汽车液力自动变速器液压试验台设计

李珺，侯圣文

汽车液力自动变速器液压试验台设计

李珺，侯圣文

（陕西法士特汽车传动工程研究院，陕西 西安 710119）

作为自动变速器的核心部件，液压阀块总成以及其他液压元件的性能研究是自动变速器总体性能研究的关键。为了对AT变速器上的液压元件进行检测和分析，文章设计了针对汽车AT变速器的液压试验台，主要介绍了液压试验台的结构和功能、工作原理以及计算机控制系统。

自动变速器；液压试验台；控制系统；测试

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-49-03

引言

液力自动变速器（Automatic Transmission，AT）由于发展时间较早、技术成熟、可靠性高、乘坐舒适，在自动变速器市场中占有重要的位置[1]。作为自动变速器的核心部件，液压阀块总成以及其他液压元件的性能研究是自动变速器总体性能研究的关键[2]。目前，国内针对自动变速器液压元件的测试系统功能都比较单一，对于阀块总成、比例阀、溢流阀、过滤器和油泵等的测试只能同时实现一种或两种，而国外液压测试系统虽然功能较齐全，但是价格昂贵。液压系统是AT变速器的核心部分，为了对AT变速器上的液压元件进行检测和分析，本文设计了针对汽车AT变速器的液压试验台。

1 汽车液力自动变速器液压试验台的结构和功能

1.1 试验台的结构

图1 AT变速器液压试验台结构图

汽车液力自动变速器液压试验台主要由以下几部分组成：液压系统、电气控制系统和测量显示系统，详细情况见图1。

液压系统包括主液压系统和辅助液压系统。主液压系统由电机、液压泵、油箱、集成阀块和管路等组成。辅助液压系统主要包括油液旁路过滤系统、回油精细过滤系统、集油装置以及控制阀等。

电气控制系统主要由电气控制柜和相关控制开关组成。整个试验程序通过PLC进行控制，实现试验所要求的各项动作和安全防护设置，以及自动换向、自动计数、保压延时等功能。既可以对试验进行手动控制，也可以实现试验的自动化控制。

测量显示系统由计算机及接口、传感器、显示仪表和操作台等组成，主要用来对试验数据进行实时监测和采集，并将采集到的数据上传至计算机数据库，完成对试验数据的分析处理。

1.2 试验台的功能

液压试验台主要功能是对自动变速器的液压元件进行测试，其中包括对电磁阀、液压阀块、油泵和油滤的性能测试，自动变速器壳体油槽测试以及各种液压阀的测试等。

液压系统利用比例控制技术，包括比例流量变量泵、比例溢流阀，可以对液压试验的压力和流量等进行实时控制，提高了试验的控制精度。

油温控制系统通过温度传感器及温度表可以对油箱及系统温度进行监测：当油温低于要求温度时，加热器工作使油温升高；当油温高于要求温度时，油液经过冷却器使油温降低。

油箱液位检测系统通过检测装置监控油箱液位高低，当油箱液位低于要求高度时，该装置将向控制系统发出警报。

过滤器控制系统同样由相关装置检测过滤器工作情况，当过滤器出现异常时向控制系统发出警报信号，并由控制系统采取相应的处理措施。

2 汽车液力自动变速器液压试验台的工作原理

汽车液力自动变速器试验台的工作原理如图2所示。试验台的液压系统主要由液压源、先导供油和加热冷却三部分组成。

液压源用于给被试液压元件提供一定的压力、流量以及合适的油液温度。该试验台的液压源有两个，分别是齿轮泵2和4。两个泵可以单独工作，也可以同时工作，通过后台程序自动控制。变频电机3和5驱动齿轮泵2和4工作，从油箱中将油液抽出。过滤器7用来过滤油液，安全阀8用来调节系统最大压力，蓄能器9用来稳定系统压力和流量，减压阀11用于调节被试件的入口压力，流量计13用来测试该回路的流量。油液最后经过过滤器33回到油箱。

油泵测试时，电机36驱动齿轮泵工作，将油液从油箱中抽出。通过调节电机36的转速和比例减压阀15的开度，给测试泵提供所需流量和压力。

图2 AT变速器液压试验台系统原理图

先导泵组19用来给试验台上的各电磁阀提供先导压力。油液经过散热器21、先导泵组19、过滤器12进入各电磁阀，给先导阀提供油压并冷却。

试验油液的冷却加热使用单独的循环泵组28进行循环。循环泵组28将油液送至加热器30或散热器31，再经过过滤器32回至油箱。

3 汽车液力自动变速器液压试验台计算机控制系统

传统的液压试验系统采用“传感器+模拟二次仪表”的方式进行试验，试验过程中采用手动调试、人工记录，试验完成后对记录的数据进行处理，最终得出试验结论。这种试验方式工作效率低，劳动量大，且试验结果受人为因素影响较为明显，精度不高，难以得出令人满意的试验结论[3]。随着机电控制技术在液压试验平台上的广泛应用，液压试验过程自动化程度逐步提高，所需操作逐步减少，试验效率和精度在逐步提高。本液压试验台正是基于高度自动化的机电一体化技术，试验过程全程由控制单元进行调节，实现从元器件动作、状态监控、数据采集到处理存储的全程自动化。

计算机控制系统基本结构如图3所示。

图3 计算机控制系统结构图

系统利用传感器将试验数据收集传递给信号处理模块．信号处理模块负责对采集的信号进行调整强化，并进行适当放大，提升信号的清晰度，保证信号在多次传递中不会出现失真等现象。

整个系统工作完全在中央计算机控制系统操控下完成，自动化程度较高，运行速度较快。

PLC控制液压试验台上泵的启动和各个换向阀的换向，并对冷却器和加热器进行控制。PXI采集系统对比例变量泵、比例溢流阀等模拟量元件进行控制，压力传感器和温度传感器等的模拟量信号经信号调理模块调理后，由数据采集系统采集，传回至计算机。

4 结束语

该液压试验台将主要液压元件都集成到同一试验台上进行综合性能测试，也可以分别测试电磁阀、油泵和油滤等的性能参数。试验台通用性强，基本涵盖自动变速器上的所有液压元件。汽车液力自动变速器液压试验台设计完后，对相关性能和功能进行了验证，试验台性能良好，能够满足自动变速器生产研发过程中的各种需求。

[1] 周亚庆,周斌,袁佳斌,肖红.汽车自动变速器技术的发展与应用[A].四川省第十一届汽车学术年会,2013.

[2] 杨朝英.自动变速器液压控制系统分析研究[D].石家庄∶河北科技大学,2013.

[3] 朱铮涛,李扬,李定华.应用虚拟仪器技术实现液压系统状态监测[J].机械开发,1998,4∶12-16.

Design of Hydraulic Test Stand for Automatic Transmission

Li Jun, Hou Shengwen
( Shaanxi FAST Auto Drive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710119 )

As the core component of automatic transmission, it is the performance research of hydraulic value block assembly and other hydraulic components which is the key for the overall performance study of automatic transmission. In order for the detection and analysis of hydraulic components of AT, this paper designs a hydraulic test stand for vehicle automatic transmission, which focuses on the structure, function, working principle and computer control system of hydraulic test stand.

Automatic Transmission; Hydraulic Test Stand; Control System; Test

U467

A

1671-7988 (2017)16-49-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.018

李珺（1990-），女，助理工程师，工学硕士，就职于陕西法士特汽车传动工程研究院。主要从事汽车变速箱性能研究。