汽车变速箱疲劳寿命试验台的结构特点与使用性能

变速箱疲劳寿命试验台的种类、结构特点及试验台选用Thetypes、structuralfeaturesandselectionoftransmissionfatiguelifetestbed山西大同齿轮集团有限责任公司技术中心Shanxi，DatongGearGroupCO.LTDTechnologyCenter张有禄ZhangYoulu汽车变速箱疲劳耐久性试验是变速箱产品开发设计、试验验证工作的一个重要项目。本文重点讲解变速箱疲劳耐久性试验设备的设计、选型方案及各种方案的优缺点及选用原则。Automobiletransmissionfatigueendurancetestingisanimportantitemaboutthetransmissiondesignandtestvalidation.Thispaperfocusesonthetransmissionfatigueendurancetestequipment’sdesign,selectionofprogrammesandtheadvantagesanddisadvantagesofvariousoptionsandselectionprinciples.【关键词】变速箱疲劳耐久性机械封闭电封闭负载【Keywords】TransmissionFatigueEnduranceMachineryclosedCLPClosedLoad汽车变速箱用于将发动机产生的功率传递于后桥、半轴、车轮，实现汽车在不同的载重量及不同道路情况下的最合理车速。理想的变速箱应重量轻、传递扭矩大、变速范围宽、各档速比分步均匀、使用耐久、操作轻便灵活。变速箱的疲劳寿命是考核变速箱综合实用性能的重要指标。为试验与考核变速箱的疲劳寿命，需将变速箱安装于某一试验台上，各档位在特定转速、扭矩、油温下进行长时间运转，记录变速箱各档位损坏前运转时间，以分析并评价变速箱的疲劳寿命。一、汽车变速箱疲劳寿命试验台的种类：用于变速箱疲劳寿命试验的试验台有多种，包括开式试验台（如电涡流测功机）和闭式试验台。1、开式试验台往往由于变速箱输出的功率不能回收利用而功率损耗太大，目前只有少数传递功率较小的变速箱试验还在使用开式试验台；对于传递功率较大的变速箱，一般使用功率封闭的闭式试验台，闭式试验台有机械封闭式试验台、电力封闭式试验台。2、闭式试验台一般在试验台上安装一台与被试验变速箱档位数及各档速比相同的变速箱作为陪试箱，陪试箱输出端与主试箱输出端联接（背靠背）。由于陪试变速箱输出端实际运转时成为功率输入端，且运转方向与主试样件相反，故其运转时间数据仅可作为参考数据。闭式试验台根据功率封闭的形式不同又可分为以下两种：（1）电封闭式变速箱疲劳寿命试验台：电封闭式试验台用一台发电机作为负载，其所发出的电能通过处理后重新返回电网再利用。电能通路有的采用大循环式（电能返回电网），也有的采用小循环式（电能经过处理后直接进入驱动电机）。电封闭式变速箱疲劳寿命试验台结构如图1及图2所示；试验台安装底板（铸铁）驱动电机输入传感器主试变速箱陪试变速箱输出传感器负载电机图1电封闭式变速箱疲劳寿命试验台(不测输出功率方案布置图)图1是不测量变速箱输出功率的布置方案。主试变速箱的输入端安装一台转矩转速传感器，陪试箱与主试箱背靠背串接，在陪试箱的输出端接一台与主试箱输入端一致的传感器（量程范围，转速范围、精度等级相同），扭矩传感器测量得到的输入、输出功率经计算后可以得到机械效率。但该测量方法得到的数据是两台变速箱的平均值。为直接得到单台主试变速箱的传动效率，有时也采用如图2所示的方案，但该方案由于输入、输出传感器的量程不同，要想保证同样的精度等级，设备成本较高。图2电封闭式变速箱疲劳寿命试验台(监测输出功率方案布置图)（2）机械封闭式试验台结构如图3所示。加载器用于机械闭环系统扭矩的施加及调整，结构型式有液压加载器、电动同步加载器、机械式手动加载器；被试变速箱输入功率由两部分构成，一部分是从被试变速箱输出端传出经由陪试箱、变速箱2、加载器、变速箱1返回的功率，另一部分是由驱动电机输出的功率。驱动电机输出功率相当于系统运转过程中损耗功率的重新补充。由于机械闭环系统功率损耗不大，故所需驱动电机的功率仅仅是被试变速箱运转功率的一小部分。图3机械封闭式变速条箱疲劳寿命试验台示意图二、各种型式的变速箱疲劳寿命试验台的性能特点如下表所示：试验台型式工作原理结构特点使用性能功率损耗维修性能缺点开式试验台利用测功机进行加载结构简单，但测功机吸收的功率不易回收利用单台变速箱即可试验非常大维修方便功率损耗大，大功率的测功机制作成本高电封闭式试验台通过调整负载电机的励磁电压进行加载机械部分较简单，扭矩、转速完全靠电器控制与保证须速比级基本相同的变速箱作陪试小电器复杂，故障诊断难，维修不便电器系统维修不便机械封闭式试验台通过闭环内的电动或液压加载器加载尺寸链长，系统安装调整难须速比级完全相同的变速箱作陪试；性能稳定可靠，不易损坏小故障易诊断，维修方便由于尺寸链长，噪声大三、试验台方案选择：试验台方案选择原则上必须考虑其试验台的稳定性、通用性、试验的经济性、环保性等。变速器制造行业一般需进行产品开发试验、出厂前检测试验、产品质量评价试验等，在进行试验台的方案选择时应综合考虑其试验目的、试验条件、试验地点，根据各种试验台的结构特点、使用性能、维修性能等进行选用。（作者：张有禄，男，1968年出生，1990年毕业于太原工业大学机械制造工艺及设备专业，本科，山西大同齿轮集团有限责任公司技术中心，试验室主任，工程师。）