王虎,魏存洋,單夢(mèng)杰
西安雙特智能傳動(dòng)有限公司 陜西西安 710119
商用車自動(dòng)變速器包含很多關(guān)鍵液壓總成部件,如油泵、主控閥、電磁閥、緩速器閥以及調(diào)壓閥等。這些泵閥在裝配到變速器前,都需要在泵閥下線測(cè)試臺(tái)進(jìn)行下線性能測(cè)試,只有性能測(cè)試合格的泵及閥體才會(huì)被裝配到變速器總成上。
自動(dòng)變速器的動(dòng)力傳遞依靠液壓?jiǎn)卧獙?shí)現(xiàn),液壓?jiǎn)卧械谋瞄y總成部件作為精密部件,其自身清潔度非常重要,清潔度不合格會(huì)將雜質(zhì)輸送到液壓?jiǎn)卧?,引起液壓?jiǎn)卧獎(jiǎng)幼骺?,最終造成自動(dòng)變速器質(zhì)量問(wèn)題,縮短變速器壽命。因此,在泵閥下線測(cè)試臺(tái)上增加清潔度檢測(cè)系統(tǒng),一方面使用潔凈油沖刷泵閥等被試件,另一方面在沖刷的同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被試件的清潔度,意義重大。
泵閥下線測(cè)試臺(tái)改造前的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。位于下方的150L油箱的油液,在測(cè)試臺(tái)工作泵的帶動(dòng)下,可同時(shí)實(shí)時(shí)供兩個(gè)測(cè)試區(qū)域的被測(cè)件測(cè)試循環(huán)使用,被試件的測(cè)試油液通過(guò)回油管路收回到油箱。該測(cè)試臺(tái)同時(shí)還設(shè)置有冷卻系統(tǒng),用于調(diào)節(jié)被測(cè)油液的溫度,設(shè)置有蓄能器、調(diào)壓閥等裝置,用于穩(wěn)定流量壓力,調(diào)節(jié)不同壓力。
圖1 臺(tái)架整體結(jié)構(gòu)
原測(cè)試臺(tái)在進(jìn)油及回油管路上設(shè)置了多個(gè)5μm濾芯,用于過(guò)濾油箱中油液中的雜質(zhì),通過(guò)定期更換濾芯的方式維持油箱中油液的清潔度。管路上的濾芯過(guò)濾能力有限,一段時(shí)間后隨著濾芯的堵塞油液中流量的通過(guò)率會(huì)下降,雜質(zhì)的逃逸率會(huì)增加,因此增加一種獨(dú)立的過(guò)濾系統(tǒng)實(shí)時(shí)過(guò)濾油箱油液非常重要。
此次改造主要實(shí)現(xiàn)如下兩部分內(nèi)容。
1)通過(guò)給油箱增加獨(dú)立的過(guò)濾系統(tǒng),替代之前測(cè)試臺(tái)管路上的多個(gè)單獨(dú)濾芯,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)過(guò)濾油箱中油液中的雜質(zhì),使油箱中油液始終保持非常潔凈的狀態(tài)。
2)通過(guò)在原測(cè)試臺(tái)被試件到油箱的回油管路上增加清潔度檢測(cè)裝置,并修改上位機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)位于回油管路經(jīng)過(guò)被試件的油液的清潔度。完成清潔度檢測(cè)的油液將回到油箱中。改造整體示意圖如圖2所示。
圖2 改造整體示意
清潔度測(cè)試執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。即在性能測(cè)試結(jié)束后,5min內(nèi)使用在線清潔度檢測(cè)儀檢測(cè)到從被試件流回到油箱的油液清潔度達(dá)到ISO4406標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的18 / 16 / 13清潔度等級(jí),即視為清潔度檢測(cè)合格。
此次改造,不改變?cè)行阅軠y(cè)試流程,只是在性能測(cè)試開(kāi)始時(shí)同步加入清潔度檢測(cè)流程,在性能測(cè)試結(jié)束后,加入判斷性能測(cè)試是否通過(guò),只有通過(guò)性能測(cè)試的被試件才會(huì)記錄清潔度檢測(cè)結(jié)果。測(cè)試流程示意圖如圖3。
圖3 測(cè)試流程示意
針對(duì)清潔度檢測(cè)系統(tǒng)中所涉及的裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選型。
1)選用某型號(hào)過(guò)濾設(shè)備,為三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng),粗濾器可以濾除大顆粒的雜質(zhì)以保護(hù)油泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn);強(qiáng)磁過(guò)濾器可吸附油液中鐵磁性顆粒;精密過(guò)濾器采用特殊濾材,具有過(guò)濾精度高,通油阻力小,納污容量大等特點(diǎn)。設(shè)備粗濾器、精濾器帶有聲光報(bào)警及自動(dòng)停機(jī)保護(hù)功能,濾油機(jī)在使用一段時(shí)間后,粗濾芯或精濾芯易被污染物堵塞造成濾筒壓力升高,如超過(guò)安全壓力,設(shè)備會(huì)有聲光報(bào)警并且自動(dòng)停機(jī),必須更換濾芯后方可繼續(xù)使用。
2)過(guò)濾設(shè)備原理如圖4所示。
圖4 過(guò)濾系統(tǒng)原理示意
3)技術(shù)參數(shù):最大流量100L/m i n;過(guò)濾精度3μm;過(guò)濾等級(jí),濾前≤NAS1638.10級(jí)情況下,經(jīng)循環(huán)過(guò)濾后,清潔度等級(jí)可滿足≤NAS1638.5級(jí)。
(1)清潔度檢測(cè)泵 選用MG300XK/DC24W磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵,采用直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力,電動(dòng)機(jī)軸端和稀土永磁的外磁環(huán)連接,驅(qū)動(dòng)齒輪泵工作。配置獨(dú)立的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)功能控制。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速可調(diào),具備測(cè)速和正反轉(zhuǎn)功能,噪聲低和體積小,與上位機(jī)聯(lián)接可實(shí)現(xiàn)智能控制,并能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作,特別適合頻繁啟停的工作場(chǎng)合。
(2)溢流閥 選用直動(dòng)式溢流閥(插入式),該閥體積小,結(jié)構(gòu)緊湊,流量特性好,噪聲小,壓力穩(wěn)定,廣泛應(yīng)用于小流量系統(tǒng)中。
(3)粗濾 選用型號(hào)為ZU-H10*30BOP過(guò)濾器,該過(guò)濾器安裝在清潔度檢測(cè)管路上,用來(lái)濾除待檢測(cè)油液中混入的大塊雜質(zhì),從而保護(hù)清潔度檢測(cè)儀內(nèi)部的液壓部件,過(guò)濾等級(jí)為30μm(清潔度檢測(cè)儀通常不檢測(cè)高于此過(guò)濾等級(jí)的顆粒污染物)。該過(guò)濾器設(shè)有壓差發(fā)信裝置,當(dāng)濾芯污染堵塞到進(jìn)出油口壓差為0.35MPa時(shí),即發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào),此時(shí)更換濾芯,以達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)安全的目的。該過(guò)濾器濾芯采用新型化纖過(guò)濾材質(zhì),具有過(guò)濾精度高、通油能力大、原始?jí)毫p失小及納污量大等優(yōu)點(diǎn)。
(4)清潔度檢測(cè)儀 選用德國(guó)HYDAC公司的CS1000系列,其原理是通過(guò)一個(gè)感光系統(tǒng)檢測(cè)含在油流中的污染顆粒物,按照顆粒物的直徑分類和計(jì)數(shù)??沙掷m(xù)監(jiān)測(cè)進(jìn)入的油液固體顆粒污染物粒子數(shù)量,可在屏幕選擇使用不同的清潔度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),比如NAS1638、ISO4406或SAE AS4059標(biāo)準(zhǔn),精度可達(dá)±1/2個(gè)ISO等級(jí),測(cè)量范圍為ISO 9/8/7(MIN)到ISO25/24/23(MAX)。可在自帶屏幕查看輸出結(jié)果,其連接線束可輸出4~20mA或0~10V模擬信號(hào);同時(shí)也輸出兩路開(kāi)關(guān)信號(hào)用于PLC或繼電器;同時(shí)也通過(guò)RS232、RS485等通信接口輸出結(jié)果,使用HYDAC公司開(kāi)發(fā)的HSI通信協(xié)議對(duì)其發(fā)送指令及解析結(jié)果。本次改造硬件采用RS485接口,通信方式為HSI協(xié)議,通過(guò)在原測(cè)試系統(tǒng)LABVIEW程序中增加串口通訊模塊與清潔度檢測(cè)儀通信。清潔度檢測(cè)裝置現(xiàn)場(chǎng)連接如圖5所示。
圖5 清潔度檢測(cè)裝置現(xiàn)場(chǎng)連接
微量泵(清潔度檢測(cè)泵)、清潔度檢測(cè)儀、粗濾壓差報(bào)警燈等都采用24V供電,供電接線示意圖如圖6所示。
圖6 控制系統(tǒng)硬件接線圖
微量泵的動(dòng)力使用直流變頻電動(dòng)機(jī),通過(guò)電動(dòng)機(jī)調(diào)頻旋鈕與溢流閥的配合,使輸入到清潔度檢測(cè)儀的持續(xù)待測(cè)油液流量穩(wěn)定到30~500mL/min的范圍內(nèi),并保持一個(gè)相對(duì)較高的油壓(500psi)。微量泵的啟動(dòng)通過(guò)一個(gè)帶燈的按鈕實(shí)現(xiàn)。
清潔度檢測(cè)儀與測(cè)試臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)之間的通信采用RS485串口通信,原測(cè)試臺(tái)工控機(jī)增加PCIE-RS485通訊板卡,清潔度檢測(cè)儀通過(guò)兩根線連接到通信板卡,實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與清潔度檢測(cè)儀的通信。
設(shè)置在粗濾上的壓差傳感器,其原理是一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān),在濾芯堵塞壓力達(dá)到一定值后,開(kāi)關(guān)閉合,點(diǎn)亮壓差報(bào)警燈,提醒用戶需要保養(yǎng)更換濾芯。
原測(cè)試臺(tái)的測(cè)試系統(tǒng)界面采用Labview程序,此次改造需要將上位機(jī)與清潔度檢測(cè)儀之間的控制和信息讀取集成到Labview程序中。
在Labview程序中增加VISA模塊并進(jìn)行配置,VISA模塊用于Labview與HYDACCS1000清潔度檢測(cè)儀進(jìn)行串口通訊,上位機(jī)Labview通過(guò)HYDAC公司開(kāi)發(fā)的HSI通信協(xié)議給CS1000設(shè)備發(fā)送指令,也通過(guò)HSI指令讀取檢測(cè)儀狀態(tài)及清潔度檢測(cè)結(jié)果。
修改Labview程序,測(cè)試界面增加開(kāi)始測(cè)試清潔度按鈕,在點(diǎn)擊按鈕后,按鈕關(guān)聯(lián)的邏輯為上位機(jī)發(fā)送HSI指令給CS1000,讀取設(shè)備狀態(tài)及清潔度結(jié)果。清潔度檢測(cè)儀將會(huì)反饋狀態(tài)和清潔度結(jié)果值給上位機(jī),上位機(jī)需要將相關(guān)值進(jìn)行提取,只保留設(shè)備狀態(tài)信息、ISO6μm、14μm及流量值顯示到測(cè)試界面,其余均不顯示。HSI指令設(shè)定為每1min發(fā)送一次,將發(fā)送次數(shù)也顯示到測(cè)試界面。
修改Labview程序,測(cè)試界面增加停止測(cè)試清潔度按鈕,在點(diǎn)擊按鈕后,停止發(fā)送HSI指令給CS1000。
修改Labview程序,增加記錄清潔度結(jié)果按鈕,在點(diǎn)擊數(shù)據(jù)記錄按鈕后,將當(dāng)前界面下ISO6μm,14μm結(jié)果及循環(huán)次數(shù)記錄到報(bào)表中指定位置。
改造完成后的Labview測(cè)試界面如圖7和圖8所示。
圖7 Labview測(cè)試界面
圖8 Labview測(cè)試界面
增加清潔度測(cè)試系統(tǒng)的泵閥測(cè)試臺(tái)改造完成后已交付生產(chǎn)部門(mén)正式運(yùn)行。過(guò)濾系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,可將150L油箱中的油液實(shí)時(shí)大流量過(guò)濾滿足供油清潔度要求,在使用潔凈油液沖刷泵閥等被試件后,被試件的清潔度很快能達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。新增加的清潔度檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,在泵閥測(cè)試臺(tái)測(cè)試性能的同時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被試件的清潔度,在清潔度測(cè)試完成后,可按照程序中或工藝流程中的規(guī)定,將測(cè)試結(jié)果記錄到測(cè)試報(bào)表中。此次改造,一方面通過(guò)提高油液潔凈度沖刷被試件,從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量,另一方面通過(guò)增加清潔度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),更好地監(jiān)測(cè)被試件的清潔度,將有問(wèn)題的被試件提前篩選出來(lái)。