變速器機械封閉試驗臺自動化改造設(shè)計解析

孫聰 宋世歡

摘? ?要：作為汽車傳動系統(tǒng)關(guān)鍵組成，汽車變速器性能會與傳動系統(tǒng)性能有直接關(guān)聯(lián)。為保證汽車正常行駛體驗，會通過對變速器試驗臺的運用，對變速器性能展開測試與試驗研究，進而為變速器結(jié)構(gòu)調(diào)整與性能提升提供數(shù)據(jù)支持。通過對變速器基本情況的分析，對變速器機械封閉試驗臺自動化改造設(shè)計展開深層次探究，期望能夠為自動化機械封閉試驗臺設(shè)計與應(yīng)用提供一定啟示。

關(guān)鍵詞：液壓加載系統(tǒng)? 自動化改造? 變速器? 改造設(shè)計

中圖分類號：U260? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（a）-0062-02

汽車變速器主要用于車輪行駛速度變速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)，是保證汽車發(fā)動機性能發(fā)揮質(zhì)量的重要設(shè)備。在汽車行駛時，可通過對變速器的運用，使車輪與發(fā)動機件產(chǎn)生多種變速比，能夠通過換擋確保發(fā)動機始終保持最佳動力性能狀態(tài)。

1? 變速器機械封閉試驗臺自動化改造策略

1.1 原理分析

機械封閉式試驗臺由傳統(tǒng)系連接件、拖動電機以及傳動箱等幾部分所組成，在進行試驗過程中，會遵照幾步，逐步展開測試：（1）啟動拖動電機，帶動傳動部件、試驗變速器進行運轉(zhuǎn);（2）當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)額定轉(zhuǎn)速之后，向加載器中輸入油壓，進行加載器加載;（3）當(dāng)加載到額定載荷時，系統(tǒng)會逐漸趨于穩(wěn)定，變速器壽命試驗也會逐步展開。按照相應(yīng)規(guī)范，檔位測試時間是根據(jù)循環(huán)次數(shù)進行確定的，強調(diào)每次單試驗時間不會超過2h，如果超過時間，需要停車換擋再進行操作。

1.2 試驗臺問題

改造前試驗臺主要存在幾個方面的問題：（1）拖動電機轉(zhuǎn)速不達(dá)標(biāo)。因為運用的是普通異步交流電機，可進行轉(zhuǎn)速試驗存在限制，所以無法對試驗轉(zhuǎn)速展開精準(zhǔn)調(diào)節(jié);（2）加載器壓力主要以手動控制模式為主，在液壓油溫度發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)矩也隨之發(fā)生了改變，需要手動進行轉(zhuǎn)矩調(diào)整，人員工作量相對較大;（3）試驗時間以及檔位數(shù)據(jù)需要由人工進行記錄，人員工作勞動強度較大，很容易會引起試驗管理方面問題。

1.3 改造總體規(guī)劃

為妥善解決試驗臺問題，設(shè)計人員決定對試驗臺實施自動化改造。為保證試驗臺運行自動化水平，在改造時會通過幾項設(shè)計，達(dá)到預(yù)期改造目標(biāo)：（1）對變頻電機、變頻器展開運用，做好試驗轉(zhuǎn)速調(diào)控;（2）用PLC輸出電壓對液壓比例閥展開控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)手動調(diào)壓閥，實現(xiàn)自動化扭矩控制;（3）做好測控軟件設(shè)計與運用，對整體系統(tǒng)展開科學(xué)控制，實現(xiàn)自動記錄、檔位提示以及試驗時間計時功能，確保試驗管理可以得到有效規(guī)范，試驗系統(tǒng)自動化水平可以得到顯著提升。

2? 變速器機械封閉試驗臺自動化改造設(shè)計

2.1 硬件部分

（1）變頻電氣系統(tǒng)。按照改造規(guī)劃思路，會通過對75kW交流異步變頻電機的運用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機，而變頻器會通過對特定品牌設(shè)備的運用，滿足轉(zhuǎn)速調(diào)控各項要求。（2）液壓加載系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)在運作過程中，在其內(nèi)容會形成壓力差，是構(gòu)成加載心軸加載力矩重要內(nèi)容，所以在進行力矩調(diào)節(jié)時，可通過對油壓數(shù)值展開調(diào)整的方式，做好負(fù)載轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)，達(dá)到預(yù)期自動化扭矩控制效果。（3）測控系統(tǒng)。測控系統(tǒng)主要包括上位工控機以及下位機PLC兩部分所組成，其中PLC采用特定品牌公司所生產(chǎn)設(shè)備，工控機選用某知名品牌工控機設(shè)備。兩者之間通訊，會通過對特定品牌通訊協(xié)議的使用，完成一系列通訊控制。在系統(tǒng)中，在PLC控制變頻器系統(tǒng)支持下，工控機可自動對變頻電機展開啟動、停止以及速度調(diào)節(jié)等操作，在試驗系統(tǒng)轉(zhuǎn)速達(dá)到相應(yīng)要求之后，工控機會自動獲取當(dāng)時試驗轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)。如果試驗轉(zhuǎn)矩與設(shè)定轉(zhuǎn)矩存在差異，需要運用PLC模擬信號輸出端電壓信號控制比例閥，對液壓加載器內(nèi)油壓展開調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)對試驗轉(zhuǎn)矩的有效控制。此外，還需運用其展開數(shù)據(jù)采集、儲存以及試驗計時等一系列操作。

2.2 軟件部分

2.2.1 軟件設(shè)計方案

在啟動測控程序之后，操作人員會將變速器試驗規(guī)范、檔位信息等數(shù)據(jù)輸入到其中，自動完成試驗流程設(shè)計。在試驗流程建設(shè)完成后，會由存儲、自動控制循環(huán)以及計時循環(huán)和數(shù)據(jù)采集等四個模塊，對試驗過程展開控制，而各模塊之間信息傳輸以及通訊，會在消息隊列機制支持下完成。

2.2.2 程序設(shè)計

（1）試驗流程設(shè)計：按照設(shè)計方案規(guī)劃，在進行試驗流程設(shè)計時，會通過輸入變速器試驗規(guī)范與變速器單位信息兩種二維表完成流程設(shè)置，并會將生成數(shù)據(jù)存儲到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫之中，以供后續(xù)程序自控過程中展開參數(shù)獲取。輸入數(shù)據(jù)，主要有試驗轉(zhuǎn)矩、試驗時間以及試驗轉(zhuǎn)速等。此外，會及時對試驗信息展開記錄，并會在各檔位試驗結(jié)束后，及時進行試驗流程表數(shù)據(jù)庫信息更新操作，能夠保證數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息時效性與真實性，可將檔位試驗時間以及其他狀況真實描述出來，能夠為試驗高質(zhì)量管理工作開展提供有利支持。（2）自動控制循環(huán)設(shè)計：控制循環(huán)重點功能在于對轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩展開實時監(jiān)控，所以會按照超時事件方式，在規(guī)定時間內(nèi)，在事件結(jié)果內(nèi)沒有出現(xiàn)其他事件時，自動展開超時事件，進而對事件發(fā)生時試驗臺運行狀況展開檢測，確定此時傳感器轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩數(shù)值，以通過比較分析，確定額定數(shù)值設(shè)置范圍。在完成超時事件數(shù)值與設(shè)定試驗轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩數(shù)值比較后，會生成相應(yīng)控制量對下位機PLC實施輸出控制。（3）計時循環(huán)設(shè)計：在進行計時循環(huán)設(shè)計過程中，會按照試驗流程設(shè)定試驗時間，對試驗系統(tǒng)啟停展開控制。系統(tǒng)可采用定時循環(huán)結(jié)構(gòu)模式，利用固定可控循環(huán)時間，保證計時操作精準(zhǔn)性。在程序內(nèi)，啟動計時操作是在轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩達(dá)到試驗設(shè)定后置位時開始的，每次循環(huán)時間增加較為規(guī)律，一次增加在1秒左右。在時間增加到和設(shè)定試驗時間相同數(shù)值時，會出現(xiàn)停車事件。自動控制循環(huán)在接到事件相關(guān)信息之后，會及時發(fā)出停車指令，停止展開試驗臺操作。（4）數(shù)據(jù)采集設(shè)計：工控機和數(shù)據(jù)采集模塊之間，會通過對相應(yīng)協(xié)議的運用完成信息通訊。在實際進行通訊時，工控機會向采集模塊發(fā)動字符串，而模塊在接收到模塊之后，會自動將字符串傳輸?shù)较鄳?yīng)通道之中。通道共有8條，其中1-4主要傳輸溫度信息;5-6主要傳輸壓力信息;7-8主要傳輸振動信息。通過對字符串的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換與拆分，可以準(zhǔn)確獲得傳感器各項數(shù)據(jù)信息。（5）數(shù)據(jù)顯示與存儲：此部分設(shè)計主要用于試驗臺運行狀態(tài)參數(shù)以及相應(yīng)數(shù)據(jù)顯示與儲存，強調(diào)不僅要對實時數(shù)據(jù)信息展開存儲與顯示，同時還要對歷史信息進行記錄，應(yīng)通過對不同使其數(shù)據(jù)信息的對比與分析，確定試驗臺各項性能是否得到切實優(yōu)化，試驗系統(tǒng)操作性能是否達(dá)到了最佳，進而為變速器自動化檢驗奠定扎實基礎(chǔ)，保證變速器測試結(jié)果可信度與精準(zhǔn)度。

3? 結(jié)語

經(jīng)過改造之后，試驗臺轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)了自動控制，數(shù)據(jù)采集以及處理操作也開始執(zhí)行自動化模式，原有系統(tǒng)所存在的操作不便問題得到了妥善解決，實驗測試效率得到了顯著提升。由于本文所述試驗臺自動化設(shè)計未必適合所有試驗臺改造，所以改造設(shè)計人員在具體進行設(shè)計時，需要做好試驗臺具體運行狀況調(diào)查與分析，并要按照分析結(jié)果以及變速器檢測目標(biāo)，制定出可行性較高的改造設(shè)計方案，以為最終改造設(shè)計質(zhì)量提供可靠保障。

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