一种双速齿轮传动装置变速切换时间测试方法与流程

本发明属于机械设备，具体涉及一种双速齿轮传动装置变速切换时间测试方法。

背景技术：

1、双速齿轮箱是一种单转速输入、两种转速输出、具有两种传动比的齿轮箱，该种齿轮箱常用在大、中型舰船上，可实现船舶巡航时低速柴油机与加速时高速燃机之间转速的切换。双速齿轮箱依靠两个齿腹式摩擦片离合器来实现两种速比的切换，而双速时间切换的快慢直接关系到舰船航速增减的快慢，进而影响舰船的使用性能，因此对齿轮传动装置离合器切换变速时间的精确测定进行研究具有重要意义。

2、目前齿轮传动装置离合器切换时间测定试验研究很少，主要通过仿真技术研究离合器切换过程。本发明提出一种双速齿轮传动装置离合器切换变速时间的精确试验测试方法，可实现双速齿轮传动装置中低速切高速离合器切换时间及高速切低速的离合器切换时间的准确测量，为离合器工作性能研究提供技术支撑。本发明设计了双速齿轮传动装置离合器切换时间测试机构和圆光栅测试系统。基于该测试机构和圆光栅测试系统，提出了双速齿轮传动装置离合器切换过程中主动轴和从动轴转速的精确计算方法及双速齿轮传动装置离合器切换时间计算方法，可有效的解决离合器切换时间测量精度不高的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双速齿轮传动装置变速切换时间测试方法。

2、一种双速齿轮传动装置变速切换时间测试方法，包括以下步骤：

3、步骤1：准备待测试的双速齿轮传动装置，布置双速齿轮传动装置变速切换时间测试系统；

4、所述双速齿轮传动装置变速切换时间测试系统包括调速电机、主动轴圆光栅、从动轴圆光栅；所述调速电机通过联轴器与双速齿轮传动装置的主动轴连接；所述主动轴圆光栅与双速齿轮传动装置的主动轴连接，用于测量主动轴转速；所述从动轴圆光栅与双速齿轮传动装置的从动轴连接，用于测量从动轴转速；

5、所述双速齿轮传动装置通过低速输出离合器、高速输出离合器的切换实现两种转速输出；启动调速电机后，当低速输出离合器、高速输出离合器均为脱开状态时，主动轴上的高速传动齿轮副空转，从动轴上的低速传动齿轮副空转，双速齿轮传动装置的输出轴转速为零；当低速输出离合器为结合状态，高速输出离合器为脱开状态时，调速电机通过主动轴上的低速传动齿轮副驱动从动轴上的低速传动齿轮副，实现双速齿轮传动装置的低速传动；当低速输出离合器为脱开状态，高速输出离合器为结合状态时，调速电机通过主动轴上的高速传动齿轮副驱动从动轴上的高速传动齿轮副，实现双速齿轮传动装置的高速传动；

6、步骤2：获取双速齿轮传动装置主动轴上的低速传动齿轮副的齿数z1、高速传动齿轮副的齿数z2；获取双速齿轮传动装置从动轴上的低速传动齿轮副的齿数z3、高速传动齿轮副的齿数z4；

7、步骤3：从动轴低速切高速离合器切换时间测试；

8、步骤3.1：使低速输出离合器为结合状态，高速输出离合器为脱开状态，调速电机通过主动轴上的低速传动齿轮副驱动从动轴上的低速传动齿轮副，实现双速齿轮传动装置的低速传动；

9、步骤3.2：将低速输出离合器切换为脱开状态，高速输出离合器切换为结合状态，啮合系统转速出现震荡，并逐渐趋于稳定；通过主动轴圆光栅、从动轴圆光栅分别获取主动轴转速变化曲线、从动轴转速变化曲线；

10、步骤3.3：在从动轴转速变化曲线的基础上，乘以传动比z4/z2，得到离合器切换后由实测从动轴理论计算得到的主动轴转速曲线，该理论主动轴转速曲线与实测的主动轴转速变化曲线的交点即为离合器切换完成的瞬间；

11、步骤3.4：在从动轴转速变化曲线的基础上，乘以传动比z3/z1，得到离合器切换前由实测从动轴理论计算得到的主动轴转速曲线，在离合器切换前该理论主动轴转速曲线与实测的主动轴转速变化曲线应重合，两条曲线分离的节点即为离合器切换开始的瞬间；

12、步骤3.5：将离合器切换完成的瞬间减去离合器切换开始的瞬间，即为低速切高速离合器的切换时间；

13、步骤4：从动轴高速切低速离合器切换时间测试；

14、步骤4.1：使低速输出离合器为脱开状态，高速输出离合器为结合状态，调速电机通过主动轴上的高速传动齿轮副驱动从动轴上的高速传动齿轮副，实现双速齿轮传动装置的高速传动；

15、步骤4.2：将低速输出离合器切换为结合状态，高速输出离合器切换为脱开状态，啮合系统转速出现震荡，并逐渐趋于稳定；通过主动轴圆光栅、从动轴圆光栅分别获取主动轴转速变化曲线、从动轴转速变化曲线；

16、步骤4.3：在从动轴转速变化曲线的基础上，乘以传动比z4/z2，得到离合器切换前由实测从动轴理论计算得到的主动轴转速曲线，该理论主动轴转速曲线与实测的主动轴转速变化曲线的交点即为离合器开始切换的瞬间；

17、步骤4.4：在从动轴转速变化曲线的基础上，乘以传动比z3/z1，得到离合器切换后由实测从动轴理论计算得到的主动轴转速曲线，在离合器切换完成后该理论主动轴转速曲线与实测的主动轴转速变化曲线应重合，两条曲线结合的节点即为离合器切换完成的瞬间；

18、步骤4.5：将离合器切换完成的瞬间减去离合器切换开始的瞬间，即为高速切低速离合器的切换时间。

19、进一步地，所述主动轴圆光栅、从动轴圆光栅测量主动轴、从动轴转速的方法具体为：

20、圆光栅一周共n条光栅，每转过一条光栅产生一个正弦波；采集光栅信号，得到与转速成比例的正弦波信号数据，根据采样频率、单个正弦波包含的采样点数和光栅线数计算圆光栅每转一圈的瞬时速度，得到主动轴、从动轴精确转速；

21、

22、其中，rm为与圆光栅连接的轴的转速；fsa为采集光栅信号的采样频率；p为单个正弦波包含的采样点数。

23、本发明的有益效果在于：

24、本发明提出了一种双速齿轮传动装置变速切换时间测试方法，实现双速齿轮传动装置中低速切高速离合器切换时间测量及高速切低速的离合器切换时间测量，为离合器工作性能研究提供技术支撑。本发明设计了双速齿轮传动装置变速切换时间测试系统和圆光栅测试系统，提出了双速齿轮传动装置离合器切换过程主、从动轴转速计算方法及双速齿轮传动装置离合器切换时间计算，可通过试验有效解决双速离合器切换时间精确测量的问题。

技术特征：

1.一种双速齿轮传动装置变速切换时间测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双速齿轮传动装置变速切换时间测试方法，其特征在于：所述主动轴圆光栅(5)、从动轴圆光栅(6)测量主动轴、从动轴转速的方法具体为：

技术总结
本发明属于机械设备技术领域，具体涉及一种双速齿轮传动装置变速切换时间测试方法。本发明设计了双速齿轮传动装置变速切换时间测试系统和圆光栅测试系统，提供了双速齿轮传动装置离合器切换过程主、从动轴转速计算方法及双速齿轮传动装置离合器切换时间计算方法，可通过本发明提供的试验实现双速齿轮传动装置中低速切高速离合器切换时间测量及高速切低速的离合器切换时间测量，有效解决了双速离合器切换时间精确测量的问题，为离合器工作性能研究提供技术支撑。

技术研发人员：张润博,田昊,左晓镭,陈逍,王双兴
受保护的技术使用者：哈尔滨广瀚动力传动有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13