驅動橋傳動效率測試方法與流程
2023-10-11 06:29:59
本發明涉及一種驅動橋試驗方法，特別是一種驅動橋傳動效率測試方法。
背景技術：
驅動橋傳動效率是評價汽車驅動橋工作性能的一項重要指標，對汽車驅動橋的使用性能乃至整車的節能降耗性能都有很大影響。對汽車驅動橋傳動效率進行準確測量,不僅有利於深入開展驅動橋的優化研究,而且可以獲取車橋設計製造因素對驅動橋傳動效率的影響數據。但目前還沒有測試驅動橋傳動效率的行業標準或國家標準。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：提供一種可以測量、比較車橋傳動效率的驅動橋傳動效率測試方法，同時獲取車橋設計製造因素對驅動橋傳動效率的影響數據。
解決上述技術問題的技術方案是：一種驅動橋傳動效率測試方法，該方法是通過驅動件按行車方向或倒車方向對驅動橋進行驅動，在某一穩態溫度下，控制主錐輸入端的轉速及扭矩為恆定值，同時測定輸入端的系列轉速及扭矩、兩輸出端的系列轉速及扭矩；分別根據輸入端的系列轉速值及扭矩值，測定該輸入端的系列扭矩值和轉速值所對應的輸出功率，再計算出相對應的傳動效率，即可評價該驅動橋傳動效率情況。
本發明的進一步技術方案是：所述的驅動件包括發動機或輪胎；驅動的方式包括正轉驅動、正轉從動、反轉驅動或反轉從動。
本發明的進一步技術方案是：輸出功率的測定公式如下：
式中，p為輸出功率（kw），ti為輸入端扭矩（n.m），ni為輸入端轉速（rpm），
傳動效率的計算公式如下：
為傳動效率；為輸入端轉速；為輸入端扭矩；為右輸出端轉速；為右輸出端扭矩；為左輸出端轉速；為左輸出端扭矩。
本發明的進一步技術方案是：在每個輸入的驅動橋扭矩值和轉速值測試點的測試過程為：到達測試點狀態後穩定該狀態1分鐘後開始測試，每30秒測量一次，總共測3次，取三次的平均值記錄於數據表中，要求在單個測試點整個測量過程中，油溫要保持在±1℃範圍內。
本發明的進一步技術方案是：所述的扭矩值和轉速值控制在設置數值的±5%範圍內，整個測試過程溫度控制在該某一穩態溫度的±5%範圍內。
本發明的進一步技術方案是：在試驗開始前還要進行磨合的過程，磨合的速度為汽車在65km/h時的轉速，分別按以下方式磨合：
（1）按照額定輸出扭矩的50％磨合90分鐘；
（2）按照額定輸出扭矩的100％磨合120分鐘；
（3）按照額定輸出扭矩的125％磨合90分鐘；
控制整個輸出扭矩和速度在以上設置值的5%的公差以內，並使冷卻用潤滑油保持90℃±3℃的範圍，驅動橋在負載的逐漸增大以及長時間的運行過程中進行徹底磨合，如果效率的測量在設定時間內達到平穩，則視為驅動橋已經完成磨合。
本發明的再進一步技術方案是：在磨合前還作如下試驗準備：
（1）為排除差速轉動產生的無效率，所有的差速傳動被鎖止；
（2）關閉測功機中影響相關轉速的自動反饋系統；
（3）配備測量橋殼鼓包內部油溫的傳感器；
（4）按照車橋以及測功機功率要求，計算出磨合和最終試驗的輸出速度和輸出扭矩；
（5）扭矩傳感器安裝在靠近驅動橋的位置，如果測試系統中使用了變速箱，則扭矩傳感器安裝在變速箱上靠近車橋的一側。
本發明的再進一步技術方案是：所述的扭矩傳感器精度等級為0.1，0-20%扭矩範圍內精度為0.03，20%-60%扭矩範圍內精度為0.065；60%-100%扭矩範圍內扭矩精度為0.1。
由於採用上述結構，本發明之驅動橋傳動效率測試方法與現有技術相比，具有以下有益效果：
1.可以測量、比較車橋傳動效率：
由於本發明是通過驅動件按行車方向或倒車方向對驅動橋進行驅動，在某一穩態溫度下，控制主錐輸入端的轉速及扭矩為恆定值，同時測定輸入端的系列轉速及扭矩、兩輸出端的系列轉速及扭矩；分別根據輸入端的系列轉速值及扭矩值，測定該輸入端的系列扭矩值和轉速值所對應的輸出功率，再計算出相對應的傳動效率，即可評價該驅動橋傳動效率情況。因此，利用本試驗方法可以準確地測量、比較驅動橋的傳動效率。
2.可以獲取車橋裝配調整力矩等因素對驅動橋傳動效率的影響數據：
一般情況下，人們通常認為影響驅動橋傳動鏈的傳動效率主要是主減內部齒輪的攪油造成了能量的損失，其實不然，各個位置軸承的阻滯力矩造成了能量的損失，從而影響了驅動橋傳動鏈的傳動效率。
由於本發明是通過驅動件按行車方向或倒車方向對驅動橋進行驅動，在某一穩態溫度下，控制主錐輸入端的轉速及扭矩為恆定值，同時測定輸入端的系列轉速及扭矩、兩輸出端的系列轉速及扭矩；分別根據輸入端的系列轉速值及扭矩值，測定該輸入端的系列扭矩值和轉速值所對應的輸出功率，再計算出相對應的傳動效率，即可評價該驅動橋傳動效率情況。因此，本發明還可以在測試驅動橋傳動效率的同時獲取車橋設計製造因素對驅動橋傳動效率的影響數據，從而可對影響傳動效率的輪轂軸承阻滯力矩、主錐軸承力矩等因素開展量化分析、優化後達成最佳傳動效率。
3.精度高：
由於本發明採用的扭矩傳感器精度等級為0.1，0-20%扭矩範圍內精度為0.03，20%-60%扭矩範圍內精度為0.065；60%-100%扭矩範圍內扭矩精度為0.1，其精度較高。
4.適用範圍廣：
由於本發明可測試驅動橋總成速比範圍寬：2-12；可測試驅動橋最大輸入扭矩：20000nm、最大輸入轉速：2400rpm；因此，本發明除了適用於小型驅動橋外，主要適用於中、大型驅動橋。
5.方法簡單，易於操作。
下面，結合實施例對本發明之驅動橋傳動效率測試方法的技術特徵作進一步的說明。
具體實施例
實施例一：
一種驅動橋傳動效率測試方法，該方法是通過驅動件按行車方向或倒車方向對驅動橋進行驅動，在某一穩態溫度下，分別根據輸入的驅動橋系列扭矩值和轉速值，測定該系列扭矩值和轉速值所對應的輸出功率，再計算出相對應的傳動效率，即可評價該驅動橋傳動效率情況。
所述的驅動件包括發動機或輪胎；驅動的方式包括正轉驅動、正轉從動、反轉驅動或反轉從動，按附表1中四種組合的方式進行驅動橋傳動效率的測試，其中第一種測試方法是最常用的，也是最能體現試驗價值的。
輸出功率的測定公式如下：
式中，p為輸出功率（kw），ti為輸入端扭矩（n.m），ni為輸入端轉速（rpm），
傳動效率的計算公式如下：
為傳動效率；為輸入端轉速；為輸入端扭矩；為右輸出端轉速；為右輸出端扭矩；為左輸出端轉速；為左輸出端扭矩。
在潤滑油指定之後，車橋的效率會隨著負載扭矩，速度和潤滑油溫度的不同而不同。完整測試方法包含6個扭矩值（0%，10%，15%，20%，50%，100%），6個速度值（20km/h，40km/h，60km/h，80km/h，100km/h）和5個溫度值（70℃，80℃，90℃，100℃，110℃），這樣將需要測試180個數據點。而在實際使用以及評價中，只需反映在一個穩態溫度下，效率與負載和速度變化就足夠了。本實施例一是在穩態溫度90℃下進行，按附表2進行測試並匯總數據。
在每個輸入的驅動橋扭矩值和轉速值測試點的測試過程為：到達測試點狀態後穩定該狀態1分鐘後開始測試，每30秒測量一次，總共測3次，取三次的平均值記錄於數據表中，要求在單個測試點整個測量過程中，油溫要保持在±1℃範圍內。
所述的扭矩值和轉速值控制在設置數值的±5%範圍內，整個測試過程溫度控制在90℃±5%範圍內。
按上述方法測試完後，整個附表2就可以用來評價該橋總成效率情況，並可按此方法與其他橋型對比。
在試驗開始前還要進行磨合的過程，磨合的速度為汽車在65km/h時的轉速，分別按以下方式磨合，例如，輪胎滾動半徑為535mm時，車速度為65km/h的輪邊輸出端轉速為322.4rpm：
（1）按照額定輸出扭矩的50％磨合90分鐘；
（2）按照額定輸出扭矩的100％磨合120分鐘；
（3）按照額定輸出扭矩的125％磨合90分鐘；
控制整個輸出扭矩和速度在以上設置值的5%的公差以內，並使冷卻用潤滑油保持90℃±3℃的範圍，驅動橋在負載的逐漸增大以及長時間的運行過程中進行徹底磨合，如果效率的測量在設定時間內達到平穩，則視為驅動橋已經完成磨合。
在磨合前還作如下試驗準備：
（1）測試的驅動橋應是有代表性的特殊車橋的設計，例如設置好的軸承預緊力、間隙等；只要是測試的目的，設計規格限制之外都是允許的，這適用於生產和實驗設計；為排除差速轉動產生的無效率，所有的差速傳動被鎖止；
（2）關閉測功機中影響相關轉速的自動反饋系統；
（3）配備測量橋殼鼓包內部油溫的傳感器，測試驅動橋必須使用推薦用於常規車載用途或特定被評估過的潤滑劑；潤滑劑的加入量必須是車橋製造商的建議值，除非潤滑劑量是受測試的變量；
（4）按照車橋以及測功機功率要求，計算出磨合和最終試驗的輸出速度和輸出扭矩；選擇的扭矩傳感器的量程應能夠滿足大於測試中需要的最大扭矩的20%或者扭矩傳感器的滿量程精度符合客戶的效率精度要求；
（5）扭矩傳感器安裝在靠近驅動橋的位置，如果測試系統中使用了變速箱，則扭矩傳感器安裝在變速箱上靠近車橋的一側，理想狀態下，扭矩傳感器要直接安裝在車橋上以最大程度減少由於傳動軸產生的效率損失。
本驅動橋傳動效率測試方法採用的試驗設備是一套由計算機系統控制、可實現手動測試或24小時連續自動測試的產品綜合性能試驗臺。該試驗臺主要由安裝底板、高動態交流電機驅動單元（650kw）、兩套大扭矩加載單元（370kw）、電源及控制電氣、計算機及數據採集系統、測試用工裝等部分構成。該試驗臺用於汽車驅動橋的研究及開發測試，可進行橋總成的耐久性及多項性能測試。試驗過程由工業控制計算機對電機轉速、加載器、傳感器等進行自動控制，自動模擬驅動橋的各種運行工況(如：正反轉、升降速、高中低速運行、不同的兩側阻力距、制動時間等)，同時獲取各部位傳感器信號傳遞至計算機進行分析處理，生成檢測數據、曲線、結論，可參照設定標準對產品內部故障信息直接用聲光報警提示。
傳動效率試驗時，試驗設備可根據不同的試驗需求，控制主錐輸入端的轉速及扭矩為恆定值，同時測定輸入端的轉速及扭矩、兩輸出端的轉速及扭矩；傳動效率值可在電腦顯示屏上直接顯示。
如果不同車輛或投入不同市場的車輛要使用不同種類的潤滑油，則要對注入不同潤滑油的車橋分別都進行效率測試，車橋的效率也會因為潤滑油的不同而發生巨大的變化。
同樣，本發明還可以以溫度為變量，其他不變進行測試並對比分析。
以下是相關的計算公式：
（1）磨合轉速（rpm）的計算公式為：
（2）效率測試轉速（rpm）的計算公式為：
（3）整體效率公式的計算公式為：
（4）能量損失率（kj/km）的計算公式為：
在上述計算公式中，
v-輪胎轉動速度在100km/h時的轉動速度，單位：revs/km，
i-整橋速比。
附表1
附表2