等模擬量元件進(jìn)行控制，壓力傳感器和溫度傳感器等的模擬量信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理后，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集，傳回至計(jì)算機(jī)。

4 結(jié)束語(yǔ)

該液壓試驗(yàn)臺(tái)將主要液壓元件都集成到同一試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行綜合性能測(cè)試，也可以分別測(cè)試電磁閥、油泵和油濾等的性能參數(shù)。試驗(yàn)臺(tái)通用性強(qiáng)，基本涵蓋自動(dòng)變速器上的所有液壓元件。汽車液力自動(dòng)變速器液壓試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)完后，對(duì)相關(guān)性能和功能進(jìn)行了驗(yàn)證，試驗(yàn)臺(tái)性能良好，能夠滿足自動(dòng)變速器生產(chǎn)研發(fā)過(guò)程中的各種需求。

[1] 周亞慶,周斌,袁佳斌,肖紅.汽車自動(dòng)變速器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[A].四川省第十一屆汽車學(xué)術(shù)年會(huì),2013.

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

[3] 朱錚濤,李揚(yáng),李定華.應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)[J].機(jī)械開發(fā),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(xué)碩士，就職于陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院。主要從事汽車變速箱性能研究。