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

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.

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, время 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 и 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 и исследуемых 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 которому 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 инерционной массой, установленной на подшипниковых опорах, закрепленных на монтажной плите, соединенной через карданную передачу с валом механизма нагрузки, расположенным на монтажной плите; электрическая часть состоит из приводного двигателя и механизма нагрузки, являющимися обратимыми электрическими машинами, 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 - электрическая часть стенда.

В механической части (фиг.1, фиг.2) 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 и командным управлением 12. На входном валу 13 испытуемой коробки передач с автоматическим и командным управлением 12 расположен ведомый элемент 14 испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа 8. На выходном валу 15 коробки передач с автоматическим и командным управлением 12 установлен датчик крутящего момента и частоты вращения 16, связанный через карданную передачу 17 с инерционной массой 18. Инерционная масса 18 установлена на подшипниковых опорах 19, закрепленных на монтажной плите 1, и с другой стороны связана посредством карданной передачи 20 с валом 21 механизма нагрузки 22, так же расположенным на монтажной плите 1.

Пневматическая часть стенда (фиг.1) представляет собой компрессор с ресивером 23, создающего необходимое давление сжатого воздуха, соединенного при помощи магистрали 24 с пневмоклапанами 25 управления узлами и агрегатами трансмиссии. В магистраль 24 установлен манометр 26 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 27(28) вилки (на схеме не показана) выключения испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа 8, датчики давления 28(27) установленные в исполнительных пневматических узлах. Сигналы от этих датчиков поступают на вычислительный комплекс 29, 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.3) состоит из: приводного двигателя 2; механизма нагрузки 22, являющихся обратимыми электрическими машинами, закрепленных на монтажной плите 1; тиристорных преобразователей 30 и 31, питающиеся от сети 32 (380 В), расположенные рядом с монтажной плитой; пульт управления 33 приводным двигателем 2 и механизмом нагрузки 22. Позиция 34 - схематичное изображение механической и пневматической частей стенда.

Системы управления испытуемых узлов и агрегатов трансмиссии с командным и (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 33; пневмоклапаны 25 управления узлами и агрегатами трансмиссии. 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 33, управляет работой пневмоклапанов 25 управления узлами и агрегатами трансмиссии, включая передачу в коробке 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 33, и электрического сигнала о выбираемой передачи от механизма выбора и включения передач (на схеме не показан), управляет работой пневмоклапанов 25 управления узлами и агрегатами трансмиссии, включая передачу заданную 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 30, который преобразует переменный ток в постоянный ток и распределяет его на пульт управления 33 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 25 управления узлами и агрегатами трансмиссии связанные через пневматическую магистраль 24 (имеющей необходимое давление сжатого воздуха) с ресивером и компрессором 23. Посредством пульта управления 33 осуществляется выбор необходимого числа оборотов приводного двигателя 2, который вращает ведущий вал 6, на котором установлен маховик 7 соединенный с испытуемым фрикционным сцепления автомобильного типа 8, через датчики крутящего момента и частоты вращения 4, связанный с валом 6 посредством карданной передачи 5. Испытуемое фрикционное сцепление автомобильного типа 8 позволяет осуществить безударное и плавное переключения передач в испытуемой коробке 12. Затем крутящий момент через выходной вал испытуемой коробки передач 12 соединенный с ним датчик крутящего момента и частоты вращения 16 и карданную передачу 17 передается на инерционную массу 18 связанную, посредством карданной передачи 20, с нагружающим устройством 22, управление которым осуществляется при помощи пульта управления 33. Нагружающее устройство 22 вырабатывает электрическую энергию постоянного тока и направляет ее в тиристорный преобразователь 31, переводящий постоянный ток в переменный и передает его в электрическую сеть 32.

В автоматическом режиме управления работа стенда в целом аналогична командному режиму управления за исключением того, что включение передачи в испытуемой коробке 12 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 28 вилки (на схеме не показана) выключения испытуемого фрикционного сцепления автомобильного типа 8, датчиков давления 27 установленных в исполнительных пневматических узлах. Сигналы от этих датчиков поступают на вычислительный комплекс 29, с которого передается информация на персональный компьютер (на схеме на показан).

Стенд для многофункциональных испытаний узлов и агрегатов механических трансмиссий с автоматическим 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 и исследуемых 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 которому присоединена испытуемая коробка передач с автоматическим 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 инерционной массой, установленной на подшипниковых опорах, закрепленных на монтажной плите, соединенной через карданную передачу с валом механизма нагрузки, расположенным на монтажной плите; электрическая часть состоит из приводного двигателя и механизма нагрузки, являющимися обратимыми электрическими машинами, управление которыми через тиристорные преобразователи осуществляется с пульта управления.