变速箱过滤器压力降流量脉冲试验系统及功能测试

刘杨　牛一群　白涛

摘要：随着汽车工业的逐步发展以及人们对家用轿车驾驶便捷性要求的不断提高，自动挡汽车逐步取代了手动挡汽车，变速箱过滤器作为自动挡变速箱齿轮油的重要过滤元件，直接影响着整个变速箱的使用寿命。基于此，设计了一种合理、高效、准确的变速箱过滤器检测方法，并根据该方法研制出了科学的检测设备，以便顺利开展变速箱过滤器的压力降流量脉冲试验与功能测试。

关键词：变速箱;过滤器;功能测试

0 引言

据不完全统计，2018年上半年，国内大概有20家老牌滤清器企业投入到变速箱过滤器的研发和生产行业中。由于国内对变速箱过滤器技术的研发及其相关标准尚属空白，使得我们对变速箱过滤器的检测无从下手。我们只能通过借鉴国外先进的变速箱过滤器生产企业的相关技术规范，结合多年积累的检验经验，设计出了一种合理、高效、准确的检测方法，并根据该方法研制出了科学的检测设备，顺利开展了有关变速箱过滤器的压力降流量脉冲试验系统与功能测试。

1 试验案例

1.1    试验目的

基于大量的基础试验和国外先进企业的方法，采用科学、精密的检测设备，开展变速箱过滤器压力降流量脉冲试验系统与功能测试。

1.2    试验设备

变速箱过滤器流量性能试验台。

1.2.1    变速箱过滤器流量性能试验台简介

变速箱过滤器流量性能试验台采用工控机工业显示器的控制方式，界面由程序工程师编写，用户可以根据实际情况选择对应的试验步骤和功能，设定相应的试验参数后点击试验开始即可进行测试，可显示压力、流量、温度等当前工况参数以及各类安全保护措施的具体情况。系统动力源为三螺杆泵，温度传感器、压力传感器采用知名品牌[1]。整机系统具有极高的自动化程度、准确性及可靠性，类似产品已经成功应用于各类测试行业多年，如航空航天、军工兵器、船舶、核工业、汽车零部件检测等诸多行业，其性能稳定性均得到了良好印证。

本机为自动化设备，按照设备功能可分为介质循环系统、高低温热交换系统、测量系统、滤芯旁通阀单元、控制系统。

负压变速箱过滤器系统高低温流阻试验采用独立的循环系统，试件通过柔性可弯折油管与泵组相连，试件插入至液面以下规定距离，距离的高低通过管长度调节，绝压传感器安装在液面之上，测量试件管路产生的负压，经过三螺杆泵组，通过螺杆流量计返回至油箱，从油箱锥形底部回油，回油口方向向上，出口有扩散口，防止对试件造成冲击;系统管路并联介质过滤系统，采用高压管路过滤器作为介质过滤器，过滤精度5 μm，介质油箱采用外部机组换热的形式进行冷热交换，采用外部油冷机组作为介质温度控制工作单元。

正压变速箱过滤器系统高低温试验与负压变速箱过滤器系统高低温流阻试验共用一套系统，去掉负压过滤器，变成介质吸入端，经过泵组后通过变频器与旁通阀门进行流量调节，正压部分试验件并联一条空流量管线，在负压过滤器时切换至空流量管线进行试验，采用正压过滤器试验时，切换至正压过滤器工装部分，正压过滤器工装采用旋装滤清器工装，采用内螺纹形式为M24 mm×1.5 mm的公制螺纹，压差采集方式采用滤座上进出口取压方式[2]。

1.2.2    设备使用环境

试验台接地线：现场可靠接地端;用户试件及配套接头、壳体：1套;设备供电电源：AC380 V，55 kW以上;气源：0.8 MPa、流量100 L/min的清潔干燥无油气源;低温导热油（换热油品）：二甲基硅油;介质油品ATF油：-18 ℃时流量为1 000 mm2/s，24 ℃时流量为79 mm2/s。

1.2.3    技术参数控制

（1）试验项目（一）负压变速箱过滤器流量-压力降（高温部分）试验参数：

1）泵组流量输出范围：1～60 L/min;2）流量适用黏度范围：8～80 mm2/s;3）负压吸入范围：吸入口在堵死的状态下为50 kPa;4）系统流量测量范围：1～60 L/min，精度为±1%;5）系统温度测量范围：-50～150 ℃，精度为±1 ℃;6）油箱油温控制范围：RT（常温）～100 ℃，精度为±3 ℃;7）绝对压力测试范围：0～110 kPa，精度为±0.25%;8）泵组排出压力测试范围：0～1.6 MPa，精度为±0.25%。

（2）试验项目（二）负压变速箱过滤器流量-压力降（低温部分）试验参数：

1）泵组流量输出范围：1～25 L/min;2）流量适用黏度范围：80～1 000 mm2/s;3）负压吸入范围：吸入口在堵死的状态下为50 kPa;4）系统流量测量范围：1～20 L/min，精度为±1%;5）系统温度测量范围：-50～150 ℃，精度为±1 ℃;6）油箱油温控制范围：-30 ℃～RT（常温），精度为±3 ℃;7）绝对压力测试范围：0～110 kPa，精度为±0.25%;8）泵组排出压力测试范围：0～1.6 MPa，精度为±0.25%。

（3）试验项目（三）正压变速箱过滤器流量-压力降（高温部分）试验参数：

1）泵组流量输出范围：1～60 L/min;2）泵组可适用介质黏度范围：8～500 mm2/s;3）压力输出：1.6 MPa（Max）;4）系统流量测量范围：1～60 L/min，精度为±1%;5）系统温度测量范围：-50～150 ℃，精度为±1 ℃;6）油箱油温控制范围：RT（常温）～100 ℃，精度为±3 ℃;7）压力测试范围：0～1.6 MPa，精度为±0.25%;8）试验件压差测试范围：0～50 kPa，精度为±0.25%;9）试验件压差测试范围：0～300 kPa，精度为±0.25%。

（4）试验项目（四）正压变速箱过滤器流量-压力降（低温部分）试验参数：

1）泵组流量输出范围：

1～25 L/min;2）流量适用黏度范围：80～1 000 mm2/s;3）压力输出：1.6 MPa（Max）;4）系统流量测量范围：1～20 L/min，精度为±1%;5）系统温度测量范围：-50～150 ℃，精度为±1 ℃;6）油箱油温控制范围：-30～RT（常温），精度为±3 ℃;7）压力测试范围：0～1.6 MPa，精度为±0.25%;8）试验件压差测试范围：0～50 kPa，精度为±0.25%;9）试验件压差测试范围：0～300 kPa，精度为±0.25%。

（5）整机参数：

管路过滤器过滤精度：通径DN25 mm，过滤精度5 μm;设备尺寸（长×宽×高）：试验台架部分1 700 mm×1 100 mm×2 100 mm，介质换热部分700 mm×700 mm×1 350 mm，控制部分：800 mm×800 mm×1 750 mm;整机功率;AC380 V，55 kW;气源需求：0.8 MPa以下，除油除水干净气源，用于气控阀门供气。

本参数为系统默认参数，个别参数可根据用户实际试件参数进行协商，若无偏离则系统组成为默认参数配置。

2 实施方案

根据变速箱过滤器工作原理，变速箱过滤器的主要指标有压力降、流量脉冲，尽可能模拟变速箱过滤器实际工作状态，检测过滤器的压力降、流量脉冲性能，制定出试验方法。

试验台分为两个独立部分，分为高温循環部分和低温循环部分，相互独立，试验互不干扰，高温实现为油箱外部加热，由独立循环泵进行循环，保证加热的均匀性。低温实现为把油箱整体放置于低温环境箱体内。设备组成为主油箱，把滤清器侵入到油箱中，吸油管路上有负压传感器，用于测试吸油管路和大气环境中的压力差值;吸油泵组用于提供过滤器所需要的流量，泵组排出端口接入后为正压，接入管路过滤器用于对后端流量计进行过滤;质量流量计从油箱底部回油，回油处加入扩散器，防止对过滤器造成冲击。

系统按执行功能可划分为：常温及高温介质循环系统、低温介质循环系统、流量脉冲单元、终端控制分析系统。其中，流量脉冲单元主要放置于常温及高温油箱循环管路，采用德国顶级阀门制造商的COAX二位三通同轴阀，通径DN25 mm，大通径小压损，采取切换试件通过介质的方式实现流量脉冲。

采用该试验方案操作简便快捷，模拟变速箱过滤器在南北方的温度情况，对过滤器流量阻力、高温状态下的流量脉冲疲劳主要技术性能进行测定，为提高变速箱过滤器的精准度提供保障。

3 试验结果

通过采用变速箱过滤器流量性能试验台对变速箱过滤器进行测试可知，该试验台相较于传统的功能测试方式，其测试精度更高，平均精度可以提高40%，为变速箱过滤器的后期使用提供了强有力的数据支持。

4 结语

综上所述，笔者通过收集国内外目前先进的变速箱过滤器技术信息及相关资料，与生产企业进行深入沟通，采用变速箱过滤器流量性能试验台开展了变速箱过滤器压力降流量脉冲试验系统及功能测试，该试验台能够得出变速箱过滤器性能的精准数据，为汽车工业制造提供了强有力的数据支持。

[参考文献]

[1] 郜可峰，张祥平，刘芳.汽车自动变速箱过滤系统设计方法与试验研究[J].汽车零部件，2014（3）：37-40.

[2] 温华明，杨士先，王中华.液动自动变速箱吸油口位置设计及验证方法[J].汽车实用技术，2016（4）：52-54.

收稿日期：2020-03-04

作者简介：刘杨（1988—），男，安徽蚌埠人，助理工程师，研究方向：经济与行政管理。