專(zhuān)利名稱(chēng)：重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拖拉機(jī)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械市場(chǎng)正由輕型農(nóng)機(jī)產(chǎn)品向重型農(nóng)機(jī)裝備升級(jí)，200馬力以上 的拖拉機(jī)市場(chǎng)需求旺盛，給我國(guó)的農(nóng)機(jī)市場(chǎng)帶來(lái)了巨大的機(jī)遇，但現(xiàn)在我國(guó)重型拖拉機(jī)基 本上是依靠國(guó)外引進(jìn)，我國(guó)尚不具備獨(dú)立開(kāi)發(fā)能力，除了設(shè)計(jì)水平受制約外，相關(guān)的基礎(chǔ)研 究、實(shí)驗(yàn)研究和新技術(shù)應(yīng)用等方面與國(guó)外存在較大差距，有些領(lǐng)域國(guó)內(nèi)甚至是空白，因此， 以提高我國(guó)大、重型拖拉機(jī)設(shè)計(jì)和研究水平為目標(biāo)是擺在中國(guó)拖拉機(jī)界面前的重要課題。為提高我國(guó)拖拉機(jī)基礎(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)研究，國(guó)內(nèi)的大型拖拉機(jī)生產(chǎn)企業(yè)正在逐步開(kāi) 發(fā)動(dòng)力負(fù)載換擋系統(tǒng)，但對(duì)該系統(tǒng)的測(cè)試研究卻相對(duì)滯后，無(wú)法對(duì)動(dòng)力負(fù)載換擋系統(tǒng)進(jìn)行 實(shí)用性模擬性能測(cè)試，還僅限于滿足傳統(tǒng)的手動(dòng)機(jī)械式換擋系統(tǒng)的試驗(yàn)，由此嚴(yán)重制約了 重型拖拉機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)周期以及可靠性質(zhì)量等方面提高和突破。因此很有必要研制 開(kāi)發(fā)出能夠滿足大、重型拖拉機(jī)動(dòng)力換擋傳動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試要求的測(cè)試臺(tái)，以對(duì)該系統(tǒng)的性能 進(jìn)行研究和可靠性考核，到達(dá)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性和可靠性設(shè)計(jì)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，提供一種重型拖拉機(jī)換擋 傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)，其通過(guò)模擬換擋傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際工作狀況，來(lái)對(duì)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行 扭矩、負(fù)載以及轉(zhuǎn)速等方面的性能測(cè)試，解決目前難以對(duì)重型拖拉機(jī)動(dòng)力換擋傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn) 行準(zhǔn)確性能測(cè)試的問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性 能測(cè)試臺(tái)，包括控制裝置、與控制裝置線路連接的換擋控制器、驅(qū)動(dòng)被測(cè)試件運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電 機(jī)、測(cè)試過(guò)程中對(duì)被測(cè)試件進(jìn)行加載的加載電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)線路連接有驅(qū)動(dòng)變頻器，加載電 機(jī)線路連接有加載變頻器，換擋控制器在測(cè)試過(guò)程中控制被測(cè)試件進(jìn)行換檔動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)變 頻器和加載變頻器分別線路連接外部電網(wǎng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和被測(cè)試件之間、加載電機(jī)和被測(cè)試 件之間分別設(shè)有扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，扭矩轉(zhuǎn)速傳感器線路連接控制裝置。為回收利用試驗(yàn)中加載電機(jī)所耗能量，本發(fā)明還包括能量回饋控制裝置，能量回 饋控制裝置分別與驅(qū)動(dòng)變頻器、加載變頻器和控制裝置線路連接。所述的加載電機(jī)通過(guò)齒輪升速箱對(duì)被測(cè)試件進(jìn)行加載，齒輪升速箱設(shè)置在加載電 機(jī)和扭矩轉(zhuǎn)速傳感器之間。為實(shí)現(xiàn)被測(cè)試件傳動(dòng)系統(tǒng)的能量的回收利用，所述的驅(qū)動(dòng)變頻器包括同步控制PG 卡、整流單元、直流單元和驅(qū)動(dòng)逆變單元；所述的加載變頻器包括同步控制PG卡和加載逆 變單元，被測(cè)試件傳動(dòng)系統(tǒng)的能量由加載電機(jī)經(jīng)加載變頻器的加載逆變單元送回驅(qū)動(dòng)變頻 器的直流單元，供驅(qū)動(dòng)變頻器的驅(qū)動(dòng)逆變單元使用。
所述的外部電網(wǎng)在進(jìn)入驅(qū)動(dòng)變頻器和加載變頻器的線路上設(shè)有可將交流電變換 為直流電的整流裝置；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶有光電編碼器。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明能夠滿足大、重型拖拉機(jī)變速箱的動(dòng)力換擋傳動(dòng)系 統(tǒng)的試驗(yàn)要求，在試驗(yàn)過(guò)程中具有能量閉環(huán)回饋、載荷閉環(huán)控制，測(cè)試中消耗的能量可回收 利用，節(jié)約能源，通過(guò)本發(fā)明來(lái)評(píng)價(jià)動(dòng)力換擋傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平和制造水平，以此達(dá)到對(duì) 動(dòng)力換擋傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性和可靠性設(shè)計(jì)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。圖中1.控制裝置2.換擋控制器3.被測(cè)試件4.驅(qū)動(dòng)電機(jī)5.加載電機(jī)6.驅(qū)動(dòng) 變頻器7.加載變頻器8.外部電網(wǎng)9.扭矩轉(zhuǎn)速傳感器10.能量回饋裝置11.齒輪升速箱 12.整流裝置
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意 方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖1所示的一種重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)，包括控制裝置1、與控制 裝置1線路連接的換擋控制器2、被測(cè)試件3 (即重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng))、驅(qū)動(dòng)被測(cè)試件 3運(yùn)動(dòng)且?guī)в泄怆娋幋a器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、測(cè)試過(guò)程中對(duì)被測(cè)試件3進(jìn)行加載的加載電機(jī)5，驅(qū) 動(dòng)電機(jī)4線路連接有驅(qū)動(dòng)變頻器6，加載電機(jī)5線路連接有加載變頻器7，換擋控制器2在 測(cè)試過(guò)程中控制被測(cè)試件3進(jìn)行換檔動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)變頻器6和加載變頻器7分別線路連接外 部電網(wǎng)8，外部電網(wǎng)8在進(jìn)入驅(qū)動(dòng)變頻器6和加載變頻器7的線路上設(shè)有可將交流電變換為 直流電的整流裝置12，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4和被測(cè)試件3之間、加載電機(jī)5和被測(cè)試件3之間分別設(shè) 有扭矩轉(zhuǎn)速傳感器9，扭矩轉(zhuǎn)速傳感器9線路連接控制裝置1。本發(fā)明還包括能量回饋裝置10，能量回饋裝置10分別與驅(qū)動(dòng)變頻器6、加載變頻 器7和控制裝置1線路連接，由此可通過(guò)數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)加載過(guò)程中的能量回饋，試驗(yàn)中加載 電機(jī)5所消耗的能量可回收利用，回饋的電流進(jìn)入驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，供驅(qū)動(dòng)電機(jī)4使用，不會(huì)對(duì)外 部電網(wǎng)8產(chǎn)生干擾。在加載電機(jī)5和扭矩轉(zhuǎn)速傳感器9之間設(shè)有齒輪升速箱11，加載電機(jī)5通過(guò)齒輪 升速箱11對(duì)被測(cè)試件3進(jìn)行加載。所述的驅(qū)動(dòng)變頻器6包括同步控制PG卡、整流單元、直流單元和驅(qū)動(dòng)逆變單元；所 述的加載變頻器7包括同步控制PG卡和加載逆變單元，在測(cè)試過(guò)程中，被測(cè)試件3傳動(dòng)系 統(tǒng)的能量由加載電機(jī)5經(jīng)加載變頻器7的加載逆變單元送回驅(qū)動(dòng)變頻器6的直流單元，供 驅(qū)動(dòng)變頻器6的驅(qū)動(dòng)逆變單元使用，實(shí)現(xiàn)能源的再次利用，既符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保要求，也節(jié) 省了能源，經(jīng)測(cè)定，能量的回收利用率可達(dá)30% 60%以上，按200Kw功率等級(jí)產(chǎn)品測(cè)試， 每小時(shí)可節(jié)約電能費(fèi)用50 100元以上。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)部分采用在驅(qū)動(dòng)變頻器6上的直流單元上進(jìn)行功率平衡的電封閉 方案，外部電網(wǎng)8的三相電源經(jīng)整流裝置12整流成直流電源，從驅(qū)動(dòng)變頻器6的整流單元經(jīng)直流單元向驅(qū)動(dòng)變頻器6的驅(qū)動(dòng)逆變單元輸送，再改變成三相電源，從而使驅(qū)動(dòng)電機(jī)4帶 動(dòng)被測(cè)試件3轉(zhuǎn)動(dòng)，被測(cè)試件3轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的能量由加載電機(jī)5經(jīng)加載變頻器7的加載逆變 單元送回直流單元供驅(qū)動(dòng)變頻器6的驅(qū)動(dòng)逆變單元使用，從能量的角度看，外部電網(wǎng)8只需 要供應(yīng)以上循環(huán)過(guò)程中由于機(jī)械摩擦和電子元件損耗而變成熱量的這部分功率就可以使 整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)1、避免回饋能量引起的高次諧波，最大程度的利用能量； 2、可以擴(kuò)展反拖功能以及能量的流向根據(jù)需要由控制實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)；3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單從而帶 來(lái)控制和維護(hù)的便利，在同等諧波的前提下降低成本；4、由于從外部電網(wǎng)8提取功率極小， 可以使用普通變頻器的整流單元和普通變壓器；5、在驅(qū)動(dòng)變頻器6和加載變頻器7的輸入、 輸出接口上使用高效率的電抗器和濾波器，從而可以保證最大程度上實(shí)現(xiàn)大型變流器在低 速重載區(qū)間對(duì)電網(wǎng)和周?chē)姶怒h(huán)境的影響。驅(qū)動(dòng)變頻器6的整流單元為整個(gè)系統(tǒng)供電，用于轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)電機(jī)4的能量，可以用 于多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)變頻器6的驅(qū)動(dòng)逆變單元與驅(qū)動(dòng)電機(jī)4帶的光電編碼器構(gòu)成轉(zhuǎn)速 閉環(huán)系統(tǒng)，精確控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的轉(zhuǎn)速；兩臺(tái)加載變頻器7則分別與加載電機(jī)5的扭矩轉(zhuǎn)速 傳感器9構(gòu)成轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和扭矩閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，精確控制加載電機(jī)5的轉(zhuǎn)速、扭矩、轉(zhuǎn)速差及扭矩差。被測(cè)試件3的換擋由換擋控制器2根據(jù)控制裝置1發(fā)出指令，控制被測(cè)試件3進(jìn) 行換擋動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，換擋試驗(yàn)過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷負(fù)荷加載，并且通過(guò)換擋控制 器2還能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)換擋過(guò)程中靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量試驗(yàn)過(guò)程性能的要求。本發(fā)明的控制裝置1所用軟件在windows系統(tǒng)下運(yùn)行，便捷的人機(jī)對(duì)話中文界面。 有完整的參數(shù)設(shè)置功能，可分別設(shè)定被測(cè)試件3的各項(xiàng)參數(shù)，以及試驗(yàn)的各項(xiàng)參數(shù)，可設(shè)定 試驗(yàn)過(guò)程控制，可動(dòng)態(tài)顯示條件參數(shù)值和測(cè)量值，可根據(jù)需要改變?cè)囼?yàn)條件，更新試驗(yàn)參 數(shù)?？蓪?duì)設(shè)置參數(shù)、測(cè)得數(shù)據(jù)按要求自動(dòng)進(jìn)行分析處理，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)曲線，能夠滿足連續(xù) 測(cè)試狀態(tài)的數(shù)據(jù)處理，能進(jìn)行人工輸入數(shù)據(jù)，也可以自定義試驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成試驗(yàn)后，系統(tǒng)能 夠采集進(jìn)行處理，可按規(guī)定的格式打印。結(jié)果也能屏幕檢查、存儲(chǔ)、繪制扭矩、轉(zhuǎn)速、效率圖 形。本發(fā)明的系統(tǒng)通訊采用CAN總線，以減少開(kāi)發(fā)工程量和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)線的數(shù)量，便于 和將來(lái)的整車(chē)測(cè)量數(shù)量總線對(duì)接和試驗(yàn)，方便維修。本系統(tǒng)主要采用的是CAN協(xié)議，物理介 質(zhì)為工業(yè)雙絞線，最高的傳輸速率是IMBit/S。以上述依據(jù)發(fā)明的實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以 在不偏離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本發(fā)明的技術(shù)性范圍并不 局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.一種重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)，其特征是包括控制裝置(1)、與控制裝 置(1)線路連接的換擋控制器O)、驅(qū)動(dòng)被測(cè)試件C3)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、測(cè)試過(guò)程中對(duì) 被測(cè)試件C3)進(jìn)行加載的加載電機(jī)(5)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)線路連接有驅(qū)動(dòng)變頻器(6)，加載電 機(jī)(5)線路連接有加載變頻器(7)，換擋控制器( 在測(cè)試過(guò)程中控制被測(cè)試件(3)進(jìn)行換 檔動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)變頻器(6)和加載變頻器(7)分別線路連接外部電網(wǎng)(8)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)和被 測(cè)試件( 之間、加載電機(jī)( 和被測(cè)試件( 之間分別設(shè)有扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(9)，扭矩轉(zhuǎn) 速傳感器(9)線路連接控制裝置(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)，其特征是還包括能 量回饋裝置(10)，能量回饋裝置(10)分別與驅(qū)動(dòng)變頻器(6)、加載變頻器(7)和控制裝置 (1)線路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)，其特征是所述的加 載電機(jī)( 通過(guò)齒輪升速箱(11)對(duì)被測(cè)試件C3)進(jìn)行加載，齒輪升速箱(11)設(shè)置在加載 電機(jī)( 和扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(9)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)，其特征是所述的驅(qū) 動(dòng)變頻器(6)包括同步控制PG卡、整流單元、直流單元和驅(qū)動(dòng)逆變單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)，其特征是所述的加 載變頻器(7)包括同步控制PG卡和加載逆變單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)，其特征是所述的驅(qū) 動(dòng)電機(jī)⑷帶有光電編碼器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)，其特征是所述的外 部電網(wǎng)(8)在進(jìn)入驅(qū)動(dòng)變頻器(6)和加載變頻器(7)的線路上設(shè)有可將交流電變換為直流 電的整流裝置(12)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種重型拖拉機(jī)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試臺(tái)，包括控制裝置、與控制裝置線路連接的換擋控制器、驅(qū)動(dòng)被測(cè)試件運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、測(cè)試過(guò)程中對(duì)被測(cè)試件進(jìn)行加載的加載電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)線路連接有驅(qū)動(dòng)變頻器，加載電機(jī)線路連接有加載變頻器，換擋控制器在測(cè)試過(guò)程中控制被測(cè)試件進(jìn)行換檔動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)變頻器和加載變頻器分別線路連接外部電網(wǎng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和被測(cè)試件之間、加載電機(jī)和被測(cè)試件之間分別設(shè)有扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，扭矩轉(zhuǎn)速傳感器線路連接控制裝置。本發(fā)明通過(guò)模擬換擋傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際工作狀況，來(lái)對(duì)換擋傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行扭矩、負(fù)載以及轉(zhuǎn)速等方面的性能測(cè)試，解決目前難以對(duì)重型拖拉機(jī)動(dòng)力換擋傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確性能測(cè)試的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01M13/02GK102053013SQ200910233680
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者何華林, 唐琳琳, 武崇道, 秦興游, 黃小平 申請(qǐng)人:江蘇常發(fā)實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司