专利名称：变矩器传动箱试验台及其检测控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变矩器传动箱试验台，它用于变矩器传动箱性能试验和出厂试验。属于试验装备技术领域。
背景技术：
目前，随着铁路技术引进消化吸收国产化步伐的不断加快，引进技术已经从电力机车、内燃机车、动车组开始，逐步发展到用于工程作业的液力传动轨道车，轨道作业车用液力变矩器传动箱也随之加入了技术引进消化吸收国产化的行列。随着液力变矩器传动箱国产化进程的深入，国产化后传动箱的制造质量的性能评价问题迫在眉睫，急需研制用于国产传动箱性能试验的试验台。国内现有液力变矩器传动箱性能试验台多采用柴油机驱动、水力测功机或直流牵引电动机作为负载、国产转速转矩传感器检测，测试精度较低，难以满足技术引进液力变矩器传动箱高精度、自动控制、实时检测的性能试验要求。国外先进液力变矩器传动箱性能试验台多采用交流电机驱动、交流电机作为负载，应用变频调速和能量反馈技术，技术含量高，测试精度高，但制造成本也较高，国内企业难以接受。充分利用国内现有技术水平，通过自主研发，研制一种达到国外先进液力变矩器传动箱性能试验要求的、性价比较高的试验台，满足技术引进消化吸收国产化液力变矩器传动箱性能试验的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种变矩器传动箱试验台。它用于变矩器传动箱性能试验和出厂试验，具有结构简单、运用可靠、被试传动箱更换方便、性价比较高的优点。为解决上述技术问题，本发明的变矩器传动箱试验台由柴油机、万向轴、两级减速齿轮箱、测功机、励磁装置、耗功装置和检测控制系统组成。由柴油机作为动力源，驱动变矩器传动箱的泵轮旋转，通过柴油机调速改变变矩器传动箱的吸收功率；由测功机作为负载， 能量消耗于负载电阻上，通过调节测功机的励磁和负载电阻，改变变矩器传动箱输出扭矩和转速。本发明变矩器传动箱试验台的动力源(柴油机)与变矩器传动箱之间和变矩器传动箱与测功机之间，分别安装有高精度转速转矩传感器，用于测试变矩器传动箱的输入和输出的转速、转矩和功率，得到变矩器传动箱的转速和转矩性能曲线，计算出变矩器传动箱的效率曲线。本发明变矩器传动箱试验台在变矩器传动箱与测功机之间设置一台两级减速齿轮箱，可重复利用测功机特性，达到变矩器传动箱全功率测试要求。本发明变矩器传动箱试验台的测功机选用外置强迫通风机冷却的同步交流发电机，通过两级减速齿轮箱换挡、调节励磁电流和改变电枢电流配合作用进行调速，实现正反转测功，满足变矩器传动箱进行换向试验需要。本发明变矩器传动箱试验台的测功机的转速调节采用自动控制，即通过分段 PID (比例积分微分调节器)速度反馈闭环控制，达到稳定测功机转速的作用，其转速反馈量采自测功机的转速编码器，通过调节励磁电流自动调节负载，控制输出转速。并有完善的测功机超速、短路、缺相、错相、励磁过流、励磁欠流、欠励和失励、电枢过流、误动作卸载等保护措施。本发明变矩器传动箱试验台的测功机吸收的能量以电能的形式输送到浸在电阻箱水中的耗功电阻(三相电加热器)，消耗能量，耗功电阻的控制为有级换档，通过工业控制计算机控制。本发明变矩器传动箱试验台的耗功电阻装置采用三相电加热器作为耗功电阻，三相电加热器共88个，分为11组，其中4组为常通，另外7组通过7个接触器控制，用于电阻调整。7个接触器又由3个固态继电器控制，每个固态继电器分别控制1、2、4个接触器，从而分别控制1、2、4组电加热器，共组成7个电阻挡位，电阻挡位通过工业控制计算机控制。 耗功电阻装置主要包括电阻箱、接触器柜、控制柜、铜排和大线等。本发明变矩器传动箱试验台的耗功电阻采用水冷却，它的冷却装置由水箱、水泵、 电磁阀、工业控制计算机、电阻箱、温度传感器、液位传感器和回水泵组成。设置了液位传感器和水温传感器实现对电阻箱自动补水和自动控制水流量，以保证水位高于耗功电阻(避免烧损)，并达到电阻箱内水的热平衡；通过工业控制计算机自动监测水温，当电阻箱内水温度过高时，由回水泵把电阻箱内的水，泵到水箱；同时开启电磁阀，由水泵把水箱内的水， 泵到电阻箱。并有完善的水温、液位报警、过流保护等措施。本发明变矩器传动箱试验台的检测项目扭矩、转速、温度、压力、流量等。扭矩、转速、压力、温度和流量等参数，先把测量值转换成电压值，再通过电压采集模块采集到工业控制计算机中；档位判断、换档输出、报警输出等采用开关量输入输出板进行采集和报警； 柴油机转速控制通过开关量输出或D/A (数字/模拟转换)输出给调速器来实现，对于测功机转速的控制，通过微机D/A输出给PID (比例积分微分)控制仪，通过转速编码器实现速度反馈闭环控制。本发明变矩器传动箱试验台通过计算机控制自动连续调节变矩器传动箱输入和输出转速和转矩，对试验过程进行自动控制和实时监控，并由数据库完成试验数据实时记录、存储和输出。
下面结合附图对本发明的实施方式作进行详细描述。图1是本发明的变矩器传动箱试验台示意图。图2是本发明的变矩器传动箱试验台测功机转速自动控制原理图。图3是本发明的变矩器传动箱试验台检测控制系统原理图。图4是本发明的变矩器传动箱试验台耗功电阻冷却装置控制原理图。
具体实施例方式图1所示的是变矩器传动箱试验台示意图。作为动力源的柴油机1与被试变矩器传动箱5之间安装输入转速转矩传感器3，输入转速转矩传感器3与柴油机1通过万向轴2 连接，输入转速转矩传感器3与被试变矩器传动箱5通过万向轴4连接；被试变矩器传动箱 5与两级减速齿轮箱9之间安装输出转速转矩传感器7，输出转速转矩传感器7与被试的变矩器传动箱5通过万向轴6连接，输出转速转矩传感器7与两级齿轮减速箱9通过万向轴 8连接；两级减速齿轮箱9与测功机交流发电机11之间通过万向轴10连接，测功机交流发电机11以耗功电阻为负载。测功机采用外置强迫通风机冷却、能够实现正反转测功的同步牵引发电机，以满足传动箱进行换向试验需要。图2所示的是变矩器传动箱试验台测功机转速自动控制原理图。测功机转速调节采用自动控制，即通过分段PID速度反馈闭环控制来达到稳定测功机转速的作用，其转速反馈量采自测功机的转速编码器，通过调节励磁电流实现自动调节负载，控制输出转速。图3所示的是变矩器传动箱试验台检测控制系统原理图。检测控制系统主要检测扭矩、转速、温度、压力、流量等。扭矩、转速、压力、温度和流量等参数，先把测量值转换成电压值，在通过电压采集模块采集到工业控制计算机中，采用开关量输入输出板对档位判断、换档输出等进行采集和报警输出。通过开关量输出或D/A (数字/模拟转换)输出给调速器，实现柴油机转速控制。采用微机D/A输出给PID (比例积分微分调节器)控制仪， 通过转速编码器速度反馈闭环控制来实现对测功机转速的控制。图4所示的是变矩器传动箱试验台耗功电阻冷却装置控制原理图，它由水箱、水电磁阀、计算机、电阻箱、温度传感器、液位传感器和回水泵组成。耗功电阻浸在电阻箱中， 回水管通过回水泵一端与电阻箱连接，另一端与水箱连接；给水管通过水泵和电磁阀一端与电阻箱连接，另一端与水箱连接；电阻箱中还设有液位传感器和水温传感器；工业控制计算机的输入端与液位传感器和水温传感器电联接，工业控制计算机的输出端与水泵、回水泵和电磁阀电联接。通过调节循环水量达到水箱热平衡，设置水位、水温传感器实现自动补水和自动控制水流量。通过工业控制计算机自动监测水温，当电阻箱内水温度过高时，在工业控制计算机的控制下，由回水泵把电阻箱内的水，泵到水箱；同时开启电磁阀，由水泵把水箱内的水，泵到电阻箱。并有完善的水温报警、过流保护等措施。为了避免电加热器烧损，需要保证水位应该全部高于电加热器，因此需要对水箱的液位进行监控，水位低则自动补水。虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域内的熟练技术人员应当理解，这仅是举例说明，可以对这个实施方法作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。
权利要求
1.一种变矩器传动箱试验台，它用于变矩器传动箱性能试验和出厂试验，由柴油机作为动力源，驱动变矩器传动箱的泵轮旋转，通过柴油机调速改变变矩器传动箱的吸收功率; 由测功机作为负载，能量消耗于负载电阻上，通过调节测功机的励磁和负载电阻，测试变矩器传动箱的输出扭矩和转速。
2.根据权利要求1所述的一种变矩器传动箱试验台，其特征在于作为动力源的柴油机(1)与被试变矩器传动箱( 之间安装输入转速转矩传感器(3)，输入转速转矩传感器 (3)与柴油机(1)通过万向轴( 连接，输入转速转矩传感器( 与被试变矩器传动箱(5) 通过万向轴(4)连接；被试变矩器传动箱( 与两级减速齿轮箱(9)之间安装输出转速转矩传感器(7)，输出转速转矩传感器(7)与被试的变矩器传动箱( 通过万向轴(6)连接， 输出转速转矩传感器(7)与两级齿轮减速箱(9)通过万向轴(8)连接；两级减速齿轮箱(9) 与测功机交流发电机(11)之间通过万向轴(10)连接，测功机交流发电机(11)以耗功电阻为负载。
3.根据权利要求1所述的一种变矩器传动箱试验台，其特征在于测功机采用外置强迫通风机冷却、能够实现正反转测功的同步交流发电机，以满足传动箱进行换向试验需要。
4.根据权利要求1所述的一种变矩器传动箱试验台，其特征在于在变矩器传动箱输出与测功机输入之间设置两级减速齿轮箱，通过两级齿轮减速箱换挡、配合调节测功机的励磁电流和改变电枢电流进行调速，达到变矩器传动箱全功率测试要求。
5.根据权利要求1所述的一种变矩器传动箱试验台，其特征在于测功机吸收的能量以电能的形式输送到浸在电阻箱水中的耗功电阻，消耗能量，耗功电阻的控制为有级换档， 可通过计算机控制。
6.根据权利要求1所述的一种变矩器传动箱试验台，其特征在于耗功电阻采用水冷却，耗功电阻浸在电阻箱中，回水管通过回水泵一端与电阻箱连接，另一端与水箱连接；给水管通过水泵和电磁阀一端与电阻箱连接，另一端与水箱连接；电阻箱中还设有液位传感器和水温传感器；工业控制计算机的输入端与液位传感器和水温传感器电联接，工业控制计算机的输出端与水泵、回水泵和电磁阀电联接；设置了液位传感器和水温传感器实现对电阻箱自动补水和自动控制水流量，以保证水位高于耗功电阻，并达到电阻箱内水的热平衡；通过工业控制计算机自动监测水温，当电阻箱内水温度过高时，在工业控制计算机的控制下，由回水泵把电阻箱内的水，泵到水箱；同时开启电磁阀，由水泵把水箱内的水，泵到电阻箱。并有完善的水温报警、过流保护措施。
7.根据权利要求1所述的一种变矩器传动箱试验台，其特征在于检测项目主要包括检测扭矩、转速、温度、压力、流量等。扭矩、转速、压力、温度和流量等参数，先把测量值转换成电压值，再通过电压采集模块采集到工业控制计算机中；档位判断、换档输出、报警输出等采用开关量输入输出板进行采集和报警；柴油机转速控制通过开关量输出或D/A数字/ 模拟转换输出给调速器来实现，对于测功机转速的控制，通过微机D/A输出给PID比例积分微分控制仪，通过转速编码器速度反馈闭环控制来实现。
8.根据权利要求1所述的一种变矩器传动箱试验台，其特征在于测功机转速调节采用自动控制，通过分段PID比例积分微分调节器速度反馈闭环控制来达到稳定测功机转速的作用，其转速反馈量采自测功机的转速编码器，通过调节励磁电流来自动调节负载，控制输出转速；并有完善的测功机超速、短路、缺相、错相、励磁过流、励磁欠流、欠励和失励、电枢过流、误动作卸载保护措施。
9.根据权利要求1所述的一种变矩器传动箱试验台，其特征在于在变矩器传动箱输入端和输出端上分别安装了高精度转速转矩传感器。
10.根据权利要求1所述的一种变矩器传动箱试验台，其特征在于通过工业控制计算机控制，自动连续调节变矩器传动箱输入和输出转速和转矩，试验过程实时监控，由数据库完成试验数据实时记录、存储和输出。
全文摘要
本发明要解决的技术问题是提供一种变矩器传动箱试验台，它用于变矩器传动箱性能试验和出厂试验，具有结构简单、运用可靠、被试传动箱更换方便、性价比较高的优点。在动力源柴油机(1)与被试变矩器传动箱(5)之间安装输入转速转矩传感器(3)，在被试变矩器传动箱(5)与两级减速齿轮箱(9)之间安装输出转速转矩传感器(7)，由测功交流发电机(11)作为负载，测功机采用外置强迫通风机冷却、能够实现正反转测功的同步牵引发电机，以满足传动箱进行换向试验需要。
文档编号G01M13/02GK102338698SQ20101023938
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者刘和才, 姜正, 木京京, 李文勇, 王志刚 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司