变速箱疲劳试验台的研究与应用

燕昭阳 叶国印

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720112

摘要：對于汽车行业来说，变速箱产品是不可或缺的，而在变速箱产品的开发设计与试验验证工作中，变速箱疲劳试验则是一个更加重要的项目，其主要用于考核变速箱产品的综合实用性能——变速箱疲劳寿命。而变速箱疲劳试验台便是安装变速箱并对其进行疲劳寿命试验的工作台，可以设置不同的档位、转速、扭矩以及油温，通过长时间的运转来产生破坏，进而根据记录结果对变速箱疲劳寿命进行分析。本文试对变速箱疲劳试验台的应用进行研究。

关键词：变速箱；疲劳试验台；PLC；应用

随着国民经济的飞速发展，汽车工业也得到了蓬勃的发展，甚至在近些年来成为国家的主要支柱产业之一。为了推动汽车工业的发展，许多企业尝试对汽车产品质量进行控制，以期可以提高汽车品质，使总成与零部件达到更高的标准要求。目前，大部分汽车都有传动系统，其可以将发动机动力传输到四个轮胎，实现汽车的形式效果，而变速器则是传动系统的最主要结构之一，其产品结构及零部件性能直接关系到汽车的实用性，而变速箱疲劳试验台便是对变速器性能进行试验，测试其疲劳寿命的重要工具。借助变速箱疲劳试验台，可以获知变速箱的缺陷，为变速器产品的进一步发展提供可靠数据。

一、试验台类型

开式疲劳试验台与闭式疲劳试验台是变速箱疲劳试验台的两种主要类型，在汽车变速器性能试验中常用的电涡流测功机便是一种开式试验台，这种试验台，通常因为变速箱输出功率无法回收利用而被用于测量传递功率小的汽车变速箱试验，现阶段具有较大传递功率的变速箱多会使用闭式试验台进行校验。

闭式试验台的“闭式”主要是指功率封闭，其一般是选择一个无论是档位数还是各档速比均与被试验变速箱相同的变速箱，将其设为陪试箱，而被试验的变速箱则为主试箱，令陪试箱、主试箱二者以背靠背的方式联接各自的输出端。陪试箱使得输出端在实际运转过程中会成为功率的输出端，且陪试箱的运转方向将会相反于主试箱，其所运转的时间数据在一定程度上可以作为参考依据。

当然，闭式试验台还可以继续分类，即电封闭试验台、机械封闭试验台。前者的负载是一台发电机，这台发电机发出的电能在经过处理后可以返回电网，实现对电能的再利用。电封闭试验台的电能通路有两种，其一是电能返回电网的大循环式电能通路，其二是在处理后可以直接返回驱动电机的小循环式电能通路。

加载器负责在机械闭环系统中调整与施加扭矩，而常见的加载器的类型主要有：液压加载器、电动同步式加载器、机械手动式加载器，等等。由主试箱的输出端输出功率，经过“陪试箱”→“变速箱2”→“加载器”→“变速箱1”这一流程返回功率，再加上输出自驱动电机的功率，便构成了被试变速箱的输入功率。事实上，驱动电机所输出的功率可以补充系统运转时损耗的功率，但是闭环系统损耗的功率较小，因此驱动电力功率在被试变速箱的运转功率中仅占了很小的一部分。

二、各种类型试验台的特点

（一）开式试验台

开式试验台的工作原理主要是利用测功机来加载功率，其结构特点是简单，但是同时测功机所吸收的功率回收利用率不大，在使用性能上即使只是单胎变速箱也可进行试验，当然，这种类型的试验台具有非常大的功率损耗，若要制作大功率测功机，将会导致成本显著提高，当然开式试验台也有一定的优点，即维修方便。

（二）电封闭试验台

电封闭试验台主要是通过对负载电机励磁电压进行调整来实现功率的加载，其结构特点是机械部分非常简单，在扭矩与转速上需要完全依靠电器来控制，在使用性能上，电封闭试验台需要使用速比级别与被试验变速箱较为接近甚至完全相同的变速箱来进行陪试。相较于开式试验台，电封闭试验台对功率的损耗非常小。但是，由于电气较为复杂，很难在其发生故障时做到准确及时的诊断，因此在维修难度上较高。

（三）机械封闭试验台

机械封闭试验台主要是通过加载闭环系统中的电动力或液压来进行工作，其结构特点是尺寸链较长，系统具有较高的安装调整难度，在使用性能上，机械封闭试验台与电封闭试验台一样需要使用速比级别与被试验变速箱较为接近甚至完全相同的变速箱来进行陪试，但是比电封闭试验台更具优势的是其可靠稳定的性能。除此之外，机械封闭试验台与电封闭试验台一样具有非常小的功率损耗，与其不一样的是机械封闭试验台在维修上非常方便，诊断难度也比较低，二噪声大、尺寸链过长则是机械封闭试验台的缺点。

三、试验台的选用

在为汽车变速箱选择试验台时，应对试验台的适用性、环保性、经济性、优缺点进行综合考虑。在制造行业，变速器若要出厂，需要经过产品开发试验、产品质量评价试验以及出厂前的检测试验等一系列环节，在选择试验台类型时，除了需要考虑上述要素，还应该考虑其他一些不可忽视的要素，如：试验的条件、目的、地点，对于供给不同地区的汽车变速箱，需要结合当地的气候、地质条件设立不同的试验目标，务必要选择最适合的试验台，这样可以测出最真实的疲劳寿命，使变速箱可以在实际应用过程中获得尽可能长的使用寿命。

四、结语

变速箱疲劳寿命试验台具有三种常见分型，其在结构特点、运行原理、功率损耗、维修性能、使用性能上各有不同，其适用对象也并不相同，实际操作中应根据变速箱测试需求、变速箱类型等因素来进行具体的选择，以确保变速箱产品可以得到更长时间的应用。

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