專利名稱：大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及實驗仿真系統，特別是涉及可以在傳動裝置進行臺架測試施加大功率負載的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統。
背景技術：
考核傳動裝置特別是采用液力綜合傳動裝置的車輛，在復雜路況(或海況)及上下坡、左右傾斜時，傳動裝置的各個液力元件的性能、液壓系統的供油平衡、各個部件的潤滑等能否滿足設計要求，是十分必要和關鍵的環節。當車輛或者特種車輛戰車在變角度、角加速度的運動狀況下，油液對油路的沖擊是否會造成滲漏；油路的薄弱環節何在；各部件的機械性能、效率及可靠性是否經受得住惡劣海況的沖擊，等等問題的解決，全憑理論設計或實車測試是不夠的，必須借助于臺架試驗，提供設計和改進的數據，加快研制進度。國際上，發達國家建有傳動傾斜試驗臺，考核傳動裝置在各種傾斜路況和海況下供油、潤滑系統的工作狀態和總體匹配性能。但其產品造價高昂，并且無法在傳動傾斜試驗臺上加載大功率負載。迄今為止，國內只能通過實際跑車試驗對傳動裝置進行考核，這種辦法常出現數據參數不完整，故障無法再現，故障原因很難判斷，故障排除困難。特別地，特種車輛傳動裝置設計較為復雜，某些特種車輛甚至含陸上和水上兩套傳動裝置，因此其供油、潤滑系統的正常工作和系統散熱設計難度很大。若沒有相應的試驗手段充分對傳動裝置進行不同路況和海況的模擬實驗，實車試驗尤其是海上試驗的風險和難度將非常大。隨著新型車輛研制周期越來越短，對傳動裝置的可靠性要求越來越高，盡快建立傳動系統的傾斜試驗臺，用試驗臺模擬傳動裝置各種傾斜路面下的受力及工作狀況，對其性能進行臺架測試，對液力綜合傳動裝置的深入研究提供試驗依據，意義非常重要。因此，存在對一種可以在傳動裝置進行臺架測試施加大功率負載的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統的需要。

發明內容
針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統，包括電液隨動試驗平臺，電液加載子系統和測試子系統，其特征在于:電液隨動試驗平臺可以進行側傾、前傾和升沉運動，能夠帶動電液加載子系統、被試的傳動裝置以及測試子系統，以一定幅值和頻率搖擺運動或靜止不動，模擬各種傾斜路況和海況；電液加載子系統，用于將機械能轉換為液壓能來對被試的傳動裝置進行加載；和測試子系統，包括上位機和下位機，上位機安裝在電液隨動試驗平臺上并與電液隨動試驗平臺一起搖擺運動；下位機用于采集數據并顯示，其安放于控制室；上位機與下位機之間采用一根雙絞線實現以太網的數據傳輸。所述的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統包括:搖擺平臺，用于模擬各種路面和海況上的車輛或船艦；伺服液壓系統，用于為搖擺臺施加搖擺動力；動力電機，用于對被試的傳動裝置正向動力輸入；離合器，用于將動力電機的動力接合到被試的傳動裝置或者切斷傳遞到傳動裝置的動力；液壓泵和液壓馬達，共同為實現搖擺臺上下動力柔性傳遞；電渦流測功機，用于經液壓泵和液壓馬達對被試的傳動裝置加載以模擬車輛行駛中的阻力；變頻器組，用于進行變頻控制及功率反饋以控制動力輸入和加載；減速箱，設置于液壓泵和被試的傳動裝置之間，用于液壓泵和被試的傳動裝置之間的速度匹配；液壓油源，為電液隨動試驗平臺和電液加載子系統提供液壓油；和測試子系統，用于對大功率傳動裝置傾斜路況模擬進行數據采集及分析。所述的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統中，所述電液隨動試驗平臺可以升沉0.5米，俯仰32度，側傾25度。其中，所述電液加載子系統包括電渦流測功機、液壓馬達、液壓泵和減速箱，電渦流測功機與液壓馬達機械連接，液壓馬達和液壓泵通過高壓軟管連接，液壓泵機械連接到減速箱。其中，測試子系統包括:穩態參量測試通道，用于采集大量的溫度、壓力、流量參數；瞬態測試通道，用來采集振動、沖擊、應力應變的動態參量。使用本發用本發明可以模擬大功率車輛在各種傾斜路面上行駛過程中，車輛傳動裝置的各種傾斜姿態、所受的載荷以及散熱、潤滑等情況。使用本發明還可以模擬其他交通工具，如船、艦在各級海況上航行過程中，其傳動裝置的各種傾斜姿態和所受的載荷以及散熱、潤滑等情況。該發明解決了大功率傳動裝置的道路模擬試驗，大大降低了實際跑車試驗的風險和試驗成本。本發明適應傳動裝置各種傾斜狀況和海況的模擬，能對傳動裝置各項性能指標、潤滑流量、熱平衡等進行實時分析和存儲。


圖1是根據本發明的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統的總體原理圖。圖2是根據本發明的電液隨動試驗平臺的運動示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，而不是用于限制本發明。圖1示出了本發明的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統的總體原理圖。傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統主要分成三大部分:電液隨動試驗平臺，電液加載子系統和測試子系統。這三大部分相互協調運行，可完成系統各項性能指標，其各自控制系統具有聯系又相對獨立，自成一體，可單獨使用，可各自進行功能擴展。本發明中，傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統把常規的動力輸入裝置安裝在一個三自由度運動平臺上，被試件(傳動裝置)跟動力輸入裝置連接后，運動平臺可以升沉0.5米，俯仰32度，側傾25度，模擬各種傾斜路面和海況。傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統可以進行傳動裝置在復雜路面和多種海況行駛時的加載、供油、潤滑系統的工作狀態、總體匹配性能以及可靠性考核試驗。電液隨動試驗平臺由全數字液壓伺服系統控制搖擺平臺帶動電液加載子系統、被試件及測試子系統，以一定幅值和頻率搖擺運動(也可以靜止不動)，模擬各種傾斜路況和海況，做加載和潤滑等試驗。電液加載子系統由一個主電機、液壓系統和兩套加載測功機、液壓泵、液壓馬達等組成，配置靈活，可組成“一”型、“L”型以及“T”型以適應多種形式的傳動裝置。液壓系統有兩個作用:其一是為液壓泵和馬達提供所需的液壓油，其二是為傳動裝置提供運轉所需的油源。測試子系統實現試驗過程中各種參數的采集、存儲和顯示等功能，并能實現多種數據在線處理和數據后處理功能。整個試驗系統能夠模擬上下坡、各種傾斜路面和最大三級海上工況，實現了半實物在環試驗模式，突破了傳統的實物控制與傳感分析模式。測試子系統包括上位機和下位機。上位機安放于電液隨動試驗平臺(搖擺平臺)上，與電液隨動試驗平臺一起搖擺運動。而采集數據并顯示的下位機則安放于控制室，便于控制人員操作控制。上位機與下位機之間采用一根雙絞線實現以太網的數據傳輸，最大限度降低運動電纜的數量來增加測試子系統的可靠性。為保證安放于搖擺平臺上的上位機各部分連接可靠，上位機的各模塊均采用螺栓固定，其電纜連接頭也均選用帶螺栓的扁平電纜。上位機的機箱內部電纜走線固定牢固，不留任何松動部分。上位機的板卡與傳感器之間連接采用轉接板形式。設計各種參量的轉接板，用螺栓固定于導軌上。參見圖1，根據本發明的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統中，搖擺平臺用于模擬各種路面和海況上的車輛或船艦，伺服液壓系統用于為搖擺臺施加搖擺動力，動力電機用于對被試件進行正向動力輸入，離合器用于接合動力和切斷動力，液壓泵和液壓馬達共同實現搖擺臺上下動力柔性傳遞，電渦流測功機用于經液壓泵和液壓馬達對被試的傳動裝置加載以模擬車輛行駛中的阻力，變頻控制及功率反饋系統(即變頻器組)用于控制動力輸入和加載，測試子系統用于對大功率傳動裝置傾斜路況實驗進行數據采集及分析。大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統還包括液壓油源和減速箱。減速箱設置于液壓泵和被試件(被試的傳動裝置)之間，用于液壓泵和被試件之間的速度匹配。液壓油源為電液隨動試驗平臺和電液加載子系統提供液壓油。本發明中，通過設置電液隨動試驗平臺搖擺幅度和頻率，或者使平臺做一定頻率的復合搖擺運動，或者使其保持在俯仰或側傾狀態，或者令平臺水平靜止，對車輛在不同路面和海面上工作時，車輛的分動箱、傳動箱、風扇傳動、操縱系統、以及傳動系進行如下試驗:模擬車輛在規定的縱坡和側傾坡行駛時，檢查并確定車輛傳動系潤滑和供油系統是否能正常工作、油箱布置和油面高度是否合理；模擬車輛在規定的縱坡和側傾坡行駛時，檢查并確定車輛傳動系在相應負荷下，液壓系統各油泵的流量是否滿足操縱、潤滑、冷卻的要求，并進行流量平衡和流量分配試驗;模擬車輛在規定海況下航行時，檢查并確定車輛系潤滑和供油系統是否能正常工作、油面高度是否合理；模擬車輛在規定海況下航行時，檢查并確定車輛傳動系在相應負荷下，液壓系統各油泵的流量是否滿足操縱、潤滑、冷卻的要求，并進行流量平衡和流量分配試驗；模擬車輛在最大入水角和最大出水角工作時，檢查并確定車輛傳動系共同工作時，在相應負荷下潤滑和供油系統是否能正常工作、油面高度是否合理；模擬車輛在各種惡劣路況、海況行駛時，進行車輛傳動系在各種負荷下的強度及可靠性考核試驗。
電液隨動試驗平臺為三自由度電液隨動試驗平臺，主要進行側傾、前傾和升沉運動，既可以完成單自由度運動，也可以完成雙自由度或三自由度的復合運動。如圖2所示為電液隨動試驗平臺運動示意圖。其中繞X軸旋轉為側傾，繞Y軸旋轉為前傾，沿Z軸為升沉。電液隨動試驗平臺運動的主要參數按照三級海況及最大縱坡、側坡等相關參數進行設計，用以模擬不同路況和海況對車輛傳動系統的影響。電液隨動試驗平臺可以模擬傳動裝置所在的車輛的整車動態運動。電液隨動試驗平臺包括平臺與液壓伺服系統、油源與動力系統和計算機控制系統三大部分。電液隨動試驗平臺采用全數字控制的液壓伺服系統作為平臺運動的執行機構，平臺運動光滑連續，可產生高頻響的快速運動，亦可實現低速下的平穩運動。電液隨動試驗平臺特別適合對不同路況條件下以不同車速運行的車輛進行動態模擬，以及對不同海況下的海上航行進行運動模擬。電液隨動試驗平臺的計算機控制系統采用數學建模和虛擬試驗技術，集成了復雜路面、和復雜海況下系統動力學建模及控制算法，采用高精度控制系統，控制精度達±0.5°和±5_。電液隨動試驗平臺中，平臺及液壓伺服系統用于模擬車的運動狀態；油源與動力系統用于供應液壓伺服系統所要求性能的油源和動力；計算機控制系統(分上下位機)用于控制執行固化的試驗模塊。電液隨動試驗平臺的主要參數指標如下表I所示。表I電液隨動試驗平臺設計指標
權利要求
1.一種大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統，包括電液隨動試驗平臺，電液加載子系統和測試子系統，其特征在于: 電液隨動試驗平臺可以進行側傾、前傾和升沉運動，能夠帶動電液加載子系統、被試的傳動裝置以及測試子系統，以一定幅值和頻率搖擺運動或靜止不動，模擬各種傾斜路況和海況； 電液加載子系統，用于將機械能轉換為液壓能來對被試的傳動裝置進行加載；和測試子系統，包括上位機和下位機，上位機安裝在電液隨動試驗平臺上并與電液隨動試驗平臺一起搖擺運動；下位機用于采集數據并顯示，其安放于控制室；上位機與下位機之間采用一根雙絞線實現以太網的數據傳輸。
2.如權利要求1所述的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統，其包括: 搖擺平臺，用于模擬各種路面和海況上的車輛或船艦； 伺服液壓系統，用于為搖擺臺施加搖擺動力； 動力電機，用于對被試的傳動裝置正向動力輸入； 離合器，用于將動力電機的動力接合到被試的傳動裝置或者切斷傳遞到傳動裝置的動力； 液壓泵和液壓馬達，共同為實現搖擺臺上下動力柔性傳遞； 電渦流測功機，用于經液壓泵和液壓馬達對被試的傳動裝置加載以模擬車輛行駛中的阻力； 變頻器組，用于進行變頻控制及功率反饋以控制動力輸入和加載； 減速箱，設置于液壓泵和被試的傳動裝置之間，用于液壓泵和被試的傳動裝置之間的速度匹配； 液壓油源，為電液隨動試驗平臺和電液加載子系統提供液壓油；和 測試子系統，用于對大功率傳動裝置傾斜路況模擬進行數據采集及分析。
3.如權利要求1所述的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統，其中，所述電液隨動試驗平臺可以升沉0.5米，俯仰32度，側傾25度。
4.如權利要求2所述的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統，其中，所述電液加載子系統包括電渦流測功機、液壓馬達、液壓泵和減速箱，電渦流測功機與液壓馬達機械連接，液壓馬達和液壓泵通過高壓軟管連接，液壓泵機械連接到減速箱。
5.如權利要求1所述的大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統，其中，測試子系統包括: 穩態參量測試通道，用于采集大量的溫度、壓力、流量參數； 瞬態測試通道，用來采集振動、沖擊、應力應變的動態參量。
全文摘要
本發明公開了一種大功率傳動裝置傾斜路況試驗模擬系統，包括電液隨動試驗平臺，電液加載子系統和測試子系統，其特征在于電液隨動試驗平臺進行側傾、前傾和升沉運動，帶動電液加載子系統、被試的傳動裝置以及測試子系統，以一定幅值和頻率搖擺運動或靜止不動，模擬各種傾斜路況和海況；電液加載子系統，將機械能轉換為液壓能來對被試的傳動裝置進行加載；和測試子系統，包括上位機和下位機，上位機安裝在電液隨動試驗平臺上并與電液隨動試驗平臺一起搖擺運動；下位機用于采集數據并顯示，其安放于控制室；上位機與下位機之間采用一根雙絞線實現以太網的數據傳輸。本發明解決了大功率傳動裝置的道路模擬試驗，降低了實際跑車試驗的風險和成本。
文檔編號G01M13/02GK103115768SQ20111036404
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者卜樹峰, 毛明, 張立群, 宋美球, 劉曉蓉, 周廣明, 徐宜, 黨玲, 胡培林, 吳才成, 呂慶軍, 劉云鵬, 張洪彥 申請人:中國北方車輛研究所