專利名稱:變矩器傳動箱試驗臺及其檢測控制裝置的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種變矩器傳動箱試驗臺,它用于變矩器傳動箱性能試驗和出廠試驗。屬于試驗裝備技術領域。
背景技術:
目前,隨著鐵路技術引進消化吸收國產化步伐的不斷加快,引進技術已經從電力機車、內燃機車、動車組開始,逐步發展到用于工程作業的液力傳動軌道車,軌道作業車用液力變矩器傳動箱也隨之加入了技術引進消化吸收國產化的行列。隨著液力變矩器傳動箱國產化進程的深入,國產化后傳動箱的制造質量的性能評價問題迫在眉睫,急需研制用于國產傳動箱性能試驗的試驗臺。國內現有液力變矩器傳動箱性能試驗臺多采用柴油機驅動、水力測功機或直流牽引電動機作為負載、國產轉速轉矩傳感器檢測,測試精度較低,難以滿足技術引進液力變矩器傳動箱高精度、自動控制、實時檢測的性能試驗要求。國外先進液力變矩器傳動箱性能試驗臺多采用交流電機驅動、交流電機作為負載,應用變頻調速和能量反饋技術,技術含量高,測試精度高,但制造成本也較高,國內企業難以接受。充分利用國內現有技術水平,通過自主研發,研制一種達到國外先進液力變矩器傳動箱性能試驗要求的、性價比較高的試驗臺,滿足技術引進消化吸收國產化液力變矩器傳動箱性能試驗的要求。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種變矩器傳動箱試驗臺。它用于變矩器傳動箱性能試驗和出廠試驗,具有結構簡單、運用可靠、被試傳動箱更換方便、性價比較高的優點。為解決上述技術問題,本發明的變矩器傳動箱試驗臺由柴油機、萬向軸、兩級減速齒輪箱、測功機、勵磁裝置、耗功裝置和檢測控制系統組成。由柴油機作為動力源,驅動變矩器傳動箱的泵輪旋轉,通過柴油機調速改變變矩器傳動箱的吸收功率;由測功機作為負載, 能量消耗于負載電阻上,通過調節測功機的勵磁和負載電阻,改變變矩器傳動箱輸出扭矩和轉速。本發明變矩器傳動箱試驗臺的動力源(柴油機)與變矩器傳動箱之間和變矩器傳動箱與測功機之間,分別安裝有高精度轉速轉矩傳感器,用于測試變矩器傳動箱的輸入和輸出的轉速、轉矩和功率,得到變矩器傳動箱的轉速和轉矩性能曲線,計算出變矩器傳動箱的效率曲線。本發明變矩器傳動箱試驗臺在變矩器傳動箱與測功機之間設置一臺兩級減速齒輪箱,可重復利用測功機特性,達到變矩器傳動箱全功率測試要求。本發明變矩器傳動箱試驗臺的測功機選用外置強迫通風機冷卻的同步交流發電機,通過兩級減速齒輪箱換擋、調節勵磁電流和改變電樞電流配合作用進行調速,實現正反轉測功,滿足變矩器傳動箱進行換向試驗需要。本發明變矩器傳動箱試驗臺的測功機的轉速調節采用自動控制,即通過分段 PID (比例積分微分調節器)速度反饋閉環控制,達到穩定測功機轉速的作用,其轉速反饋量采自測功機的轉速編碼器,通過調節勵磁電流自動調節負載,控制輸出轉速。并有完善的測功機超速、短路、缺相、錯相、勵磁過流、勵磁欠流、欠勵和失勵、電樞過流、誤動作卸載等保護措施。本發明變矩器傳動箱試驗臺的測功機吸收的能量以電能的形式輸送到浸在電阻箱水中的耗功電阻(三相電加熱器),消耗能量,耗功電阻的控制為有級換檔,通過工業控制計算機控制。本發明變矩器傳動箱試驗臺的耗功電阻裝置采用三相電加熱器作為耗功電阻,三相電加熱器共88個,分為11組,其中4組為常通,另外7組通過7個接觸器控制,用于電阻調整。7個接觸器又由3個固態繼電器控制,每個固態繼電器分別控制1、2、4個接觸器,從而分別控制1、2、4組電加熱器,共組成7個電阻擋位,電阻擋位通過工業控制計算機控制。 耗功電阻裝置主要包括電阻箱、接觸器柜、控制柜、銅排和大線等。本發明變矩器傳動箱試驗臺的耗功電阻采用水冷卻,它的冷卻裝置由水箱、水泵、 電磁閥、工業控制計算機、電阻箱、溫度傳感器、液位傳感器和回水泵組成。設置了液位傳感器和水溫傳感器實現對電阻箱自動補水和自動控制水流量,以保證水位高于耗功電阻(避免燒損),并達到電阻箱內水的熱平衡;通過工業控制計算機自動監測水溫,當電阻箱內水溫度過高時,由回水泵把電阻箱內的水,泵到水箱;同時開啟電磁閥,由水泵把水箱內的水, 泵到電阻箱。并有完善的水溫、液位報警、過流保護等措施。本發明變矩器傳動箱試驗臺的檢測項目扭矩、轉速、溫度、壓力、流量等。扭矩、轉速、壓力、溫度和流量等參數,先把測量值轉換成電壓值,再通過電壓采集模塊采集到工業控制計算機中;檔位判斷、換檔輸出、報警輸出等采用開關量輸入輸出板進行采集和報警; 柴油機轉速控制通過開關量輸出或D/A (數字/模擬轉換)輸出給調速器來實現,對于測功機轉速的控制,通過微機D/A輸出給PID (比例積分微分)控制儀,通過轉速編碼器實現速度反饋閉環控制。本發明變矩器傳動箱試驗臺通過計算機控制自動連續調節變矩器傳動箱輸入和輸出轉速和轉矩,對試驗過程進行自動控制和實時監控,并由數據庫完成試驗數據實時記錄、存儲和輸出。
下面結合附圖對本發明的實施方式作進行詳細描述。圖1是本發明的變矩器傳動箱試驗臺示意圖。圖2是本發明的變矩器傳動箱試驗臺測功機轉速自動控制原理圖。圖3是本發明的變矩器傳動箱試驗臺檢測控制系統原理圖。圖4是本發明的變矩器傳動箱試驗臺耗功電阻冷卻裝置控制原理圖。
具體實施例方式圖1所示的是變矩器傳動箱試驗臺示意圖。作為動力源的柴油機1與被試變矩器傳動箱5之間安裝輸入轉速轉矩傳感器3,輸入轉速轉矩傳感器3與柴油機1通過萬向軸2 連接,輸入轉速轉矩傳感器3與被試變矩器傳動箱5通過萬向軸4連接;被試變矩器傳動箱 5與兩級減速齒輪箱9之間安裝輸出轉速轉矩傳感器7,輸出轉速轉矩傳感器7與被試的變矩器傳動箱5通過萬向軸6連接,輸出轉速轉矩傳感器7與兩級齒輪減速箱9通過萬向軸 8連接;兩級減速齒輪箱9與測功機交流發電機11之間通過萬向軸10連接,測功機交流發電機11以耗功電阻為負載。測功機采用外置強迫通風機冷卻、能夠實現正反轉測功的同步牽引發電機,以滿足傳動箱進行換向試驗需要。圖2所示的是變矩器傳動箱試驗臺測功機轉速自動控制原理圖。測功機轉速調節采用自動控制,即通過分段PID速度反饋閉環控制來達到穩定測功機轉速的作用,其轉速反饋量采自測功機的轉速編碼器,通過調節勵磁電流實現自動調節負載,控制輸出轉速。圖3所示的是變矩器傳動箱試驗臺檢測控制系統原理圖。檢測控制系統主要檢測扭矩、轉速、溫度、壓力、流量等。扭矩、轉速、壓力、溫度和流量等參數,先把測量值轉換成電壓值,在通過電壓采集模塊采集到工業控制計算機中,采用開關量輸入輸出板對檔位判斷、換檔輸出等進行采集和報警輸出。通過開關量輸出或D/A (數字/模擬轉換)輸出給調速器,實現柴油機轉速控制。采用微機D/A輸出給PID (比例積分微分調節器)控制儀, 通過轉速編碼器速度反饋閉環控制來實現對測功機轉速的控制。圖4所示的是變矩器傳動箱試驗臺耗功電阻冷卻裝置控制原理圖,它由水箱、水電磁閥、計算機、電阻箱、溫度傳感器、液位傳感器和回水泵組成。耗功電阻浸在電阻箱中, 回水管通過回水泵一端與電阻箱連接,另一端與水箱連接;給水管通過水泵和電磁閥一端與電阻箱連接,另一端與水箱連接;電阻箱中還設有液位傳感器和水溫傳感器;工業控制計算機的輸入端與液位傳感器和水溫傳感器電聯接,工業控制計算機的輸出端與水泵、回水泵和電磁閥電聯接。通過調節循環水量達到水箱熱平衡,設置水位、水溫傳感器實現自動補水和自動控制水流量。通過工業控制計算機自動監測水溫,當電阻箱內水溫度過高時,在工業控制計算機的控制下,由回水泵把電阻箱內的水,泵到水箱;同時開啟電磁閥,由水泵把水箱內的水,泵到電阻箱。并有完善的水溫報警、過流保護等措施。為了避免電加熱器燒損,需要保證水位應該全部高于電加熱器,因此需要對水箱的液位進行監控,水位低則自動補水。雖然結合附圖描述了本發明的實施方式,但是本領域內的熟練技術人員應當理解,這僅是舉例說明,可以對這個實施方法作出多種變更或修改,而不背離本發明的原理和實質。
權利要求
1.一種變矩器傳動箱試驗臺,它用于變矩器傳動箱性能試驗和出廠試驗,由柴油機作為動力源,驅動變矩器傳動箱的泵輪旋轉,通過柴油機調速改變變矩器傳動箱的吸收功率; 由測功機作為負載,能量消耗于負載電阻上,通過調節測功機的勵磁和負載電阻,測試變矩器傳動箱的輸出扭矩和轉速。
2.根據權利要求1所述的一種變矩器傳動箱試驗臺,其特征在于作為動力源的柴油機(1)與被試變矩器傳動箱( 之間安裝輸入轉速轉矩傳感器(3),輸入轉速轉矩傳感器 (3)與柴油機(1)通過萬向軸( 連接,輸入轉速轉矩傳感器( 與被試變矩器傳動箱(5) 通過萬向軸(4)連接;被試變矩器傳動箱( 與兩級減速齒輪箱(9)之間安裝輸出轉速轉矩傳感器(7),輸出轉速轉矩傳感器(7)與被試的變矩器傳動箱( 通過萬向軸(6)連接, 輸出轉速轉矩傳感器(7)與兩級齒輪減速箱(9)通過萬向軸(8)連接;兩級減速齒輪箱(9) 與測功機交流發電機(11)之間通過萬向軸(10)連接,測功機交流發電機(11)以耗功電阻為負載。
3.根據權利要求1所述的一種變矩器傳動箱試驗臺,其特征在于測功機采用外置強迫通風機冷卻、能夠實現正反轉測功的同步交流發電機,以滿足傳動箱進行換向試驗需要。
4.根據權利要求1所述的一種變矩器傳動箱試驗臺,其特征在于在變矩器傳動箱輸出與測功機輸入之間設置兩級減速齒輪箱,通過兩級齒輪減速箱換擋、配合調節測功機的勵磁電流和改變電樞電流進行調速,達到變矩器傳動箱全功率測試要求。
5.根據權利要求1所述的一種變矩器傳動箱試驗臺,其特征在于測功機吸收的能量以電能的形式輸送到浸在電阻箱水中的耗功電阻,消耗能量,耗功電阻的控制為有級換檔, 可通過計算機控制。
6.根據權利要求1所述的一種變矩器傳動箱試驗臺,其特征在于耗功電阻采用水冷卻,耗功電阻浸在電阻箱中,回水管通過回水泵一端與電阻箱連接,另一端與水箱連接;給水管通過水泵和電磁閥一端與電阻箱連接,另一端與水箱連接;電阻箱中還設有液位傳感器和水溫傳感器;工業控制計算機的輸入端與液位傳感器和水溫傳感器電聯接,工業控制計算機的輸出端與水泵、回水泵和電磁閥電聯接;設置了液位傳感器和水溫傳感器實現對電阻箱自動補水和自動控制水流量,以保證水位高于耗功電阻,并達到電阻箱內水的熱平衡;通過工業控制計算機自動監測水溫,當電阻箱內水溫度過高時,在工業控制計算機的控制下,由回水泵把電阻箱內的水,泵到水箱;同時開啟電磁閥,由水泵把水箱內的水,泵到電阻箱。并有完善的水溫報警、過流保護措施。
7.根據權利要求1所述的一種變矩器傳動箱試驗臺,其特征在于檢測項目主要包括檢測扭矩、轉速、溫度、壓力、流量等。扭矩、轉速、壓力、溫度和流量等參數,先把測量值轉換成電壓值,再通過電壓采集模塊采集到工業控制計算機中;檔位判斷、換檔輸出、報警輸出等采用開關量輸入輸出板進行采集和報警;柴油機轉速控制通過開關量輸出或D/A數字/ 模擬轉換輸出給調速器來實現,對于測功機轉速的控制,通過微機D/A輸出給PID比例積分微分控制儀,通過轉速編碼器速度反饋閉環控制來實現。
8.根據權利要求1所述的一種變矩器傳動箱試驗臺,其特征在于測功機轉速調節采用自動控制,通過分段PID比例積分微分調節器速度反饋閉環控制來達到穩定測功機轉速的作用,其轉速反饋量采自測功機的轉速編碼器,通過調節勵磁電流來自動調節負載,控制輸出轉速;并有完善的測功機超速、短路、缺相、錯相、勵磁過流、勵磁欠流、欠勵和失勵、電樞過流、誤動作卸載保護措施。
9.根據權利要求1所述的一種變矩器傳動箱試驗臺,其特征在于在變矩器傳動箱輸入端和輸出端上分別安裝了高精度轉速轉矩傳感器。
10.根據權利要求1所述的一種變矩器傳動箱試驗臺,其特征在于通過工業控制計算機控制,自動連續調節變矩器傳動箱輸入和輸出轉速和轉矩,試驗過程實時監控,由數據庫完成試驗數據實時記錄、存儲和輸出。
全文摘要
本發明要解決的技術問題是提供一種變矩器傳動箱試驗臺,它用于變矩器傳動箱性能試驗和出廠試驗,具有結構簡單、運用可靠、被試傳動箱更換方便、性價比較高的優點。在動力源柴油機(1)與被試變矩器傳動箱(5)之間安裝輸入轉速轉矩傳感器(3),在被試變矩器傳動箱(5)與兩級減速齒輪箱(9)之間安裝輸出轉速轉矩傳感器(7),由測功交流發電機(11)作為負載,測功機采用外置強迫通風機冷卻、能夠實現正反轉測功的同步牽引發電機,以滿足傳動箱進行換向試驗需要。
文檔編號G01M13/02GK102338698SQ20101023938
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月29日 優先權日2010年7月29日
發明者劉和才, 姜正, 木京京, 李文勇, 王志剛 申請人:中國北車集團大連機車研究所有限公司