Стенд для многофункциональных испытаний узлов и агрегатов механических трансмиссий автомобилей с автоматическим или командным управлением

Авторы патента:

Реферат

к заявке на полезную модель «Стенд для многофункциональных испытаний узлов и агрегатов механических трансмиссий автомобилей с автоматическим или командным управлением»

Настоящее решение относится к изделиям машиностроения, точнее, к устройствам для испытания, узлов и агрегатов механических трансмиссий, таких как: фрикционное сцепление автомобильного типа, многоступенчатая коробка передач, коробка отбора мощности, раздаточная коробка и другие, а также прорабатывание конструкции и алгоритмов работы механизмов управления узлами и агрегатами механической трансмиссии (приводов).

Решается задача создания стенда для многофункциональных испытаний элементов трансмиссии транспортных средств с автоматическим или командным управлением, позволяющего проводить: обширные испытания узлов и агрегатов механической трансмиссии, таких как: фрикционное сцепление автомобильного типа, многоступенчатая коробка передач, коробка отбора мощности, раздаточные коробки и другие; прорабатывание конструкции и алгоритмов работы механизмов управления узлами и агрегатами механической трансмиссии (приводов); исследование динамических нагрузок и работоспособности узлов и агрегатов механической трансмиссии при переключении передач в автоматическом или командном режимах управления; имитацию процесса плавного трогания автомобиля с места; управление работой фрикционного сцепления автомобильного типа; исследование особенностей функционирования электропневматического привода управления узлами и агрегатами трансмиссии; проведение отладки алгоритмов управления в автоматическом или командном режимах.

СТЕНД ДЛЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ АВТОМОБИЛЕЙ С АВТОМАТИЧЕСКИМ ИЛИ КОМАНДНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Среди известных стендов следует выделить обкаточные универсальные стенды серии КС фирмы «КОПИС» (сайт компании http://www.kopis.ru). Как следует из их технической характеристики, эти стенды предназначены только для обкатки коробок передач с ручным переключением передач. К недостаткам также стоит отнести отсутствует возможность установки на стенд коробки передач в сборе с муфтой сцепления.

Известны стенды для обкатки механических и автоматических коробок передач выпускаемые компанией Powerlink (сайт компании file:///D:\\Рабочий%20стол\\СТЕНД_КОРОБКА\\www.powerlinkpt.com). Как следует из описания, этот стенд предназначен для испытания коробок передач с ручным и автоматическим управлением и позволяет проводить ресурсные испытания, исследования трансмиссии на шумность, оценку КПД и мощностных характеристик. Стенд состоит из опорной плиты, на которой расположены силовой и нагружающий электродвигатели, основной и технологической коробок передач, связанных соответственно через специальные соединительные муфты, не являющиеся фрикционным сцеплением автомобильного типа. Испытуемые механизмы трансмиссии фиксируются на опорной плите и приводятся в движение силовым двигателем с одной стороны и нагружаются электрическим устройством через технологическую коробку передач с другой.

Известен стенд для испытания коробок передач (свидетельство РФ на полезную модель 82329, G01M13/02, опубл. 20.04.2009), содержащий раму с опорной плитой для крепления испытуемой коробки передач, приводной двигатель, соединенный с ведущим валом испытуемой коробки передач посредством приводного фланца, ведущего карданного вала и ведущего фланца, и нагрузочный двигатель, вал которого кинематически соединен с ведомым валом испытуемой коробки передач. Недостатком стенда является то, что он не предназначен для проведения испытания фрикционного сцепления автомобильного типа, коробок отбора мощности, раздаточных коробок и других узлов и агрегатов механической трансмиссии.

Известен стенд для испытания коробок передач (свидетельство РФ на полезную модель 82330, G01M13/02, опубл. 20.04.2009), содержащий раму с продольными и поперечными направляющими, приводной двигатель, кинематически соединенный с ведущим валом испытуемой коробки передач, и нагружающий двигатель, кинематически соединяемый с ведомым валом испытуемой коробки передач. К недостаткам данного технического решения следует отнести отсутствие возможности проведения испытаний фрикционного сцепления автомобильного типа, и испытаний связанных с проверкой плавности включения передач.

Наиболее близким, выбранным за прототип, является стенд для обкатки и испытания коробок передач разных типоразмеров (свидетельство РФ на полезную модель 97826 G01M13/02, опубл. 13.01.2010), содержащий станину с плитой, для закрепления на ней испытуемой коробки передач, приводной двигатель, механизм нагрузки, механизмы соединения испытуемой коробки передач с приводным двигателем и механизмом нагрузки и пульт управления.

Указанное технические решение позволяет испытывать коробки передач, но оно не предназначено для проведения испытаний узлов и агрегатов механической трансмиссии, таких как: фрикционное сцепление автомобильного типа, коробка отбора мощности, раздаточные коробки и другие, так же конструкцией указанного технического решения е предусмотрено использование, в качестве приводного двигателя и механизма нагрузки, обратимых электрические машинами одинаковых по техническим характеристикам и обладающих возможностью работать как в режиме двигателя так и в режиме генератора.

Технический результат - возможность при испытаниях в командном или автоматическом режимах управления измерения, контроля и мониторинга: частот вращения валов трансмиссии; измерения крутящего момента на валах трансмиссии; измерения давления в пневмаклапанах управления узлами и агрегатами; контроля перемещения элементов управления узлами и агрегатами трансмиссии; контроля времени переключения передач, времени выключения сцепления и времени срабатывания узлов и агрегатов трансмиссии; контроля нагрузки на коробку передач.

Указанный технический результат достигается тем, что стенд для многофункциональных испытаний узлов и агрегатов механических трансмиссий с автоматическим или командным управлением, содержащий монтажную плиту, для размещения на ней испытуемых узлов и агрегатов трансмиссии, приводной двигатель, механизм нагрузки, механизмы соединения испытуемых узлов и агрегатов трансмиссии с приводным двигателем и механизмом нагрузки и пульт управления, отличающийся тем, что содержит механическую, электрическую и пневматическую части: пневматическая часть имеет пневматическую магистраль от компрессора и ресивера с необходимым рабочим давлением в системе до испытуемых узлов и агрегатов трансмиссии и технологических узлов и агрегатов трансмиссии, имеющие в своей конструкции пневмоклапаны; механическая часть включает в себя монтажную плиту, на которой расположены приводной двигатель, к валу которого крепится датчик крутящего момента и частоты вращения, соединенный через карданную передачу с валом, на котором установлен маховик, являющийся ведущим элементом испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа, расположенным в корпусе, соединенном с картером сцепления, закрепленном при помощи опор на монтажной плите, к которой присоединена испытуемая коробка передач с автоматическим или командным управлением, на входном валу которой расположен ведомый элемент испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа, а на выходном валу закреплен датчик крутящего момента и частоты вращения, связанный через карданную передачу с ведомым валом технологической коробки передач с автоматическим или командным управлением (аналогичной по конструкции испытуемой коробке передач), соединенной с установленным при помощи опор на монтажной плите, картером сцепления, причем на ведущем валу технологической коробки передач расположена ведомая часть фрикционного сцепления автомобильного типа (являющегося аналогичным по конструкции с испытуемым фрикционным сцеплением автомобильного типа), соединенная с маховиком, который установлен на вал, размещенный в корпусе, соединенном с картером сцепления, связанный посредством карданной передачи с инерционной массой, установленной на подшипниковых опорах, закрепленных на монтажной плите, соединенной через карданную передачу с валом механизма нагрузки, расположенного на монтажной плите; электрическая часть состоит из приводного двигателя и механизма нагрузки, являющимися обратимыми электрическими машинами, одинаковыми по техническим характеристикам и обладающими возможностью работать как в режиме двигателя так и в режиме генератора, управление которыми через тиристорные преобразователи осуществляется с пульта управления.

Конструкция стенда представлена на изображениях: на Фиг. 1. - механическая и пневматическая часть стенда; Фиг. 2 - соединение маховика с испытуемым фрикционным сцеплением автомобильного типа испытуемой коробки передач; Фиг. 3 - соединение маховика с фрикционным сцеплением автомобильного типа технологической коробки передач; Фиг. 4 - электрическая часть стенда.

В механической части (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3) стенда на монтажной плите 1 расположен приводной двигатель 2, к валу 3 которого крепится датчик крутящего момента и частоты вращения 4, соединенный с карданной передачей 5. С другой стороны карданная передача 5 соединена с валом 6, на котором установлен маховик 7, являющийся ведущим элементом испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа 8. Маховик 7 смонтирован в корпусе 9, соединенным с картером 10 фрикционного сцепления автомобильного типа 8. Картер сцепления 10 закреплен при помощи опор 11, на монтажной плите 1. С картером сцепления 10 соединена испытуемая коробка передач с автоматическим или командным управлением 12. На входном валу 13 испытуемой коробки передач с автоматическим или командным управлением 12 расположен ведомый элемент 14 испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа 8. На выходном валу 15 коробки передач с автоматическим или командным управлением 12 установлен датчик крутящего момента и частоты вращения 16, связанный через карданную передачу 17 с валом 18 технологической коробки передач 19, соединенной с картером 20, закрепленным при помощи опор 21, на монтажной плите 1, фрикционного сцепления автомобильного типа 22, включающего маховик 23 и ведомую часть 24 аналогичные, входящим в состав испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа 8, маховику 7 и ведомой части 14 соответственно. Ведущий вал 25 маховика 23, размещенного в корпусе 26, соединен карданной передачей 27 с инерционной массой 28. Инерционная масса 28 установлена на подшипниковых опорах 29, закрепленных на монтажной плите 1, и с другой стороны связана посредством карданной передачи 30 с валом 31 механизма нагрузки 32, так же расположенным на монтажной плите 1.

Пневматическая часть стенда (Фиг. 1) представляет собой компрессор с ресивером 33, создающим необходимое давление сжатого воздуха, соединенного при помощи магистрали 34 с пневмоклапанами 35 управления узлами и агрегатами испытуемой коробки передач 12 и с пневмоклапанами 36 управления узлами и агрегатами технологической коробки передач 19. В магистраль 34 установлен манометр 37 для отслеживания давления в пневматической части стенда.

Для контроля работы узлов и агрегатов, стенд оснащен контрольно-измерительной аппаратурой, включающей датчики крутящего момента и частоты вращения 4 и 16, датчик перемещения 38 вилки (на схеме не показана) выключения испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа 8, датчик перемещения 39 вилки (на схеме не показана) выключения фрикционного сцепления автомобильного типа 22, датчики давления 40 и 41 установленные в исполнительных пневматических узлах испытуемой и технологической коробок передач соответственно. Сигналы от этих датчиков поступают на вычислительный комплекс 42, с которого передается информация на персональный компьютер (на схеме на показан). По датчикам крутящего момента и частоты вращения 4 и 16 оценивается характер работы трансмиссии и определяются энергетические затраты в узлах и агрегатах трансмиссии.

Электрическая часть стенда (Фиг. 4) состоит из: приводного двигателя 2; механизма нагрузки 32, являющихся обратимыми электрическими машинами одинаковыми по техническим характеристикам и обладающих возможностью работать как в режиме двигателя так и в режиме генератора, закрепленных на монтажной плите 1; тиристорных преобразователей 43 и 44, питающиеся от сети 45 (380 В), расположенные рядом с монтажной плитой; пульт управления 46 приводным двигателем 2 и механизмом нагрузки 32. Позиция 47 - схематичное изображение механической и пневматической частей стенда.

Системы управления испытуемых узлов и агрегатов трансмиссии с командным или автоматическим управлением имеют электронный блок управления (на схеме не показан) и связанные с ним: механизм выбора и включения передач (на схеме не показан); датчик крутящего момента и частоты вращения 4 и 16; датчик нагрузки (на схеме не показан), связанный с пультом управления 46; пневмоклапаны 35 управления узлами и агрегатами испытуемой коробки передач 12 и пневмоклапаны 36 управления узлами и агрегатами технологической коробки передач 19. В автоматическом режиме управления электронный блок управления, на основе информации от датчиков крутящего момента и частоты вращения 4 и 16 и датчика нагрузки (на схеме не показан), связанного с пультом управления 46, управляет работой пневмоклапанов 35 управления узлами и агрегатами испытуемой коробки передач 12, и пневмоклапанов 36 управления узлами и агрегатами технологической коробки передач 19, включая одинаковые передачи в испытуемой коробке 12 и в технологической коробке 19, в соответствии с алгоритмом переключения передач, заключенным в электронном блоке управления (на схеме не показан) изготовителем коробок передач. В командном режиме управления электронный блок управления (на схеме не показан), на основе информации от датчиков крутящего момента и частоты вращения 4 и 16, датчика нагрузки (на схеме не показан), связанного с пультом управления 46, и электрического сигнала о выбираемой передаче от механизма выбора и включения передач (на схеме не показан), управляет работой пневмоклапанов 35 управления узлами и агрегатами испытуемой коробки передач 12 и пневмоклапанов 36 управления узлами и агрегатами технологической коробки передач 19, включая одинаковые передачи в испытуемой коробке 12 и в технологической коробке 19, заданные механизмом выбора и включения передач. Выбор режима управления (автоматический или командный) осуществляется при помощи механизма выбора и включения передач (на схеме не показан).

В командном режиме управления стенд работает следующим образом: электрическая часть получает из сети переменный ток направляемый в тиристорный преобразователь 43, который преобразует переменный ток в постоянный ток и распределяет его на пульт управления 46 и приводной двигатель 2, расположенный на монтажной плите 1. Выбор включения необходимой передачи осуществляется при помощи механизма выбора и включения передач (на схеме не показан). Сигнал о выбранной передаче с механизма выбора и включения передач (на схеме не показан) подается на электронный блок управления (на схеме не показан), который в свою очередь подает сигнал на пневмоклапаны 35 управления узлами и агрегатами основной коробки передач и на пневмоклапаны 36 управления узлами и агрегатами технологической коробки передач, связанные через пневматическую магистраль 34 (имеющей необходимое давление сжатого воздуха) с ресивером и компрессором 33. Посредством пульта управления 46 осуществляется выбор необходимого числа оборотов приводного двигателя 2, который вращает при помощи вала 3 с установленным на него датчиком крутящего момента и частоты вращения 4, через карданную передачу 5, ведущий вал 6, на котором установлен маховик 7 соединенный с испытуемым фрикционным сцеплением автомобильного типа 8. Испытуемое и технологическое фрикционное сцепление автомобильного типа 8 и технологическое фрикционное сцепление автомобильного типа 22 позволяют осуществить безударное и плавное переключения передач в испытуемой коробке 12 и в технологической коробке передач 19. Через выходной вал испытуемой коробки передач 12, соединенный с ним датчик крутящего момента и частоты вращения 16 и карданную передачу 17, крутящий момент передается на выходной вал 18 технологической коробки передач 19. Далее крутящий момент приходит на входной вал 48 технологической коробки передач 19 и установленную на него ведомую часть 24 фрикционного сцепления автомобильного типа 22, соединенную с маховиком 23 закрепленным на валу 25, размещенным в корпусе 26. С вала 25 соединенного карданной передачей 27 с инерционной массой 28, установленной на подшипниковых опорах 29, которая через карданный вал 30 передает крутящий момент на нагружающее устройство 32, управление которым осуществляется при помощи пульта управления 46. Нагружающее устройство 32, имеет такие же технические параметры как и приводной двигатель 2, и вырабатывает электрическую энергию постоянного тока, которая направляется в тиристорный преобразователь 44, переводящий постоянный ток в переменный и передающий его в электрическую сеть 45.

В автоматическом режиме управления работа стенда в целом аналогична командному режиму управления за исключением того, что включение передач в испытуемой коробке 12 и в технологической коробке передач 19 осуществляется не на основании сигнала от механизма выбора и включения передач (на схеме не показан) о выбираемой передаче, а в соответствии с алгоритмом переключения передач, заключенным в электронном блоке управления (на схеме не показан) изготовителем коробок передач.

Контроль работы узлов и агрегатов трансмиссии осуществляется при помощи датчиков крутящего момента и частоты вращения 4 и 16, датчика перемещения 38 вилки (на схеме не показана) выключения испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа 8, датчика перемещения 39 вилки (на схеме не показана) выключения фрикционного сцепления автомобильного типа 22, датчиков давления 40 и 41 установленных в исполнительных пневматических узлах испытуемой и технологической коробок передач соответственно. Сигналы от этих датчиков поступают на вычислительный комплекс 42, с которого передается информация на персональный компьютер (на схеме на показан).

Стенд для многофункциональных испытаний узлов и агрегатов механических трансмиссий с автоматическим или командным управлением, содержащий монтажную плиту, для размещения на ней испытуемых узлов и агрегатов трансмиссии, приводной двигатель, механизм нагрузки, механизмы соединения испытуемых узлов и агрегатов трансмиссии с приводным двигателем и механизмом нагрузки и пульт управления, отличающийся тем, что содержит механическую, электрическую и пневматическую части: пневматическая часть имеет пневматическую магистраль от компрессора и ресивера с необходимым рабочим давлением в системе до испытуемых узлов и агрегатов трансмиссии и технологических узлов и агрегатов трансмиссии, имеющие в своей конструкции пневмоклапаны; механическая часть включает в себя монтажную плиту, на которой расположены приводной двигатель, к валу которого крепится датчик крутящего момента и частоты вращения, соединенный через карданную передачу с валом, на котором установлен маховик, являющийся ведущим элементом испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа, расположенным в корпусе, соединенном с картером сцепления, закрепленном при помощи опор на монтажной плите, к которой присоединена испытуемая коробка передач с автоматическим или командным управлением, на входном валу которой расположен ведомый элемент испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа, а на выходном валу закреплен датчик крутящего момента и частоты вращения, связанный через карданную передачу с ведомым валом технологической коробки передач с автоматическим или командным управлением, соединенной с установленным при помощи опор на монтажной плите, картером сцепления, причем на ведущем валу технологической коробки передач расположена ведомая часть фрикционного сцепления автомобильного типа, соединенная с маховиком, который установлен на вал, размещенный в корпусе, соединенном с картером сцепления, связанный посредством карданной передачи с инерционной массой, установленной на подшипниковых опорах, закрепленных на монтажной плите, соединенной через карданную передачу с валом механизма нагрузки, расположенного на монтажной плите; электрическая часть состоит из приводного двигателя и механизма нагрузки, являющимися обратимыми электрическими машинами, одинаковыми по техническим характеристикам и обладающими возможностью работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора, управление которыми через тиристорные преобразователи осуществляется с пульта управления.