变速箱疲劳寿命试验台的结构特点及选用

【３】黄庆学．轧机轴承与轧辊寿命研究与应用【Ｍ】．北京：冶金工 业出版社。２００３：２８６—３４３．
变速箱疲劳寿命试验台的结构特点及选用
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
张有禄， ZHANG You-lu 山西大同齿轮集团有限责任公司技术中心,山西,大同,037006
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT 2008,23(5)
０引 言
、
主试变速箱的输入端安装一台转矩转速传感器。
变速箱的疲劳寿命是考核变速箱综合实用性能 ·陪试箱与主试箱背靠背串接，在陪试箱的输出端接一
的重要指标。为试验与考核变速箱的疲劳寿命，需将
台与主试箱输入端一致的传感器（量程范围，转速范
Байду номын сангаас
变速箱安装于某一试验台上，各档位在特定转速、扭
围、精度等级相同），扭矩传感器测量得到的输入、输
Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｌｉｆｅ Ｔｅｓｔ Ｂｅｄ
ＺＨＡＮＧ Ｙｏｕ－ｌｕ
｛Ｄａｔｏｎｇ Ｇｅａｒ Ｇｒｏｕｐ ＣＯ．ＬＴＤ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ。Ｄａｔｏｎｇ ０３７００６。Ｓｈａｎｘｉ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ）Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆａｔｉｇｕｅ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｉｓ ａｌｌ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｔｅｍ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｏｃｕｓｅｓ Ｏｉｌ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆａｔｉｇｕｅ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ ｔｅｓｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ’ｓ ｄｅｓｉｇｎ，ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ Ｖａｌ．ｉＯＵＳ ｏｐｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；Ｆａｔｉｇｕｅ Ｅｎｄｕｒａｎｃｅ；Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｃｌｏｓｅｄ；ＣＬＰ Ｃｌｏｓｅｄ；ｋａｄ
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箱档位数及各档速比相同的变速箱作为陪试箱，陪试
箱输出端与主试箱输出端联接（背靠背）。由于陪试变
速箱输出端实际运转时成为功率输入端，且运转方向 与主试样件相反．故其运转时间数据仅可作为参考数 据。闭式试验台根据功率封闭的形式不同又可分为以 下两种 ” １．１ 电封闭式变速箱疲劳寿命试验台
电封闭式试验台用一台发电机作为负载。其所发
案，但该方案南于输入、输出传感器的量程不同。要想
测功机）和闭式试验台。开式试验台往往由于变速箱
保证同样的精度等级，设备成本较高。
输出的功率不能回收利用，目前只有少数传递功率较
小的变速箱试验还在使用开式试验台；对于传递功率
较大的变速箱。使用功率封闭的闭式试验台。 闭式试验台在试验台上安装一台与被试验变速
方便
大
性能稳定
可靠
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（上接第１０２页） ，
油膜温升并不厉害，高速下，由于油膜温升大，会影响 各种参数对承载能力的变化规律。计算发现，油膜厚度 方向温度发生剧烈变化，可见轴颈温度对油膜和轴瓦 的温度场的影响很小。
高和最低温度的差值很大。能够达到几十度。这说明高 速旋转的轴承很容易出现烧瓦现象。由于轴承的流量 变化相对比较小，在速度不变的情况下．工作参数承载 量和供油压力对轴承温度场的影响很小。轴承工作时 的工况差异很大。本计算的油膜温度场可以分析出轴 承工作时的基本温度变化和出口油温。有利于防止轴 瓦的失效，但为了得到更精确的温度变化，有必要对不 同工况作一个瞬态温度场分析。
各种型式的变速箱疲劳寿命试验台的性能特点如 表１所示： ３试验台方案选择
试验台方案选择原则上必须考虑其试验台的稳定 性、通用性、试验的经济性、环保性等。变速器制造行业 一般需进行产品开发试验、出厂前检测试验、产品质量 评价试验等，在进行试验台的方案选择时应综合考虑 其试验目的、试验条件、试验地点，根据各种试验台的 结构特点、使用性能、维修性能等进行选用。
箱疲劳耐久性试验设备的设计、选型方案，并分析了各种方案的优缺点及选用原则。 【关键词】 变速箱；疲劳耐久试验台；机械封闭；电封闭；负载 【中图分类号】Ｕ４６３．２１２ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００３—７７３Ｘ｛２００８）０５—０１０３—０２
Ｔｈｅ Ｔｙｐｅｓ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ
表１ 三种形式变速箱疲劳寿命试验台的性能特点
试验 台型
式
开式 试验
厶 口
电封 闭式 试验
厶 口
机械 封闭 式试 验台
工作原 理
结构特点
功
蛊
使用性能
维修性能
损
缺点
耗
结构简单。
功率损耗
利用测 但测功机吸 单台变速 非
大．大功
功机进 收的功率不 箱即可试 常 维修方便 率的测功
行加载
验
大
机制作成
易回收利用
丰试熏ｊｌ；箱
图ｌ 电封闭式变速箱疲劳寿命试验台结构
电机变速箱１传感器加被试箱陪试箱变速箱２ 载 器
图３机械封闭式试验台结构
收稿１３期：２００８－０４－２１；修回日期：２００８埘一２８
作者简介：张有禄（１９６８一），男，山西灵丘人．工程师．本科，从事机械制造工艺及设备的技术工作。
·１０３·
万方数据
第２３卷第５期（总第１０４期） Ｖ０１．２３ Ｎｏ．５（ＳＵＭ Ｎｏ．１０４）
机械管理开发 ＭＥＣＨＡＮｌＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
２００８年１０月 Ｏｃｔ．２００８
变速箱疲劳寿命试验台的结构特点及选用
张有禄
（山西大同齿轮集团有限责任公司技术中心．山西大同０３７００６） ．【摘要】汽车变速箱疲劳耐久性试验是变速箱产品开发设计、试验验证工作的一个重要项目。文章重点阐明变速
矩、油温下进行长时间运转，记录变速箱各档位损坏
出功率经计算后可以得到机械效率。但该测量方法得
前运转时间，以分析并评价变速箱的疲劳寿命。 ｌ汽车变速箱疲劳寿命试验台的种类
到的数据是两台变速箱的平均值。为直接得到单台主 试变速箱的传动效率．有时也采用如图２所示的方
变速箱疲劳寿命试验台有开式试验台（如电涡流
图２可同时测量传动效率的变速箱疲劳试验台
１．２机械封闭式试验台 结构如图３所示。加载器用于机械闭环系统扭矩
的施加及调整，结构型式有液压加载器、电动同步加载
出的电能通过处理后重新返回电网再利用。电能通路
有的采用大循环式（电能返回电网），也有的采用小循
环式（电能经过处理后直接进入驱动电机）。电封闭式
自
变速箱疲劳寿命试验台结构如图１所示。
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·１０４·
万方数据
ａ．轴向一周向油膜 温度分布规律
ｂ．厚度一周向油膜 温度分布规律
’图５油膜温度分布规律
参考文献
【ｌ】陈伯贤，裘祖干．流体润滑理论及其应用【Ｍ】．北京：机械工业 出版社．１９９１：ｌ＿４０．
【２】郭溪泉，李树青．现代大型轧机油膜轴承技术与应用【Ｍ】．北 京：机械工业出版社．１９９８：１７３—１８５．
本高
调整负 机械部分较
须速比级
电器复
载电机 简单，扭矩、 基本相同
杂．故障 电器系统
的励磁 转速完全靠
小
电压进
的变速箱 电器控制与 作陪试
诊断难． 维修不便 维修不便
行加载
保证
通过闭 环内的 电动或 液压加
载
须速比级
尺寸链长． 完全相同
故障易诊 尺寸链
的变速箱
系统安装调
小 断．维修 长．噪声
整难
作陪试：
第２３卷第５期（总第１０４期）
机械管理开发
２００８年１０月
器、机械式手动加载器：被试变速箱输入功率是从被试 变速箱输出端传出经由偌试箱、变速箱２、加载器、变速 箱ｌ返回的功率和由驱动电机输出的功率构成的。驱 动电机输出功率相当于系统运转过程中损耗功率的重 新补充。由于机械闭环系统功率损耗不大．故所需驱动 电机的功率仅仅是被试变速箱运转功率的一小部分。 ２各种型式变速箱疲劳寿命试验台的性能特点
图４油膜温度分布
３结束语 轴承中的最高温度并不出现在油膜和轴瓦的交界
面，而是在油膜中：在加速和突加载荷时。轴承都会有 失稳现象出现，并伴随着温度的突然升高，在很短的时 间内，轴承温度的上升量会达到几十度，在较为严峻的 工况下，可能引起轴承的失效。油膜内的温度变化对轴 承系统的稳定性分析有很大的影响．如果不考虑温度 变化，会忽略掉由于轴承热不稳定性导致的轴承失效 现象；在高转速的情况下，温度响应情况非常复杂。最