重型驅(qū)動橋穩(wěn)定型加載試驗臺的設(shè)計

賀捷

摘要：本文在傳統(tǒng)的加載試驗臺基礎(chǔ)上運用二次調(diào)節(jié)技術(shù)，同時加入計算機(jī)控制，充分運用計算機(jī)控制的優(yōu)越性，能有效實現(xiàn)能量的回收利用，并提高系統(tǒng)的效率，實現(xiàn)對部件的精準(zhǔn)試驗。

關(guān)鍵詞：試驗臺;二次調(diào)節(jié);精準(zhǔn)試驗

0? 引言

傳統(tǒng)的加載試驗臺存在不易實現(xiàn)自動控制等缺點，不能應(yīng)用于動態(tài)模擬加載試驗[1]。隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備對加載試驗臺的性能要求越來越高，將傳統(tǒng)的加載試驗臺與計算機(jī)控制相結(jié)合，充分發(fā)揮計算機(jī)在參數(shù)調(diào)節(jié)靈活方便、數(shù)字控制的可靠性以及可對復(fù)雜工況進(jìn)行模擬的優(yōu)點;同時，通過二次調(diào)節(jié)，可以提高系統(tǒng)能量的回收利用、降低試驗成本、提高系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能，因此，基于二次調(diào)節(jié)技術(shù)的加載試驗臺是傳統(tǒng)加載試驗臺發(fā)展的方向。

1? 驅(qū)動橋穩(wěn)定型試驗臺的組成及其作用

驅(qū)動橋二次調(diào)節(jié)加載試驗臺由：恒壓油源及管路系統(tǒng)、驅(qū)動模擬系統(tǒng)、二次輸出加載系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機(jī)械臺架五部分組成[2]。如圖1所示。

恒壓油源：由一臺雙聯(lián)葉片式定量泵和兩臺軸向柱塞式恒壓變量泵組成，并包括有泄荷閥、蓄能器以及液壓油過濾器、冷卻器等輔助部件。恒壓油源的主要作用是向加載試驗臺提供具有恒定壓力的液壓油。在試驗中，通過管路將泵與各輔助部件相連接，保證了恒壓油源的穩(wěn)定性;通過管路將恒壓油源與試驗臺其它系統(tǒng)相連接，形成高壓恒壓網(wǎng)絡(luò)和低壓恒壓網(wǎng)絡(luò)。在恒壓油源系統(tǒng)中，兩臺軸向柱塞式恒壓變量泵作為主泵，可以為試驗臺高壓恒壓網(wǎng)絡(luò)中提供穩(wěn)定的高壓恒壓液壓油;一臺雙聯(lián)葉片式定量泵為試驗臺低壓恒壓網(wǎng)絡(luò)中提供穩(wěn)定的背壓，對雙聯(lián)二次元件和柱塞泵進(jìn)行背壓調(diào)節(jié)。

驅(qū)動模擬系統(tǒng)：由雙聯(lián)二次元件、變速箱及轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩傳感器組成，通過彈性聯(lián)軸器將二次元件與變速箱相聯(lián)接。驅(qū)動模擬系統(tǒng)黨的主要作用是實現(xiàn)防爆無軌膠輪車輛發(fā)動機(jī)對驅(qū)動橋的模擬驅(qū)動。其中，雙聯(lián)二次元件由兩個軸向柱塞元件通過串聯(lián)組成。

二次輸出加載系統(tǒng)：由雙聯(lián)二次元件、變速箱和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩傳感器組成，通過彈性聯(lián)軸器將雙聯(lián)二次元件與變速箱相聯(lián)接。二次輸出加載系統(tǒng)的主要作用是實現(xiàn)模擬防爆無軌膠輪車輛在不同行駛路況下對驅(qū)動橋的負(fù)載。

控制系統(tǒng)：由控制元件和數(shù)據(jù)采集元件組成。控制元件主要包括工業(yè)控制計算器、PLC控制器、保護(hù)器等，數(shù)據(jù)采集元件主要包括數(shù)字顯示儀、數(shù)據(jù)采集裝置等。PLC控制器主要用來實現(xiàn)對變速箱及油源的控制。控制系統(tǒng)的主要作用是完成整個系統(tǒng)的連續(xù)量和開關(guān)量的控制、數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、系統(tǒng)狀態(tài)超限保護(hù)等。

2? 加載試驗臺的原理

2.1 驅(qū)動橋二次調(diào)節(jié)加載試驗臺各元件的安裝

①驅(qū)動模擬系統(tǒng)雙聯(lián)二次元件和二次輸出加載系統(tǒng)雙聯(lián)二次元件的液壓接口分別并聯(lián)于試驗臺高壓恒壓網(wǎng)絡(luò)和低壓恒壓網(wǎng)絡(luò)。

②將彈性聯(lián)軸器與變速箱、驅(qū)動橋的機(jī)械端口相聯(lián)接。

2.2 驅(qū)動橋二次調(diào)節(jié)加載試驗臺原理分析

①轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)：

由雙聯(lián)二次元件（二次元件1）、控制器1及轉(zhuǎn)速傳感器組成。

其中，雙軸二次元件（二次元件1）作為驅(qū)動橋二次調(diào)節(jié)試驗臺動力輸入端，即作為馬達(dá)使用。將高壓恒壓網(wǎng)絡(luò)中液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，模擬防爆無軌膠輪車輛發(fā)動機(jī)動力的輸出。

控制器1通過對電液伺服閥的控制來實現(xiàn)對二次元件1做為馬達(dá)輸出時的轉(zhuǎn)速的控制，并由轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集。

②轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)：

由雙聯(lián)二次元件（二次元件2）、控制器2及轉(zhuǎn)矩傳感器組成。

其中，雙聯(lián)二次元件（二次元件2）作為驅(qū)動橋二次調(diào)節(jié)試驗臺的負(fù)載端，即作為泵使用，通過將驅(qū)動橋試驗件傳導(dǎo)過來的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，再次反饋至低壓恒壓網(wǎng)絡(luò)。

控制器2通過對電液伺服閥的控制來實現(xiàn)對驅(qū)動橋輸出端轉(zhuǎn)矩的控制，并由轉(zhuǎn)矩傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集。

3? 結(jié)論

①驅(qū)動橋二次調(diào)節(jié)加載試驗臺可以提高系統(tǒng)工作效率，降低成本，可對系統(tǒng)能量實現(xiàn)回收并重新利用。

在驅(qū)動橋二次調(diào)節(jié)加載試驗臺進(jìn)行加載試驗時，由恒壓油源為高壓恒壓網(wǎng)絡(luò)提供恒定壓力的液壓油，雙聯(lián)二次元件（二次元件1）在高壓液壓油的作用下開始運轉(zhuǎn)，作為馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動驅(qū)動橋的運轉(zhuǎn)。同時，驅(qū)動橋帶動雙聯(lián)二次元件（二次元件2）運轉(zhuǎn)，使二次元件2作為液壓泵將機(jī)械能再次轉(zhuǎn)化為液壓能，并將液壓能反饋至低壓恒壓網(wǎng)絡(luò)，低壓恒壓網(wǎng)絡(luò)中的液壓油經(jīng)過恒壓油源的加壓再次進(jìn)入高壓恒壓網(wǎng)絡(luò)。因此，在系統(tǒng)能量的循環(huán)中，大部分能量通過機(jī)械能和液壓能的轉(zhuǎn)換再次進(jìn)入恒壓網(wǎng)絡(luò)，能量損失的部分僅為系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中的機(jī)械損失和容積損失。所以，驅(qū)動橋二次調(diào)節(jié)加載試驗臺能夠?qū)崿F(xiàn)能量的回收再利用，擁有較高的效率。

②二次調(diào)節(jié)技術(shù)可與數(shù)字控制相結(jié)合，實現(xiàn)自動控制，并可以對試驗參數(shù)進(jìn)行靈活控制，使試驗臺能夠?qū)崿F(xiàn)和模擬各種復(fù)雜的運動狀態(tài)。這類試驗臺可以較好的滿足對于液壓泵、皮帶輪、馬達(dá)、內(nèi)燃機(jī)、齒輪箱、車輛輪胎等旋轉(zhuǎn)試件的模擬加載和性能測試。

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