汽車液力自動變速器液壓試驗臺設(shè)計

李珺，侯圣文

汽車液力自動變速器液壓試驗臺設(shè)計

李珺，侯圣文

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710119）

作為自動變速器的核心部件，液壓閥塊總成以及其他液壓元件的性能研究是自動變速器總體性能研究的關(guān)鍵。為了對AT變速器上的液壓元件進(jìn)行檢測和分析，文章設(shè)計了針對汽車AT變速器的液壓試驗臺，主要介紹了液壓試驗臺的結(jié)構(gòu)和功能、工作原理以及計算機(jī)控制系統(tǒng)。

自動變速器；液壓試驗臺；控制系統(tǒng)；測試

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

引言

液力自動變速器（Automatic Transmission，AT）由于發(fā)展時間較早、技術(shù)成熟、可靠性高、乘坐舒適，在自動變速器市場中占有重要的位置[1]。作為自動變速器的核心部件，液壓閥塊總成以及其他液壓元件的性能研究是自動變速器總體性能研究的關(guān)鍵[2]。目前，國內(nèi)針對自動變速器液壓元件的測試系統(tǒng)功能都比較單一，對于閥塊總成、比例閥、溢流閥、過濾器和油泵等的測試只能同時實現(xiàn)一種或兩種，而國外液壓測試系統(tǒng)雖然功能較齊全，但是價格昂貴。液壓系統(tǒng)是AT變速器的核心部分，為了對AT變速器上的液壓元件進(jìn)行檢測和分析，本文設(shè)計了針對汽車AT變速器的液壓試驗臺。

1 汽車液力自動變速器液壓試驗臺的結(jié)構(gòu)和功能

1.1 試驗臺的結(jié)構(gòu)

圖1 AT變速器液壓試驗臺結(jié)構(gòu)圖

汽車液力自動變速器液壓試驗臺主要由以下幾部分組成：液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和測量顯示系統(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濾系統(tǒng)、回油精細(xì)過濾系統(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。整個試驗程序通過PLC進(jìn)行控制，實現(xiàn)試驗所要求的各項動作和安全防護(hù)設(shè)置，以及自動換向、自動計數(shù)、保壓延時等功能。既可以對試驗進(jìn)行手動控制，也可以實現(xiàn)試驗的自動化控制。

測量顯示系統(tǒng)由計算機(jī)及接口、傳感器、顯示儀表和操作臺等組成，主要用來對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測和采集，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至計算機(jī)數(shù)據(jù)庫，完成對試驗數(shù)據(jù)的分析處理。

1.2 試驗臺的功能

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

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，可以對液壓試驗的壓力和流量等進(jìn)行實時控制，提高了試驗的控制精度。

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

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

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

2 汽車液力自動變速器液壓試驗臺的工作原理

汽車液力自動變速器試驗臺的工作原理如圖2所示。試驗臺的液壓系統(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。該試驗臺的液壓源有兩個，分別是齒輪泵2和4。兩個泵可以單獨(dú)工作，也可以同時工作，通過后臺程序自動控制。變頻電機(jī)3和5驅(qū)動齒輪泵2和4工作，從油箱中將油液抽出。過濾器7用來過濾油液，安全閥8用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)最大壓力，蓄能器9用來穩(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13用來測試該回路的流量。油液最后經(jīng)過過濾器33回到油箱。

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

圖2 AT變速器液壓試驗臺系統(tǒng)原理圖

先導(dǎo)泵組19用來給試驗臺上的各電磁閥提供先導(dǎo)壓力。油液經(jīng)過散熱器21、先導(dǎo)泵組19、過濾器12進(jìn)入各電磁閥，給先導(dǎo)閥提供油壓并冷卻。

試驗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)過過濾器32回至油箱。

3 汽車液力自動變速器液壓試驗臺計算機(jī)控制系統(tǒng)

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

計算機(jī)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 計算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

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

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

PLC控制液壓試驗臺上泵的啟動和各個換向閥的換向，并對冷卻器和加熱器進(jìn)行控制。PXI采集系統(tǒng)對比例變量泵、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經(jīng)信號調(diào)理模塊調(diào)理后，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集，傳回至計算機(jī)。

4 結(jié)束語

該液壓試驗臺將主要液壓元件都集成到同一試驗臺上進(jìn)行綜合性能測試，也可以分別測試電磁閥、油泵和油濾等的性能參數(shù)。試驗臺通用性強(qiáng)，基本涵蓋自動變速器上的所有液壓元件。汽車液力自動變速器液壓試驗臺設(shè)計完后，對相關(guān)性能和功能進(jìn)行了驗證，試驗臺性能良好，能夠滿足自動變速器生產(chǎn)研發(fā)過程中的各種需求。

[1] 周亞慶,周斌,袁佳斌,肖紅.汽車自動變速器技術(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,2013.

[2] 楊朝英.自動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)實現(xiàn)液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測[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工程研究院。主要從事汽車變速箱性能研究。