叉車驅動橋考核試驗裝置和方法
【專利摘要】本發明涉及叉車驅動橋考核試驗裝置和方法。本發明目的是提供一種叉車驅動橋考核試驗裝置和方法，引入電慣量技術，能夠精確地模擬叉車實際使用工況，更加全面的考核叉車驅動橋。本發明的技術方案是：叉車驅動橋考核試驗裝置，包括與驅動橋主推端相連的驅動機構，以及兩個分別與驅動橋兩輪端相連的負載機構；驅動機構包括主推端電機、與主推端電機輸出軸相連的自動變速箱、連接自動變速箱和驅動橋主推端的主推端傳動軸、安裝于主推端傳動軸上的主推端轉速轉矩傳感器；負載機構包括輪端電機、與輪端電機輸出軸相連的輪端減速機、連接輪端減速機和驅動橋輪端的輪端傳動軸、安裝于輪端傳動軸上的輪端轉速轉矩傳感器。本發明適用于叉車驅動橋考核。
【專利說明】叉車驅動橋考核試驗裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及叉車試驗設備【技術領域】，特別是一種叉車驅動橋特有工況的考核試驗 裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 驅動橋的性能及壽命直接關系到整車的性能及壽命。叉車因其特有的使用工況 (頻繁啟停和換向），使其驅動橋不但要完成《驅動橋臺架試驗方法（QC/T533-1999)》規定 的各種穩態加載疲勞試驗，還要求頻繁前進后退換向對齒輪的沖擊壽命。因此許多國外叉 車使用企業加強了叉車驅動橋在該方面的要求。由于目前國內驅動橋試驗臺僅僅能夠完成 驅動橋穩態加載，不能對叉車特有的工況進行考核，大大阻礙了國內相關企業向國外擴展 的進程。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是：針對上述存在的問題提供一種叉車驅動橋考核試驗 裝置和方法，引入電慣量技術，它不僅能夠完成國標規定的驅動橋性能、疲勞試驗，還能夠 模擬叉車頻繁前進后退對齒輪的沖擊，精確地模擬叉車實際使用工況，更加全面的考核叉 車驅動橋。
[0004] 本發明所采用的技術方案是：叉車驅動橋考核試驗裝置，其特征在于：它包括與 驅動橋主推端相連的驅動機構，以及兩個分別與驅動橋兩輪端相連的負載機構，其中，
[0005] 驅動機構包括主推端電機、與主推端電機輸出軸相連的自動變速箱、用于連接自 動變速箱輸出端和驅動橋主推端的主推端傳動軸，以及安裝于主推端傳動軸上用于檢測主 推端轉速和轉矩的主推端轉速轉矩傳感器；
[0006] 負載機構包括輪端電機、與輪端電機輸出軸相連的輪端減速機、用于連接輪端減 速機輸出端和驅動橋輪端的輪端傳動軸，以及安裝于輪端傳動軸上用于檢測輪端轉速和轉 矩的輪端轉速轉矩傳感器。
[0007] 它還包括：
[0008] 變頻器，分別與輪端電機和主推端電機相連，用于控制輪端電機的轉矩和主推端 電機的轉速；
[0009] 工控機，通過以太網與變頻器相連，一方面向變頻器發送控制指令，控制輪端電機 和主推端電機的工作模式、轉速和轉矩，另一方面接收變頻器上傳到數據；通過以太網分別 與輪端轉速轉矩傳感器和主推端轉速轉矩傳感器相連，用于接收兩傳感器反饋的信息，并 以此來調節輪端電機和主推端電機的轉速和轉矩。
[0010] 叉車驅動橋考核試驗方法，其特征在于，包括：
[0011] S1、根據試驗目標值設定輪端轉矩峰值、輪端轉速峰值、前進后退檔位切換的時間 間隔，以及檔位切換次數值；
[0012] S2、控制主推端電機以某一初始速度工作于轉速模式，輪端電機工作于轉矩模式 用于慣量模擬以保證轉矩峰值達到步驟S1的設定值；
[0013] S3、主推端電機維持當前檔位的時間到達前進后退檔位切換的時間間隔時，控制 自動變速箱進行前進后退檔位的切換，然后控制主推端電機以某一初始速度工作于轉速模 式，輪端電機工作于轉矩模式用于慣量模擬以保證轉矩峰值達到步驟S1的設定值；
[0014] S4、判斷檔位切換次數是否達到步驟S1設定的次數值，若是，則結束；若否，則轉 至步驟S3。
[0015] 試驗過程中，若輪端轉速轉矩傳感器反饋的轉矩峰值小于步驟S1設定的輪端轉 矩峰值，則控制主推端電機提高轉速，反之則控制主推端電機降低轉速，使輪端轉速轉矩傳 感器反饋的轉矩峰值無限接近步驟S1設定的輪端轉矩峰值。
[0016] 試驗過程中，若輪端轉速轉矩傳感器反饋的轉速峰值小于步驟S1設定的輪端轉 速峰值，則控制主推端電機提高轉速，反之則控制主推端電機降低轉速，使輪端轉速轉矩傳 感器反饋的轉速峰值無限接近步驟S1設定的輪端轉速峰值。
[0017] 本發明的有益效果是：本發明將自動變速箱引入到驅動橋傳動鏈中，同時采用電 慣量技術（利用工作在轉矩模式的輪端電機模擬慣量），不僅能夠完成QC/T533-1999規定 的驅動橋磨合、齒輪疲勞、差速疲勞等試驗，還能夠模擬叉車頻繁起停換向對齒輪造成的 沖擊，更真實的模擬叉車實際使用工況，更加全面的考核叉車驅動橋性能。此外，試驗項目 自動完成，無需試驗人員干預，結構簡單，試驗周期短，效率高，重復性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明試驗裝置的結構簡圖。
[0019] 圖2是本發明實現模擬叉車換向沖擊疲勞試驗控制流程圖。
[0020] 圖3為模擬叉車換向沖擊疲勞試驗曲線圖。
【具體實施方式】
[0021] 如圖1所示，本實施例試驗裝置包括變頻器、工控機、與驅動橋5主推端相連的驅 動機構，以及兩個分別與驅動橋5兩輪端相連的負載機構。
[0022] 所述驅動機構包括主推端電機8、與主推端電機8輸出軸相連的自動變速箱7、用 于連接自動變速箱7輸出端和驅動橋5主推端的主推端傳動軸9,以及安裝于主推端傳動軸 9上用于檢測主推端轉速和轉矩的主推端轉速轉矩傳感器6;所述主推端電機8工作于轉速 模式，用于驅動驅動橋5輪端轉動。
[0023] 所述負載機構包括輪端電機1、與輪端電機1輸出軸相連的輪端減速機2、用于連 接輪端減速機2輸出端和驅動橋5輪端的輪端傳動軸4,以及安裝于輪端傳動軸4上用于檢 測輪端轉速和轉矩的輪端轉速轉矩傳感器3 ;所述輪端電機1具有轉速限速功能，將輪端轉 速限制在試驗目標值。
[0024] 變頻器，分別與輪端電機1和主推端電機8相連，用于控制輪端電機1的轉矩和主 推端電機8的轉速；
[0025] 工控機（華碩IPC-610)，通過以太網與變頻器進行通信，一方面向變頻器發送控 制指令，控制輪端電機1和主推端電機8的工作模式（轉速模式和轉矩模式，以滿足不同試 驗項目的控制）、轉速和轉矩，另一方面接收變頻器上傳的數據；同時，工控機通過以太網 分別與輪端轉速轉矩傳感器3和主推端轉速轉矩傳感器6相連，各傳感器把采集的信號經 過處理后通過以太網上傳到工控機，工控機則對傳感器反饋的信息進行實時采集，并以此 來調節輪端電機1和主推端電機8的轉速和轉矩。工控機作為控制核心，實現人機信息交 互，試驗數據分析處理和控制指令的發出。試驗效果好，達到了本發明的目的。
[0026] 為了模擬叉車頻繁正反轉起步對齒輪的沖擊，需要控制輪端沖擊峰值轉矩值滿足 試驗目標值，同時輪端轉矩的沖擊后，輪端轉速要達到目標值。本實施例以輪端轉矩峰值 3000Nm、輪端轉速峰值78r/min為例進行說明。
[0027] S1、根據試驗目標值設定輪端轉矩峰值3000Nm(與試驗目標值相同）、輪端轉速峰 值78r/min(與試驗目標值相同）、前進后退檔位切換的時間間隔3s，以及檔位切換次數值 (一般為十幾萬次）；
[0028] S2、控制自動變速箱7檔位切換至前進檔，主推端電機8以某一初始速度工作于轉 速模式；
[0029] S3、將自動變速箱7檔位切換至后退檔，檔位切換次數加一；
[0030] S4、控制輪端電機1工作于轉矩模式用于慣量模擬以保證轉矩峰值達到步驟S1的 設定值3000Nm，輪端轉速達到步驟S1的設定值78r/min ;
[0031] S5、主推端電機8維持當前檔位（后退檔）的時間到達前進后退檔位切換的時間 間隔（3s)時，控制自動變速箱7進行前進后退檔位的切換（切換為前進檔）；然后控制輪端 電機1工作于轉矩模式用于慣量模擬以保證轉矩峰值達到步驟S1的設定值3000Nm，輪端轉 速達到步驟S1的設定值78r/min ;由于輪端電機和輪端減速器本身的機械慣量，造成轉矩 反向沖擊，存在轉矩沖擊峰值，主推端轉速越大，機械慣量產生的轉矩沖擊峰值越大，這個 轉矩峰值并不一定等于試驗目標值3000Nm，因此需要通過輪端電機1來實現慣量模擬保證 轉矩沖擊峰值滿足試驗目標值。同時，輪端電機1具有轉速限制功能，通過轉速限制功能將 輪端轉速限制在試驗目標值 _78r/min?78r/min (兩個不同的轉向，峰值均為78r/min)。
[0032] S6、判斷檔位切換次數是否達到步驟S1設定的次數值，若是，則結束；若否，則轉 至步驟S3。
[0033] 試驗過程中，若輪端轉速轉矩傳感器3反饋的轉矩峰值小于步驟S1設定的輪端轉 矩峰值3000Nm，則控制主推端電機8提高轉速，反之則控制主推端電機8降低轉速，使輪端 轉速轉矩傳感器3反饋的轉矩峰值無限接近步驟S1設定的輪端轉矩峰值；若輪端轉速轉 矩傳感器3反饋的轉速峰值小于步驟S1設定的輪端轉速峰值，則控制主推端電機8提高轉 速，反之則控制主推端電機8降低轉速，使輪端轉速轉矩傳感器3反饋的轉速峰值無限接近 步驟S1設定的輪端轉速峰值。調整時機可以選擇在步驟S5和S6之間。
【權利要求】
1. 一種叉車驅動橋考核試驗裝置，其特征在于：它包括與驅動橋（5)主推端相連的驅 動機構，以及兩個分別與驅動橋（5)兩輪端相連的負載機構，其中， 驅動機構包括主推端電機（8)、與主推端電機（8)輸出軸相連的自動變速箱（7)、用于 連接自動變速箱（7)輸出端和驅動橋（5)主推端的主推端傳動軸（9)，以及安裝于主推端傳 動軸（9)上用于檢測主推端轉速和轉矩的主推端轉速轉矩傳感器（6); 負載機構包括輪端電機（1)、與輪端電機（1)輸出軸相連的輪端減速機（2)、用于連接 輪端減速機（2)輸出端和驅動橋（5)輪端的輪端傳動軸（4)，以及安裝于輪端傳動軸（4)上 用于檢測輪端轉速和轉矩的輪端轉速轉矩傳感器（3)。
2. 根據權利要求1所述的叉車驅動橋考核試驗裝置，其特征在于，它還包括： 變頻器，分別與輪端電機（1)和主推端電機（8)相連，用于控制輪端電機（1)的轉矩和 主推端電機（8)的轉速； 工控機，通過以太網與變頻器相連，一方面向變頻器發送控制指令，控制輪端電機（1) 和主推端電機（8)的工作模式、轉速和轉矩，另一方面接收變頻器上傳的數據；通過以太網 分別與輪端轉速轉矩傳感器（3)和主推端轉速轉矩傳感器（6)相連，用于接收兩傳感器反 饋的信息，并以此來調節輪端電機（1)和主推端電機（8)的轉速和轉矩。
3. -種叉車驅動橋考核試驗方法，其特征在于，包括： 51、 根據試驗目標值設定輪端轉矩峰值、輪端轉速峰值、前進后退檔位切換的時間間 隔，以及檔位切換次數值； 52、 控制主推端電機（8)以某一初始速度工作于轉速模式，輪端電機（1)工作于轉矩模 式用于慣量模擬以保證轉矩峰值達到步驟S1的設定值； 53、 主推端電機（8)維持當前檔位的時間到達前進后退檔位切換的時間間隔時，控制 自動變速箱（7)進行前進后退檔位的切換，然后控制主推端電機（8)以某一初始速度工作 于轉速模式，輪端電機（1)工作于轉矩模式用于慣量模擬以保證轉矩峰值達到步驟S1的設 定值； 54、 判斷檔位切換次數是否達到步驟S1設定的次數值，若是，則結束；若否，則轉至步 驟S3。
4. 根據權利要求3所述的叉車驅動橋考核試驗方法，其特征在于：試驗過程中，若輪端 轉速轉矩傳感器（3)反饋的轉矩峰值小于步驟S1設定的輪端轉矩峰值，則控制主推端電機 (8)提高轉速，反之則控制主推端電機（8)降低轉速，使輪端轉速轉矩傳感器（3)反饋的轉 矩峰值無限接近步驟S1設定的輪端轉矩峰值。
5. 根據權利要求3所述的叉車驅動橋考核試驗方法，其特征在于：試驗過程中，若輪端 轉速轉矩傳感器（3)反饋的轉速峰值小于步驟S1設定的輪端轉速峰值，則控制主推端電機 (8)提高轉速，反之則控制主推端電機（8)降低轉速，使輪端轉速轉矩傳感器（3)反饋的轉 速峰值無限接近步驟S1設定的輪端轉速峰值。
【文檔編號】G01M17/007GK104155101SQ201410332508
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】李明輝, 陳強, 黃菠, 嚴澤強 申請人:杭叉集團股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
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