王虎，魏存洋，單夢杰

西安雙特智能傳動有限公司 陜西西安 710119

商用車自動變速器包含很多關(guān)鍵液壓總成部件，如油泵、主控閥、電磁閥、緩速器閥以及調(diào)壓閥等。這些泵閥在裝配到變速器前，都需要在泵閥下線測試臺進(jìn)行下線性能測試，只有性能測試合格的泵及閥體才會被裝配到變速器總成上。

自動變速器的動力傳遞依靠液壓單元實現(xiàn)，液壓單元中的泵閥總成部件作為精密部件，其自身清潔度非常重要，清潔度不合格會將雜質(zhì)輸送到液壓單元，引起液壓單元動作卡滯，最終造成自動變速器質(zhì)量問題，縮短變速器壽命。因此，在泵閥下線測試臺上增加清潔度檢測系統(tǒng)，一方面使用潔凈油沖刷泵閥等被試件，另一方面在沖刷的同時實時監(jiān)測被試件的清潔度，意義重大。

泵閥下線測試臺整體結(jié)構(gòu)

泵閥下線測試臺改造前的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。位于下方的150L油箱的油液，在測試臺工作泵的帶動下，可同時實時供兩個測試區(qū)域的被測件測試循環(huán)使用，被試件的測試油液通過回油管路收回到油箱。該測試臺同時還設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)被測油液的溫度，設(shè)置有蓄能器、調(diào)壓閥等裝置，用于穩(wěn)定流量壓力，調(diào)節(jié)不同壓力。

圖1 臺架整體結(jié)構(gòu)

原測試臺在進(jìn)油及回油管路上設(shè)置了多個5μm濾芯，用于過濾油箱中油液中的雜質(zhì)，通過定期更換濾芯的方式維持油箱中油液的清潔度。管路上的濾芯過濾能力有限，一段時間后隨著濾芯的堵塞油液中流量的通過率會下降，雜質(zhì)的逃逸率會增加，因此增加一種獨(dú)立的過濾系統(tǒng)實時過濾油箱油液非常重要。

改造整體方案

此次改造主要實現(xiàn)如下兩部分內(nèi)容。

1）通過給油箱增加獨(dú)立的過濾系統(tǒng)，替代之前測試臺管路上的多個單獨(dú)濾芯，實現(xiàn)實時過濾油箱中油液中的雜質(zhì)，使油箱中油液始終保持非常潔凈的狀態(tài)。

2）通過在原測試臺被試件到油箱的回油管路上增加清潔度檢測裝置，并修改上位機(jī)的測試系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)系統(tǒng)實時監(jiān)測位于回油管路經(jīng)過被試件的油液的清潔度。完成清潔度檢測的油液將回到油箱中。改造整體示意圖如圖2所示。

圖2 改造整體示意

測試流程

清潔度測試執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)。即在性能測試結(jié)束后，5min內(nèi)使用在線清潔度檢測儀檢測到從被試件流回到油箱的油液清潔度達(dá)到ISO4406標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的18 / 16 / 13清潔度等級，即視為清潔度檢測合格。

此次改造，不改變原有性能測試流程，只是在性能測試開始時同步加入清潔度檢測流程，在性能測試結(jié)束后，加入判斷性能測試是否通過，只有通過性能測試的被試件才會記錄清潔度檢測結(jié)果。測試流程示意圖如圖3。

圖3 測試流程示意

主要部件選型

針對清潔度檢測系統(tǒng)中所涉及的裝置進(jìn)行了設(shè)計和選型。

1.過濾系統(tǒng)

1）選用某型號過濾設(shè)備，為三級過濾系統(tǒng)，粗濾器可以濾除大顆粒的雜質(zhì)以保護(hù)油泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；強(qiáng)磁過濾器可吸附油液中鐵磁性顆粒；精密過濾器采用特殊濾材，具有過濾精度高，通油阻力小，納污容量大等特點(diǎn)。設(shè)備粗濾器、精濾器帶有聲光報警及自動停機(jī)保護(hù)功能，濾油機(jī)在使用一段時間后，粗濾芯或精濾芯易被污染物堵塞造成濾筒壓力升高，如超過安全壓力，設(shè)備會有聲光報警并且自動停機(jī)，必須更換濾芯后方可繼續(xù)使用。

2）過濾設(shè)備原理如圖4所示。

圖4 過濾系統(tǒng)原理示意

3）技術(shù)參數(shù)：最大流量100L/m i n；過濾精度3μm；過濾等級，濾前≤NAS1638.10級情況下，經(jīng)循環(huán)過濾后，清潔度等級可滿足≤NAS1638.5級。

2.清潔度檢測裝置

（1）清潔度檢測泵 選用MG300XK/DC24W磁力驅(qū)動齒輪泵，采用直流無刷電動機(jī)為動力，電動機(jī)軸端和稀土永磁的外磁環(huán)連接，驅(qū)動齒輪泵工作。配置獨(dú)立的無刷電動機(jī)驅(qū)動器，實現(xiàn)電動機(jī)功能控制。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速可調(diào)，具備測速和正反轉(zhuǎn)功能，噪聲低和體積小，與上位機(jī)聯(lián)接可實現(xiàn)智能控制，并能長期穩(wěn)定工作，特別適合頻繁啟停的工作場合。

（2）溢流閥 選用直動式溢流閥（插入式），該閥體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，流量特性好，噪聲小，壓力穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于小流量系統(tǒng)中。

（3）粗濾 選用型號為ZU-H10*30BOP過濾器，該過濾器安裝在清潔度檢測管路上，用來濾除待檢測油液中混入的大塊雜質(zhì)，從而保護(hù)清潔度檢測儀內(nèi)部的液壓部件，過濾等級為30μm（清潔度檢測儀通常不檢測高于此過濾等級的顆粒污染物）。該過濾器設(shè)有壓差發(fā)信裝置，當(dāng)濾芯污染堵塞到進(jìn)出油口壓差為0．35MPa時，即發(fā)出開關(guān)信號，此時更換濾芯，以達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)安全的目的。該過濾器濾芯采用新型化纖過濾材質(zhì)，具有過濾精度高、通油能力大、原始壓力損失小及納污量大等優(yōu)點(diǎn)。

（4）清潔度檢測儀 選用德國HYDAC公司的CS1000系列，其原理是通過一個感光系統(tǒng)檢測含在油流中的污染顆粒物，按照顆粒物的直徑分類和計數(shù)?？沙掷m(xù)監(jiān)測進(jìn)入的油液固體顆粒污染物粒子數(shù)量，可在屏幕選擇使用不同的清潔度等級標(biāo)準(zhǔn)，比如NAS1638、ISO4406或SAE AS4059標(biāo)準(zhǔn)，精度可達(dá)±1/2個ISO等級，測量范圍為ISO 9/8/7(MIN)到ISO25/24/23(MAX)?？稍谧詭聊徊榭摧敵鼋Y(jié)果，其連接線束可輸出4～20mA或0～10V模擬信號；同時也輸出兩路開關(guān)信號用于PLC或繼電器；同時也通過RS232、RS485等通信接口輸出結(jié)果，使用HYDAC公司開發(fā)的HSI通信協(xié)議對其發(fā)送指令及解析結(jié)果。本次改造硬件采用RS485接口，通信方式為HSI協(xié)議，通過在原測試系統(tǒng)LABVIEW程序中增加串口通訊模塊與清潔度檢測儀通信。清潔度檢測裝置現(xiàn)場連接如圖5所示。

圖5 清潔度檢測裝置現(xiàn)場連接

控制系統(tǒng)部分

1.硬件修改

微量泵（清潔度檢測泵）、清潔度檢測儀、粗濾壓差報警燈等都采用24V供電，供電接線示意圖如圖6所示。

圖6 控制系統(tǒng)硬件接線圖

微量泵的動力使用直流變頻電動機(jī)，通過電動機(jī)調(diào)頻旋鈕與溢流閥的配合，使輸入到清潔度檢測儀的持續(xù)待測油液流量穩(wěn)定到30～500mL/min的范圍內(nèi)，并保持一個相對較高的油壓（500psi）。微量泵的啟動通過一個帶燈的按鈕實現(xiàn)。

清潔度檢測儀與測試臺測試系統(tǒng)之間的通信采用RS485串口通信，原測試臺工控機(jī)增加PCIE-RS485通訊板卡，清潔度檢測儀通過兩根線連接到通信板卡，實現(xiàn)上位機(jī)與清潔度檢測儀的通信。

設(shè)置在粗濾上的壓差傳感器，其原理是一個常開開關(guān)，在濾芯堵塞壓力達(dá)到一定值后，開關(guān)閉合，點(diǎn)亮壓差報警燈，提醒用戶需要保養(yǎng)更換濾芯。

2.軟件修改

原測試臺的測試系統(tǒng)界面采用Labview程序，此次改造需要將上位機(jī)與清潔度檢測儀之間的控制和信息讀取集成到Labview程序中。

在Labview程序中增加VISA模塊并進(jìn)行配置，VISA模塊用于Labview與HYDACCS1000清潔度檢測儀進(jìn)行串口通訊，上位機(jī)Labview通過HYDAC公司開發(fā)的HSI通信協(xié)議給CS1000設(shè)備發(fā)送指令，也通過HSI指令讀取檢測儀狀態(tài)及清潔度檢測結(jié)果。

修改Labview程序，測試界面增加開始測試清潔度按鈕，在點(diǎn)擊按鈕后，按鈕關(guān)聯(lián)的邏輯為上位機(jī)發(fā)送HSI指令給CS1000，讀取設(shè)備狀態(tài)及清潔度結(jié)果。清潔度檢測儀將會反饋狀態(tài)和清潔度結(jié)果值給上位機(jī)，上位機(jī)需要將相關(guān)值進(jìn)行提取，只保留設(shè)備狀態(tài)信息、ISO6μm、14μm及流量值顯示到測試界面，其余均不顯示。HSI指令設(shè)定為每1min發(fā)送一次，將發(fā)送次數(shù)也顯示到測試界面。

修改Labview程序，測試界面增加停止測試清潔度按鈕，在點(diǎn)擊按鈕后，停止發(fā)送HSI指令給CS1000。

修改Labview程序，增加記錄清潔度結(jié)果按鈕，在點(diǎn)擊數(shù)據(jù)記錄按鈕后，將當(dāng)前界面下ISO6μm，14μm結(jié)果及循環(huán)次數(shù)記錄到報表中指定位置。

改造完成后的Labview測試界面如圖7和圖8所示。

圖7 Labview測試界面

圖8 Labview測試界面

結(jié)語

增加清潔度測試系統(tǒng)的泵閥測試臺改造完成后已交付生產(chǎn)部門正式運(yùn)行。過濾系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可將150L油箱中的油液實時大流量過濾滿足供油清潔度要求，在使用潔凈油液沖刷泵閥等被試件后，被試件的清潔度很快能達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。新增加的清潔度檢測系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在泵閥測試臺測試性能的同時可實時監(jiān)測被試件的清潔度，在清潔度測試完成后，可按照程序中或工藝流程中的規(guī)定，將測試結(jié)果記錄到測試報表中。此次改造，一方面通過提高油液潔凈度沖刷被試件，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，另一方面通過增加清潔度監(jiān)測系統(tǒng)，更好地監(jiān)測被試件的清潔度，將有問題的被試件提前篩選出來。