重型驱动桥稳定型加载试验台的设计

贺捷

摘要：本文在传统的加载试验台基础上运用二次调节技术，同时加入计算机控制，充分运用计算机控制的优越性，能有效实现能量的回收利用，并提高系统的效率，实现对部件的精准试验。

关键词：试验台;二次调节;精准试验

0  引言

传统的加载试验台存在不易实现自动控制等缺点，不能应用于动态模拟加载试验[1]。随着现代工业设备对加载试验台的性能要求越来越高，将传统的加载试验台与计算机控制相结合，充分发挥计算机在参数调节灵活方便、数字控制的可靠性以及可对复杂工况进行模拟的优点;同时，通过二次调节，可以提高系统能量的回收利用、降低试验成本、提高系统的静、动态性能，因此，基于二次调节技术的加载试验台是传统加载试验台发展的方向。

1  驱动桥稳定型试验台的组成及其作用

驱动桥二次调节加载试验台由：恒压油源及管路系统、驱动模拟系统、二次输出加载系统、控制系统和机械台架五部分组成[2]。如图1所示。

恒压油源：由一台双联叶片式定量泵和两台轴向柱塞式恒压变量泵组成，并包括有泄荷阀、蓄能器以及液压油过滤器、冷却器等辅助部件。恒压油源的主要作用是向加载试验台提供具有恒定压力的液压油。在试验中，通过管路将泵与各辅助部件相连接，保证了恒壓油源的稳定性;通过管路将恒压油源与试验台其它系统相连接，形成高压恒压网络和低压恒压网络。在恒压油源系统中，两台轴向柱塞式恒压变量泵作为主泵，可以为试验台高压恒压网络中提供稳定的高压恒压液压油;一台双联叶片式定量泵为试验台低压恒压网络中提供稳定的背压，对双联二次元件和柱塞泵进行背压调节。

驱动模拟系统：由双联二次元件、变速箱及转速、转矩传感器组成，通过弹性联轴器将二次元件与变速箱相联接。驱动模拟系统党的主要作用是实现防爆无轨胶轮车辆发动机对驱动桥的模拟驱动。其中，双联二次元件由两个轴向柱塞元件通过串联组成。

二次输出加载系统：由双联二次元件、变速箱和转速、转矩传感器组成，通过弹性联轴器将双联二次元件与变速箱相联接。二次输出加载系统的主要作用是实现模拟防爆无轨胶轮车辆在不同行驶路况下对驱动桥的负载。

控制系统：由控制元件和数据采集元件组成。控制元件主要包括工业控制计算器、PLC控制器、保护器等，数据采集元件主要包括数字显示仪、数据采集装置等。PLC控制器主要用来实现对变速箱及油源的控制。控制系统的主要作用是完成整个系统的连续量和开关量的控制、数据采集、系统状态监测、系统状态超限保护等。

2  加载试验台的原理

2.1 驱动桥二次调节加载试验台各元件的安装

①驱动模拟系统双联二次元件和二次输出加载系统双联二次元件的液压接口分别并联于试验台高压恒压网络和低压恒压网络。

②将弹性联轴器与变速箱、驱动桥的机械端口相联接。

2.2 驱动桥二次调节加载试验台原理分析

①转速控制系统：

由双联二次元件（二次元件1）、控制器1及转速传感器组成。

其中，双轴二次元件（二次元件1）作为驱动桥二次调节试验台动力输入端，即作为马达使用。将高压恒压网络中液压能转化为机械能，模拟防爆无轨胶轮车辆发动机动力的输出。

控制器1通过对电液伺服阀的控制来实现对二次元件1做为马达输出时的转速的控制，并由转速传感器进行数据的收集。

②转矩控制系统：

由双联二次元件（二次元件2）、控制器2及转矩传感器组成。

其中，双联二次元件（二次元件2）作为驱动桥二次调节试验台的负载端，即作为泵使用，通过将驱动桥试验件传导过来的机械能转化为液压能，再次反馈至低压恒压网络。

控制器2通过对电液伺服阀的控制来实现对驱动桥输出端转矩的控制，并由转矩传感器进行数据的收集。

3  结论

①驱动桥二次调节加载试验台可以提高系统工作效率，降低成本，可对系统能量实现回收并重新利用。

在驱动桥二次调节加载试验台进行加载试验时，由恒压油源为高压恒压网络提供恒定压力的液压油，双联二次元件（二次元件1）在高压液压油的作用下开始运转，作为马达将液压能转化为机械能，带动驱动桥的运转。同时，驱动桥带动双联二次元件（二次元件2）运转，使二次元件2作为液压泵将机械能再次转化为液压能，并将液压能反馈至低压恒压网络，低压恒压网络中的液压油经过恒压油源的加压再次进入高压恒压网络。因此，在系统能量的循环中，大部分能量通过机械能和液压能的转换再次进入恒压网络，能量损失的部分仅为系统运转过程中的机械损失和容积损失。所以，驱动桥二次调节加载试验台能够实现能量的回收再利用，拥有较高的效率。

②二次调节技术可与数字控制相结合，实现自动控制，并可以对试验参数进行灵活控制，使试验台能够实现和模拟各种复杂的运动状态。这类试验台可以较好的满足对于液压泵、皮带轮、马达、内燃机、齿轮箱、车辆轮胎等旋转试件的模拟加载和性能测试。

参考文献：

[1]姜继海.二次调节静液传动系统及其控制技术的研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学机电工程系，1998.

[2]战兴群，张炎华，赵克定.静液驱动二次调节技术恒转矩负载下静态调速特性的研究[J].机床与液压，2001，29（3）：49-51.

[3]吴成德.大功率发动机试验台功率自动控制设计及实现[J].内燃机与配件，2019（08）：16-17.