液压机械无级变速装置离合器试验台架的制作方法
【专利摘要】一种液压机械无级变速装置离合器试验台架，包括台架本体和工控机，所述台架本体包括动力系统、试验箱和负载系统，所述工控机包括传感测量系统和辅助控制系统；所述工控机通过辅助控制系统对动力系统、试验箱和负载系统的控制实现各工况的模拟，并且通过传感测量系统测量待测离合器在各种工况下的参数值。有益效果：1、本发明既能进行理论检测也能进行试验验证■’2、主、辅变频器之间通过能量回收系统实现能量的回馈，实现系统的节能减排；3、转速传感器采用光电编码器，转矩传感器采用输出为脉冲量的传感器，采用光电隔离方法解决电气设备与传感器的干扰问题。
【专利说明】液压机械无级变速装置离合器试验台架
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种试验台架，特别提供了一种液压机械无级变速装置离合器试验台 架。
【背景技术】
[0002]离合器是车辆传动系统的重要装置，用来实现传动系统动力的接合和分离。离合 器性能在保证车辆传动系统负载的能力，车辆起步及换挡的平稳性以及驾驶安全性方面具 有重要的作用。
[0003] 液压机械无级变速装置在各档位间是自动切换的，因此需要具有可控离合功能的 离合器。由于变速器中有润滑油液，故选用多片湿式离合器，根据不同的需要，通过控制比 例压力阀或电磁换向阀的液压油压实现离合器外毂和内毂的结合和分离。
[0004] 为研究湿式离合器的工作特性，除了从理论分析做一些基础性研究外，还必须通 过试验验证理论的正确性,有必要研制出一种多功能的离合器综合性能试验。该试验台架 具有自动化程度高、功能齐全、耗能低、安全可靠的特点，有效地弥补离合器试验台架领域 的不足。
[0005] 目前，现有的离合器试验台架多采用飞轮的不同组合模拟车辆的转动惯量，采用 磁粉制动器模拟道路的阻力矩，该方式存在更换试件繁琐，能源浪费严重等特点。
【发明内容】
[0006] 发明目的：本发明的目的是为了解决现有离合器试验台架中更换试件繁琐和能源 浪费严重的问题；本发明提供一种能够模拟真实工况并具有节能效果的液压机械无级变速 装置离合器试验台架。
[0007] 技术方案：一种液压机械无级变速装置离合器试验台架，包括台架本体和工控 机，所述台架本体包括动力系统、试验箱和负载系统，所述工控机包括传感测量系统和辅助 控制系统；所述动力系统包括发动机系统和电机驱动系统；所述负载系统包括磁粉制动器 和辅助电机驱动系统；所述试验箱包括待测离合器、第一齿轮副、第二齿轮副、电液伺服控 制系统、伺服作用油缸和压力传感器；所述第一齿轮副连接发动机系统与待测离合器的内 毂，所述第二齿轮副连接待测离合的外毂与负载系统，所述待测离合器的外毂连接有外毂 固定环，所述电液伺服控制系统通过伺服作用油缸控制待测离合器的接合或者分离；所述 压力传感器将待测离合器接合时的压力信号反馈给电液伺服控制系统；所述电机驱动系统 包括主电机、主变频器、主离合器和主飞轮组，所述工控机通过主变频器控制主电机，主电 机通过主离合器将动力传递给主飞轮组，所述主飞轮组与待测离合器的内毂连接；所述辅 助电机驱动系统包括辅变频器、辅电机、辅离合器和辅飞轮组，所述工控机通过辅变频器控 制辅电机，辅电机通过辅离合器将阻力传递给辅飞轮组形成负载，磁粉制动器的阻力同样 通过辅飞轮组形成负载；所述工控机通过辅助控制系统对动力系统、试验箱和负载系统的 控制实现各工况的模拟，并且通过传感测量系统测量待测离合器在各种工况下的参数值。
[0008] 本发明设有两种动力系统和两种负载系统可供选择。动力系统包括发动机系统和 电机驱动系统，电机驱动系统可以作为理论检测使用，发动机系统可以作为试验验证使用； 所述负载系统包括磁粉制动器和辅助电机驱动系统，辅助电机驱动系统可以作为理论检测 使用，磁粉制动器可作为试验验证使用。
[0009] 当待测离合器的外毂通过外毂固定环锁止,待测离合器为单制动模式。
[0010] 当第一齿轮副和第二齿轮副分离时，选择电机驱动系统作为动力源，此时试验台 模拟运行工况。主电机由主变频器控制，当主离合器接合时，主电机带动主飞轮组将动力传 递给待测离合器主动片，此时，主飞轮组模拟发动机至传动系转动惯量，通过转速、转矩传 感器测量接合过程待测离合器主动片转速、转矩的变化情况。
[0011]当第一齿轮副啮合、第二齿轮副分离时，选择发动机系统作为动力源，此时试验台 进行真实工况的检测。发动机直接将动力传递给待测离合器主动片，由于发动机从启动到 稳定模拟的工况与实际情况相符合。
[0012] 当待测离合器的外毂固定环脱离，待测离合器为双制动模式。此时第一齿轮副分 离，第二齿轮副接合，选择电机驱动系统作为动力源，辅助电机驱动系统作为阻力加载装 置，此时试验台模拟双端离合器运行的工作模式，通过主、辅电机模拟待测离合器内、外毂 的接合。主电机由主变频器控制，当主离合器接合时，主电机带动主飞轮组将动力传递给待 测离合器主动片，此时，主飞轮组模拟发动机至传动系转动惯量，通过转速、转矩传感器测 量接合过程待测离合器主动片转速、转矩的变化情况。辅电机由辅变频器控制，当辅离合器 接合时，辅电机带动辅飞轮组将动力传递给待测离合器从动片，此时，辅飞轮组模拟传动系 至车轮转动惯量，通过转速、转矩传感器测量接合过程待测离合器从动片转速、转矩的变化 情况。当待测离合器主、从动片达到稳定状态时，通过磁粉制动器进行制动，通过转速、转矩 传感器测量接合过程待测离合器从动片转速、转矩的变化情况。
[0013] 主变频器与辅变频器之间设有能量回收系统。主变频器控制主电机，辅变频器控 制辅电机，主变频器和辅变频器由能量回收系统统一控制，在"驱动-加载"系统中形成一 个能量内部循环，减少能量消耗。
[0014] 采用"共直流母线"技术，将两变频系统的直流端连接起来，使辅电机吸收的功率 通过能量回收系统传输到主电机中，利用循环功率，减少了对电网的能源需求。主、辅离合 器采用电磁离合器，保证试验装置动力和阻力的平稳加载。主、辅飞轮组模拟发动机至传动 系以及传动系至车轮的转动惯量。
[0015] 电网电能经整流单元输出直流电源，并作为公共直流母线为逆变单元提供直流电 压。直流电压经逆变单元输出交流电，为交流变频电机供电。试验系统中主电机处于供电 状态，消耗电能；辅电机处于发电状态，产生电能。加载电机产生的电能经过逆变单元转换 为直流电压，直流电压经直流母线又提供给驱动电机使用，以达到节能目的，并保证电网的 基本稳定。
[0016] 所述待测离合器的内毂和外毂分别连接有转速传感器和转矩传感器，转速传感器 采用光电编码器，转矩传感器采用输出为脉冲量的传感器，采用单独直流电源给转矩传感 器供电，转矩传感器输出信号经光电隔离。这样的设计既保证传感器有较好的信号质量，也 能保证试验台电控系统其它部分不受干扰。
[0017] 所述待测离合器的摩擦副上安装有红外温度传感器。实现对离合器表面温度的非 接触测量。
[0018]有益效果：1、本发明既能进行理论检测也能进行试验验证；2、主、辅变频器之间 通过能量回^系统实现能量的回馈，实现系统的节能减排；3、转速传感器采用光电编码器， 转矩传感器采用输出为脉冲量的传感器，采用光电隔离方法解决电气设备与传感器的千扰 问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明结构原理图； 图2为本发明能量回馈原理图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0021] 如图1所示，一种液压机械无级变速装置离合器试验台架，包括台架本体和工控 机，所述台架本体包括动力系统、试验箱和负载系统，所述工控机包括传感测量系统和辅助 控制系统；所述动力系统包括发动机系统和电机驱动系统；所述负载系统包括磁粉制动器 和辅助电机驱动系统；所述试验箱包括待测离合器、第一齿轮副、第二齿轮副、电液伺服控 制系统、伺服作用油缸和压力传感器；所述第一齿轮副连接发动机系统与待测离合器的内 毂，所述第二齿轮副连接待测离合的外毂与负载系统，所述待测离合器的外毂连接有外毂 固定环，所述电液伺服控制系统通过伺服作用油缸控制待测离合器的接合或者分离；所述 压力传感器将待测离合器接合时的压力信号反馈给电液伺服控制系统；所述电机驱动系统 包括主电机、主变频器、主离合器和主飞轮组，所述工控机通过主变频器控制主电机，主电 机通过主离合器将动力传递给主飞轮组，所述主飞轮组与待测离合器的内毂连接；所述辅 助电机驱动系统包括辅变频器、辅电机、辅离合器和辅飞轮组，所述工控机通过辅变频器控 制辅电机，辅电机通过辅离合器将阻力传递给辅飞轮组形成负载，磁粉制动器的阻力同样 通过辅飞轮组形成负载；所述工控机通过辅助控制系统对动力系统、试验箱和负载系统的 控制实现各工况的模拟，并且通过传感测量系统测量待测离合器在各种工况下的参数值。 [0022] 本发明设有两种动力系统和两种负载系统可供选择。动力系统包括发动机系统和 电机驱动系统，电机驱动系统可以作为理论检测使用，发动机系统可以作为试验验证使用； 所述负载系统包括磁粉制动器和辅助电机驱动系统，辅助电机驱动系统可以作为理论检测 使用，磁粉制动器可作为试验验证使用。
[0023]当待测离合器的外毂通过外毂固定环锁止，待测离合器为单制动模式。
[0024] 当第一齿轮副和第二齿轮副分离时，选择电机驱动系统作为动力源，此时试验台 模拟运行工况。主电机由主变频器控制，当主离合器接合时，主电机带动主飞轮组将动力传 递给待测离合器主动片，此时，主飞轮组模拟发动机至传动系转动惯量，通过转速、转矩传 感器测量接合过程待测离合器主动片转速、转矩的变化情况。
[0025]当第一齿轮副啮合、第二齿轮副分离时，选择发动机系统作为动力源，此时试验台 进行真实工况的检测。发动机直接将动力传递给待测离合器主动片，由于发动机从启动到 稳定模拟的工况与实际情况相符合。
[0026] 当待测离合器的外毂固定环脱离，待测离合器为双制动模式。此时第一齿轮副分 离，第二齿轮副接合，选择电机驱动系统作为动力源，辅助电机驱动系统作为阻力加载装 置，此时试验台模拟双端离合器运行的工作模式，通过主、辅电机模拟待测离合器内、外毂 的接合。主电机由主变频器控制，当主离合器接合时，主电机带动主飞轮组将动力传递给待 测离合器主动片，此时，主飞轮组模拟发动机至传动系转动惯量，通过转速、转矩传感器测 量接合过程待测离合器主动片转速、转矩的变化情况。辅电机由辅变频器控制，当辅离合器 接合时，辅电机带动辅飞轮组将动力传递给待测离合器从动片，此时，辅飞轮组模拟传动系 至车轮转动惯量，通过转速、转矩传感器测量接合过程待测离合器从动片转速、转矩的变化 情况。当待测离合器主、从动片达到稳定状态时，通过磁粉制动器进行制动，通过转速、转矩 传感器测量接合过程待测离合器从动片转速、转矩的变化情况。
[0027] 主变频器与辅变频器之间设有能量回收系统。主变频器控制主电机，辅变频器控 制辅电机，主变频器和辅变频器由能量回收系统统一控制，在"驱动-加载"系统中形成一 个能量内部循环，减少能量消耗。
[0028] 采用"共直流母线"技术，将两变频系统的直流端连接起来，使辅电机吸收的功率 通过能量回收系统传输到主电机中，利用循环功率，减少了对电网的能源需求。主、辅离合 器采用电磁离合器，保证试验装置动力和阻力的平稳加载。主、辅飞轮组模拟发动机至传动 系以及传动系至车轮的转动惯量。
[0029] 如图2所示，电网电能经整流单元输出直流电源，并作为公共直流母线为逆变单 元提供直流电压。直流电压经逆变单元输出交流电，为交流变频电机供电。试验系统中主 电机处于供电状态，消耗电能；辅电机处于发电状态，产生电能。加载电机产生的电能经过 逆变单元转换为直流电压，直流电压经直流母线又提供给驱动电机使用，以达到节能目的， 并保证电网的基本稳定。
[0030] 所述待测离合器的内毂和外毂分别连接有转速传感器和转矩传感器，试验台进行 试验的过程中，当待测离合器接合瞬间，会出现转矩的突变，对系统的可靠性是一大威胁。 为解决电气设备与传感器的干扰问题，转速传感器采用光电编码器，转矩传感器采用输出 为脉冲量的传感器，采用单独直流电源给转矩传感器供电，转矩传感器输出信号经光电隔 离。这样的设计既保证传感器有较好的信号质量，也能保证试验台电控系统其它部分不受 干扰。
[0031] 电液伺服控制系统是离合器加压系统，由工控机控制，根据压力传感器反馈信号， 实现对离合器接合过程接合压力的控制。所述待测离合器的摩擦副上安装有红外温度传感 器。实现对离合器表面温度的非接触测量。
[0032] 将待测离合器及啮合齿轮放在封闭的试验箱内，以保证试验的安全。变速箱与主、 辅飞轮组后用转矩传感器和转速传感器实现对离合器内、外毂的转矩、转速的实时测量。 主、辅飞轮组是试验台惯量装置，通过调整飞轮轴的档位挂接，方便实现12种惯量档位的 组合。同时，可调整负载电机的工作模式来实现电惯量模拟，从而使实验台的惯量模拟实现 无级调速。
[0033] 工控机基于Labview进行系统测试数据处理和控制，通过传感测控系统检测试验 台架的信号，并将信号进行推理分析，并通过辅助控制系统完成对试验台架的控制，冷却润 滑系统保证试验台架的正常运行。
【权利要求】
1. 一种液压机械无级变速装置离合器试验台架，包括台架本体和工控机，所述台架本 体包括动力系统、试验箱和负载系统，所述工控机包括传感测量系统和辅助控制系统；其特 征在于：所述动力系统包括发动机系统和电机驱动系统；所述负载系统包括磁粉制动器和 辅助电机驱动系统；所述试验箱包括待测离合器、第一齿轮副、第二齿轮副、电液伺服控制 系统、伺服作用油缸和压力传感器；所述第一齿轮副连接发动机系统与待测离合器的内毂， 所述第二齿轮副连接待测离合的外毂与负载系统，所述待测离合器的外毂连接有外毂固定 环，所述电液伺服控制系统通过伺服作用油缸控制待测离合器的接合或者分离；所述压力 传感器将待测离合器接合时的压力信号反馈给电液伺服控制系统；所述电机驱动系统包括 主电机、主变频器、主离合器和主飞轮组，所述工控机通过主变频器控制主电机，主电机通 过主离合器将动力传递给主飞轮组，所述主飞轮组与待测离合器的内毂连接；所述辅助电 机驱动系统包括辅变频器、辅电机、辅离合器和辅飞轮组，所述工控机通过辅变频器控制辅 电机，辅电机通过辅离合器将阻力传递给辅飞轮组形成负载，磁粉制动器的阻力同样通过 辅飞轮组形成负载；所述工控机通过辅助控制系统对动力系统、试验箱和负载系统的控制 实现各工况的模拟，并且通过传感测量系统测量待测离合器在各种工况下的参数值。
2. 根据权利要求1所述的液压机械无级变速装置离合器试验台架，其特征在于：主变 频器与辅变频器之间设有能量回收系统。
3. 根据权利要求1所述的液压机械无级变速装置离合器试验台架，其特征在于：所述 待测离合器的内毂和外毂分别连接有转速传感器和转矩传感器，转速传感器采用光电编码 器，转矩传感器采用输出为脉冲量的传感器，采用单独直流电源给转矩传感器供电，转矩传 感器输出信号经光电隔离。
4. 根据权利要求1所述的液压机械无级变速装置离合器试验台架，其特征在于：所述 待测离合器的摩擦副上安装有红外温度传感器。
【文档编号】G01M13/02GK104215452SQ201410442494
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】朱镇, 高翔, 潘道远, 夏长高, 商高高, 韩江义, 朱或, 韩梅梅, 闫成 申请人:江苏大学