叉车驱动桥考核试验装置和方法
【专利摘要】本发明涉及叉车驱动桥考核试验装置和方法。本发明目的是提供一种叉车驱动桥考核试验装置和方法，引入电惯量技术，能够精确地模拟叉车实际使用工况，更加全面的考核叉车驱动桥。本发明的技术方案是：叉车驱动桥考核试验装置，包括与驱动桥主推端相连的驱动机构，以及两个分别与驱动桥两轮端相连的负载机构；驱动机构包括主推端电机、与主推端电机输出轴相连的自动变速箱、连接自动变速箱和驱动桥主推端的主推端传动轴、安装于主推端传动轴上的主推端转速转矩传感器；负载机构包括轮端电机、与轮端电机输出轴相连的轮端减速机、连接轮端减速机和驱动桥轮端的轮端传动轴、安装于轮端传动轴上的轮端转速转矩传感器。本发明适用于叉车驱动桥考核。
【专利说明】叉车驱动桥考核试验装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及叉车试验设备【技术领域】，特别是一种叉车驱动桥特有工况的考核试验 装置和方法。
【背景技术】
[0002] 驱动桥的性能及寿命直接关系到整车的性能及寿命。叉车因其特有的使用工况 (频繁启�：突幌颍蛊淝挪坏瓿伞肚盘苁匝榉椒ǎ≦C/T533-1999)》规定 的各种稳态加载疲劳试验，还要求频繁前进后退换向对齿轮的冲击寿命。因此许多国外叉 车使用企业加强了叉车驱动桥在该方面的要求。由于目前国内驱动桥试验台仅仅能够完成 驱动桥稳态加载，不能对叉车特有的工况进行考核，大大阻碍了国内相关企业向国外扩展 的进程。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种叉车驱动桥考核试验 装置和方法，引入电惯量技术，它不仅能够完成国标规定的驱动桥性能、疲劳试验，还能够 模拟叉车频繁前进后退对齿轮的冲击，精确地模拟叉车实际使用工况，更加全面的考核叉 车驱动桥。
[0004] 本发明所采用的技术方案是：叉车驱动桥考核试验装置，其特征在于：它包括与 驱动桥主推端相连的驱动机构，以及两个分别与驱动桥两轮端相连的负载机构，其中，
[0005] 驱动机构包括主推端电机、与主推端电机输出轴相连的自动变速箱、用于连接自 动变速箱输出端和驱动桥主推端的主推端传动轴，以及安装于主推端传动轴上用于检测主 推端转速和转矩的主推端转速转矩传感器；
[0006] 负载机构包括轮端电机、与轮端电机输出轴相连的轮端减速机、用于连接轮端减 速机输出端和驱动桥轮端的轮端传动轴，以及安装于轮端传动轴上用于检测轮端转速和转 矩的轮端转速转矩传感器。
[0007] 它还包括：
[0008] 变频器，分别与轮端电机和主推端电机相连，用于控制轮端电机的转矩和主推端 电机的转速；
[0009] 工控机，通过以太网与变频器相连，一方面向变频器发送控制指令，控制轮端电机 和主推端电机的工作模式、转速和转矩，另一方面接收变频器上传到数据；通过以太网分别 与轮端转速转矩传感器和主推端转速转矩传感器相连，用于接收两传感器反馈的信息，并 以此来调节轮端电机和主推端电机的转速和转矩。
[0010] 叉车驱动桥考核试验方法，其特征在于，包括：
[0011] S1、根据试验目标值设定轮端转矩峰值、轮端转速峰值、前进后退档位切换的时间 间隔，以及档位切换次数值；
[0012] S2、控制主推端电机以某一初始速度工作于转速模式，轮端电机工作于转矩模式 用于惯量模拟以保证转矩峰值达到步骤S1的设定值；
[0013] S3、主推端电机维持当前档位的时间到达前进后退档位切换的时间间隔时，控制 自动变速箱进行前进后退档位的切换，然后控制主推端电机以某一初始速度工作于转速模 式，轮端电机工作于转矩模式用于惯量模拟以保证转矩峰值达到步骤S1的设定值；
[0014] S4、判断档位切换次数是否达到步骤S1设定的次数值，若是，则结束；若否，则转 至步骤S3。
[0015] 试验过程中，若轮端转速转矩传感器反馈的转矩峰值小于步骤S1设定的轮端转 矩峰值，则控制主推端电机提高转速，反之则控制主推端电机降低转速，使轮端转速转矩传 感器反馈的转矩峰值无限接近步骤S1设定的轮端转矩峰值。
[0016] 试验过程中，若轮端转速转矩传感器反馈的转速峰值小于步骤S1设定的轮端转 速峰值，则控制主推端电机提高转速，反之则控制主推端电机降低转速，使轮端转速转矩传 感器反馈的转速峰值无限接近步骤S1设定的轮端转速峰值。
[0017] 本发明的有益效果是：本发明将自动变速箱引入到驱动桥传动链中，同时采用电 惯量技术（利用工作在转矩模式的轮端电机模拟惯量），不仅能够完成QC/T533-1999规定 的驱动桥磨合、齿轮疲劳、差速疲劳等试验，还能够模拟叉车频繁起停换向对齿轮造成的 冲击，更真实的模拟叉车实际使用工况，更加全面的考核叉车驱动桥性能。此外，试验项目 自动完成，无需试验人员干预，结构简单，试验周期短，效率高，重复性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本发明试验装置的结构简图。
[0019] 图2是本发明实现模拟叉车换向冲击疲劳试验控制流程图。
[0020] 图3为模拟叉车换向冲击疲劳试验曲线图。
【具体实施方式】
[0021] 如图1所示，本实施例试验装置包括变频器、工控机、与驱动桥5主推端相连的驱 动机构，以及两个分别与驱动桥5两轮端相连的负载机构。
[0022] 所述驱动机构包括主推端电机8、与主推端电机8输出轴相连的自动变速箱7、用 于连接自动变速箱7输出端和驱动桥5主推端的主推端传动轴9,以及安装于主推端传动轴 9上用于检测主推端转速和转矩的主推端转速转矩传感器6;所述主推端电机8工作于转速 模式，用于驱动驱动桥5轮端转动。
[0023] 所述负载机构包括轮端电机1、与轮端电机1输出轴相连的轮端减速机2、用于连 接轮端减速机2输出端和驱动桥5轮端的轮端传动轴4,以及安装于轮端传动轴4上用于检 测轮端转速和转矩的轮端转速转矩传感器3 ;所述轮端电机1具有转速限速功能，将轮端转 速限制在试验目标值。
[0024] 变频器，分别与轮端电机1和主推端电机8相连，用于控制轮端电机1的转矩和主 推端电机8的转速；
[0025] 工控机（华硕IPC-610)，通过以太网与变频器进行通信，一方面向变频器发送控 制指令，控制轮端电机1和主推端电机8的工作模式（转速模式和转矩模式，以满足不同试 验项目的控制）、转速和转矩，另一方面接收变频器上传的数据；同时，工控机通过以太网 分别与轮端转速转矩传感器3和主推端转速转矩传感器6相连，各传感器把采集的信号经 过处理后通过以太网上传到工控机，工控机则对传感器反馈的信息进行实时采集，并以此 来调节轮端电机1和主推端电机8的转速和转矩。工控机作为控制核心，实现人机信息交 互，试验数据分析处理和控制指令的发出。试验效果好，达到了本发明的目的。
[0026] 为了模拟叉车频繁正反转起步对齿轮的冲击，需要控制轮端冲击峰值转矩值满足 试验目标值，同时轮端转矩的冲击后，轮端转速要达到目标值。本实施例以轮端转矩峰值 3000Nm、轮端转速峰值78r/min为例进行说明。
[0027] S1、根据试验目标值设定轮端转矩峰值3000Nm(与试验目标值相同）、轮端转速峰 值78r/min(与试验目标值相同）、前进后退档位切换的时间间隔3s，以及档位切换次数值 (一般为十几万次）；
[0028] S2、控制自动变速箱7档位切换至前进档，主推端电机8以某一初始速度工作于转 速模式；
[0029] S3、将自动变速箱7档位切换至后退档，档位切换次数加一；
[0030] S4、控制轮端电机1工作于转矩模式用于惯量模拟以保证转矩峰值达到步骤S1的 设定值3000Nm，轮端转速达到步骤S1的设定值78r/min ;
[0031] S5、主推端电机8维持当前档位（后退档）的时间到达前进后退档位切换的时间 间隔（3s)时，控制自动变速箱7进行前进后退档位的切换（切换为前进档）；然后控制轮端 电机1工作于转矩模式用于惯量模拟以保证转矩峰值达到步骤S1的设定值3000Nm，轮端转 速达到步骤S1的设定值78r/min ;由于轮端电机和轮端减速器本身的机械惯量，造成转矩 反向冲击，存在转矩冲击峰值，主推端转速越大，机械惯量产生的转矩冲击峰值越大，这个 转矩峰值并不一定等于试验目标值3000Nm，因此需要通过轮端电机1来实现惯量模拟保证 转矩冲击峰值满足试验目标值。同时，轮端电机1具有转速限制功能，通过转速限制功能将 轮端转速限制在试验目标值 _78r/min?78r/min (两个不同的转向，峰值均为78r/min)。
[0032] S6、判断档位切换次数是否达到步骤S1设定的次数值，若是，则结束；若否，则转 至步骤S3。
[0033] 试验过程中，若轮端转速转矩传感器3反馈的转矩峰值小于步骤S1设定的轮端转 矩峰值3000Nm，则控制主推端电机8提高转速，反之则控制主推端电机8降低转速，使轮端 转速转矩传感器3反馈的转矩峰值无限接近步骤S1设定的轮端转矩峰值；若轮端转速转 矩传感器3反馈的转速峰值小于步骤S1设定的轮端转速峰值，则控制主推端电机8提高转 速，反之则控制主推端电机8降低转速，使轮端转速转矩传感器3反馈的转速峰值无限接近 步骤S1设定的轮端转速峰值。调整时机可以选择在步骤S5和S6之间。
【权利要求】
1. 一种叉车驱动桥考核试验装置，其特征在于：它包括与驱动桥（5)主推端相连的驱 动机构，以及两个分别与驱动桥（5)两轮端相连的负载机构，其中， 驱动机构包括主推端电机（8)、与主推端电机（8)输出轴相连的自动变速箱（7)、用于 连接自动变速箱（7)输出端和驱动桥（5)主推端的主推端传动轴（9)，以及安装于主推端传 动轴（9)上用于检测主推端转速和转矩的主推端转速转矩传感器（6); 负载机构包括轮端电机（1)、与轮端电机（1)输出轴相连的轮端减速机（2)、用于连接 轮端减速机（2)输出端和驱动桥（5)轮端的轮端传动轴（4)，以及安装于轮端传动轴（4)上 用于检测轮端转速和转矩的轮端转速转矩传感器（3)。
2. 根据权利要求1所述的叉车驱动桥考核试验装置，其特征在于，它还包括： 变频器，分别与轮端电机（1)和主推端电机（8)相连，用于控制轮端电机（1)的转矩和 主推端电机（8)的转速； 工控机，通过以太网与变频器相连，一方面向变频器发送控制指令，控制轮端电机（1) 和主推端电机（8)的工作模式、转速和转矩，另一方面接收变频器上传的数据；通过以太网 分别与轮端转速转矩传感器（3)和主推端转速转矩传感器（6)相连，用于接收两传感器反 馈的信息，并以此来调节轮端电机（1)和主推端电机（8)的转速和转矩。
3. -种叉车驱动桥考核试验方法，其特征在于，包括： 51、 根据试验目标值设定轮端转矩峰值、轮端转速峰值、前进后退档位切换的时间间 隔，以及档位切换次数值； 52、 控制主推端电机（8)以某一初始速度工作于转速模式，轮端电机（1)工作于转矩模 式用于惯量模拟以保证转矩峰值达到步骤S1的设定值； 53、 主推端电机（8)维持当前档位的时间到达前进后退档位切换的时间间隔时，控制 自动变速箱（7)进行前进后退档位的切换，然后控制主推端电机（8)以某一初始速度工作 于转速模式，轮端电机（1)工作于转矩模式用于惯量模拟以保证转矩峰值达到步骤S1的设 定值； 54、 判断档位切换次数是否达到步骤S1设定的次数值，若是，则结束；若否，则转至步 骤S3。
4. 根据权利要求3所述的叉车驱动桥考核试验方法，其特征在于：试验过程中，若轮端 转速转矩传感器（3)反馈的转矩峰值小于步骤S1设定的轮端转矩峰值，则控制主推端电机 (8)提高转速，反之则控制主推端电机（8)降低转速，使轮端转速转矩传感器（3)反馈的转 矩峰值无限接近步骤S1设定的轮端转矩峰值。
5. 根据权利要求3所述的叉车驱动桥考核试验方法，其特征在于：试验过程中，若轮端 转速转矩传感器（3)反馈的转速峰值小于步骤S1设定的轮端转速峰值，则控制主推端电机 (8)提高转速，反之则控制主推端电机（8)降低转速，使轮端转速转矩传感器（3)反馈的转 速峰值无限接近步骤S1设定的轮端转速峰值。
【文档编号】G01M17/007GK104155101SQ201410332508
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】李明辉, 陈强, 黄菠, 严泽强 申请人:杭叉集团股份有限公司
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