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驱动桥疲劳试验台润滑油油温控制策略研究净化工程

2022-07-07 22:01:14 净化工程    

驱动桥疲劳试验台润滑油油温控制策略研究

驱动桥疲劳试验台润滑油油温控制策略研究 2012 摘 要:车辆传动系的可靠性是车辆保证动力性利行驶性以及燃油经济性的最关键的部分之一,而车辆传动装置中最为重要、工作条件最为恶劣的部分就是驱动桥,尤其是其中的主减述器锥齿轮。本文结合汽车驱动桥台架试验方法(QC/T 533—1999)叫J驱动桥总战齿轮疲劳试验实验方法和要求,确立车辆驱动桥总战齿轮疲劳试验台中驱动桥齿轮润滑油冷却方案,介绍了计算机检测控制系统总体方案温控执行机构的选择、油温数字控制策略的确定利油温控制系统的数学模型。 车辆产业已逐步成为许多国家的支柱产业之一,为了控制车辆产品质量,提高车辆品质,势必对其总成及零部件的试验系统提出更高更严格的要求。在车辆的各类总成中驱动桥是车辆传动系中一个重要总成,国家行业标准规定:新设计或有重大改进的驱动桥定型生产,或进行产品质量考核时,应对驱动桥进行型式试验。车辆是由许多种零部件组成的复杂的机电一体化产品,对于产品开发所需的许多技术资料,目前尚不能通过理论计算面只能通过试验获得,因此有人说“车辆是试验出来的”。可见,对驱动桥进行试验的重要性,其中驱动桥总成齿轮疲劳试验是汽车驱动桥台架试验方法(QC/T533—1999)规定的驱动桥型式试验必需进行的一项试验项目。车辆传动系的性能是车辆保证动力性和行驶性以及燃油经济性的关键环节之一,而车辆传动装置中驱动桥工作条件尤其恶劣,特别是其中的主减速器锥齿轮。在完成传递动力、改变运动速度和方向的同时,在运转过程中胁齿互相接触,齿面承受摩擦应力、接触应力等,特别是模数大、负荷重的重型车辆和工业车辆驱动桥烈曲线齿轮的工作负荷尤为突出,量齿轴线在空中交错,齿长力方向且是弧形,齿面载荷可高达1.7GPa,冲击载荷可高达2.8GPa,滑动速度高,接触应力大,润滑条件比较恶劣,强烈的磨擦使得齿面局部温度骤升,很容易出现烧结、熔焊(胶合)等磨损失效,因此在驱动桥疲劳试验过程中应准确的模拟实车典型运行工况。1、润滑油冷却方案的确立 车辆驱动桥中的烈曲线齿轮在啮合中由于滑动速度大,接触应力大,使用条件十分恶劣,润滑条件十分苛刻,不易形成弹性流体动力润滑油膜,加之摩擦热大,温升高,这些热量最终传递给润滑油及桥壳,面且齿轮在旋转时通过搅油进行润滑时,也会囚为与油液摩擦面生热。故车辆驱动桥润滑油的热平衡温度。般可以达到80℃~100℃。为了更加真实地反应实车的工作情况,车辆驱动桥疲劳试验台架的关键一步就是模拟实车典型运行工况,用计算机实时控制润滑油油温使之保持在60℃~l20℃之间的某一温度左右(满足精度要求即可),来对车辆驱动桥进行寿命试验及质量评估。为此,我们设计了采用积分分离式数字PID控制策略的润滑油油温计算机控制系统,主要由加热器、冷却器、汕滤清器、高速电磁开关阀、油泵、溢流阀、减压阀、流量传感器、压力传感器、压力表、温度传感器、温控数显仪表、工控机及相关硬件电路等组成。2、计算机检测控制系统总体方案 按照技术要求,为了保证驱动桥润滑油油温的实时、准确、连续控制,鉴于油温控制这样的大滞后系统特点,最终确定由节能环保高速电磁开关阀作为执行机构、温度传感器为负反馈构成的积分分离式数字PID计算机温控系统作为系统办案。该系统还要完成技术要求、工艺要求及安全要求所规定的物理量的测定、实时便捷的观察数据、全方位模拟实车典型运行工况及数据库读写等工作。3、温控执行机构的选择 为了实现油温的实时连续控制,需要完成对冷却水流量的连续控制。在这里控制水流量的执行机构选择了脉宽调制控制的高速电磁开火阀。从面容易实现计算机对冷却水流量控制,面且更重要的是避免了选择由伺服放大器、伺服电机、减速机构和机械式主阀组成的复杂执行机构带来的系统复杂性的提高和控制精度的下降。这里我们选择节能环保高速电磁开关阀4、油温数字控制策略的确定 对于像油温控制这样的大滞后系统,采用简单的位式控制及传统位置式PID控制已经方法满足油控系统对快速响应性和系统稳定性的要求,结合本测试系统对油度控制范围和精度要求(50℃~l50℃,±5℃),综合比较之后,确定以积分分离式数字PID控制策略作为本系统的计算机控制系统办案。从面有效避免控制滞后引起的过大超调及提高了系统的快速响应性,“预见性”、“提前性”是微分控制规律的突出优点,它不但能反映误差信号的变化趋势,面且能在误差信号出现之前,就在系统中发出。个有效的早期修止信号,从面有助于系统的稳定性,并抑制过大的超渊量。 它的基本思想是:给定最大允许偏差值E0,在控制过程中,当出现l△e(n)l≤E0时,按照可减小系统故障,从面提高系统可靠性的增量式PID控制算式进行控制;面当l△e(n)l>E0时,则采用适用于较大容量滞后系统的PD(比例一微分)控制,即去掉了积分作用,以减少囚控制滞后引起的系统超调量。5、油温控制系统的数学模型 油温控制系统采用以积分分离式PID控制策略、PWM(Plus Width Modulated脉宽调制)控制办法为其控制方式的高速电磁开关阀作为执行机构,并且采用油温传感器作为负反馈组成闭环控制系统。 计算机实现积分分离式PID控制,必然要对 连续的模拟量离散化后被微机处理。(1)积分分离式数字P l D基本算式 (1)当l△e(n)≤△E0时,增量式PID算法的表达式:△c(n)=△c(n一2)+ao△e(n)+a1△e(n一1)+a2△e(n一2)(1) 采用这种算法,计算机每次只输出控制增量△c(n),因面可减小系统故障所造成的影响,提高系统可靠性。 (2)当l△e(n)l>△E0时,则采用PD(比例一微分)控制,由于没有积分项,故按照上述办法离散化后的z传递函数算法表达式△c(n)=bo△e(n)+b1△e(n一1)一△c(n一1)(2) 式(1)和式(2)便构成了控制策略的主体。6、结论 (1)油温控制系统采用油液外循环冷却的办式,降低了控制难度、提高了控制精度,更加准确的模拟实车典型运行工况。 (2)采用温度负反馈的积分分离式数字PID控制,可以有效地提高像温控这样的大滞后系统的快速响应性和稳定性。 (3)系统的执行机构选择节能环保高速电磁开火阀,应用PWM控制办式对冷却水流量进行实时连续控制,不仪节约了能源,提高了快速响应性,面且寿命较普通电磁阀提高许多,保证了系统的可靠性。

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