1.引言

　　俄羅斯AMS GROUP 公司在與我廠簽訂為其開發(fā)制造與俄羅斯YA3 輕型越野車配套的255變速器項目時提出驗收該變速器總成臺架壽命的試驗方法為：用正、反向反復(fù)擺動式加載的方法進(jìn)行臺架壽命試驗，而且正向為二倍的輸入扭矩，此試驗方法在國內(nèi)從來沒有見過。就是在我廠多年來先后引進(jìn)的德國ZF,日本五十鈴和美國博格華納廠家的變速器技術(shù)中，都沒有見過此種變速器總成臺架壽命的試驗方法。我們見過的變速器總成臺架壽命試驗都是使用傳統(tǒng)的試驗方法：規(guī)范要求在各個檔位轉(zhuǎn)速高低，扭矩大小和運轉(zhuǎn)時間上盡管有所不同，但是試驗方法都是在變速器輸入軸驅(qū)動，在輸出軸加載，然后讓其轉(zhuǎn)動，這一點是一致的。而此新試驗方法，不要求變速器運轉(zhuǎn)，只要求變速器在正、反扭矩作用下反復(fù)擺動，此試驗狀況該是怎樣的呢?只有先研制出試驗裝備，才能深入了解。

　　2.研制試驗裝備

　　2.1試驗臺方案設(shè)計

　　根據(jù)俄羅斯客戶提出的變速器總成臺架壽命擺動加載試驗的技術(shù)要求，提出了擺動式加載試驗臺的設(shè)計方案，見下圖一：

　　1.固定端彎板 2.液壓擺動加載器總成 3.刻度盤 4.擺角指針

　　5.扭矩傳感器 6.變速器安裝支架 7.試驗樣箱 8.輸出軸固定彎板 9.平板

　　圖一.擺動式加載試驗臺方案簡圖

　　本方案設(shè)計中是考慮控制擺動頻率為主，還是控制擺動幅度為主是一個技術(shù)關(guān)鍵點，因為既要達(dá)到扭矩的幅值，還要同時達(dá)到60次/分鐘的頻率，難度較大。經(jīng)過討論認(rèn)為在保證扭矩幅值的前提下，盡量提高擺動頻率是設(shè)計的正確思路，確定了最終方案。并設(shè)計出了全部機(jī)械和電控、液壓系統(tǒng)的圖紙。

　　2.2試驗臺方案實施

　　2.2.1研制成的擺動式加載試驗臺，見下圖二

　　圖二.研制成功的擺動式加載試驗臺全貌

　　2.2.2研制成的擺動式加載試驗臺的技術(shù)指標(biāo)是：

　　加載扭矩：±1000Nm

　　測試精度：0.25%

　　擺動頻率：34次/min

　　最大擺角：127°

　　擺動次數(shù)：自動記錄。

　　環(huán)境溫度：-20～60℃

　　2.2.3擺動式試驗臺結(jié)構(gòu)、功能特征：

　　A.加載扭矩和擺動速度可以調(diào)節(jié)，見下圖三：

　　圖三.液壓擺動加載系統(tǒng)

　　B.可以顯示正負(fù)扭矩峰值;自動記錄擺動次數(shù)，見下圖四：

　　圖四.扭矩測控系統(tǒng)

　　C.擺動角度可視、并裝有角度限位保護(hù)系統(tǒng) ，見下圖五：

　　圖五.擺動角度指示盤

　　3.擺動式試驗臺的試驗驗證：

　　在這個試驗臺上進(jìn)行了255變速器的250Nm擺動加載試驗的驗證，試驗通過了。而俄羅斯客戶也做了同樣的試驗也說試驗通過了。后來俄羅斯客戶又進(jìn)一步做了270Nm扭矩的壽命試驗，先告訴我們說試驗通過了，隨后又告訴我們說，打開箱子發(fā)現(xiàn)三檔斷齒了，實際上三檔試驗沒通過。與此同時我廠也做了270Nm扭矩的擺動加載試驗，滿10萬次擺動循環(huán)次數(shù)后，打開變速箱側(cè)蓋也發(fā)現(xiàn)三檔斷齒了。這樣經(jīng)過通過的試驗和未通過的試驗驗證。我們研制的擺動加載試驗臺的功能和水平，與俄羅斯客戶的試驗臺的功能和水平是一模一樣的，為此擺動式加載試驗臺作為255變速器開發(fā)的主要試驗手段之一獲得俄羅斯專家的認(rèn)可。我們和俄羅斯客戶的試驗臺都存在的主要問題是不能早期發(fā)現(xiàn)齒輪斷齒，都必須在完成10萬次擺動加載以后，拆開變速箱，看一看齒輪是否斷齒，再下結(jié)論試驗是否通過。此存在的問題便成為我們下一步改進(jìn)擺動試驗臺的目標(biāo)。

　　4.擺動試驗臺改進(jìn)方案及實施：

　　我們對該擺動試驗臺經(jīng)過多次試驗，在正常試驗中都不能及時觀察到斷齒情況而又不能中途停機(jī)進(jìn)行檢查，這樣又會導(dǎo)至齒輪角度改變，只能在試驗結(jié)束后進(jìn)行拆檢，觀察齒輪是否失效，造成了人員、能源和試驗時間的浪費。試驗臺的試驗操作人員通過多次對試驗臺仔細(xì)觀察和多方面分析，與設(shè)計人員共同提出以下三點改進(jìn)方案并加以實施：

　　4.1.提高試驗臺扭矩顯示精度的措施：

　　由于擺動加載試驗臺是我部門新研制的試驗臺，顯示扭矩精度不夠精確。主要是因為該擺動油缸是由液壓加載器改造而成，擺動油缸的定子固定不穩(wěn)定所致，屬于正常原因。改進(jìn)措施是在定子油管出口處增加了四個“月牙板”，使油缸固定，這樣便使加載扭矩顯示精度從原來±5Nm提高到±1Nm.。

　　4.2.提高試驗臺擺角測試精度的措施：

　　通過觀察在擺角刻度盤上增裝了兩個可移動的指針，提高了試驗臺對被試件的擺角的測試精確度，使擺角器在正常范圍內(nèi)擺角顯示精度不大于±1°，便于分析被試件是否失效。

　　4.3.在試驗臺上安裝了提醒報警裝置——蜂鳴器：

　　試驗臺加載扭矩精度提高以后，可通過調(diào)整液壓使其扭矩值穩(wěn)定后記錄下正常值的擺動誤差，同時記錄下正常情況下的擺動角度，一旦扭矩值與擺角發(fā)生變化，即可進(jìn)行準(zhǔn)確分析判定被試件斷齒，以便及時拆檢。在上述分析的基礎(chǔ)上，在擺角指針的外側(cè)安裝了無觸點限位開關(guān)，然后與蜂鳴器相連，當(dāng)試驗中指針擺角有1°多的變化后，蜂鳴器便發(fā)出響聲。操作者聽到響聲后立即開始注意擺角和扭矩值的變化量——便可以做出判斷是否停止試驗。

　　4.4.試驗臺改進(jìn)效果：

　　4.4.1在2006年4月~8月進(jìn)行了BC255和BC275兩種變速器擺動加載試驗，有4次試驗擺動循環(huán)不足10萬次(見下表一),由于蜂鳴器響做出判斷立即停機(jī)，發(fā)現(xiàn)三檔齒輪已經(jīng)斷齒失效。事實證明該機(jī)構(gòu)的改進(jìn)是完全有效的。

　　表一

　　4.4.2.通過改進(jìn)，我們能盡早發(fā)現(xiàn)被試件是否失效，便于及時對被試件進(jìn)行了解和準(zhǔn)確分析，為新產(chǎn)品改進(jìn)提供依據(jù)縮短了周期，同時也提高了工作效率和節(jié)約能源。通過計算僅上述4次試驗就節(jié)省工時52小時，節(jié)省電能546Kw，折合節(jié)省資金約9880元。如果試驗次數(shù)多，經(jīng)濟(jì)效益不小。

　　5.使用效果、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益：

　　5.1使用效果：

　　5.1.1.設(shè)計開發(fā)的255變速器，滿足擺動式加載試驗規(guī)范的要求，為俄羅斯廠商提供的試驗報告，見下圖六

　　圖六.255變速器擺動壽命的試驗報告

　　5.1.2.該變速器總成臺架壽命采用的擺動式加載試驗方法，已正式納入了我公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，見下圖七：

　　圖七.BC255系列變速器總成的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

　　5.1.3. 該試驗方法和裝備與傳統(tǒng)的相比，具有方法簡單、效果明顯，試驗時間短(比傳統(tǒng)方法少27%)且試驗裝備投資少和占地小(為傳統(tǒng)試驗臺占地1/2),節(jié)省電能(功率僅為電封閉和機(jī)械封閉試驗臺的1/5~1/4)的優(yōu)點，非常值得推廣。

　　5.2.經(jīng)濟(jì)效益：

　　5.2.1.如果外委研制新的擺動式加載試驗臺需55.0萬元，而自行研制的試驗臺，由于是使用了本實驗室現(xiàn)有的液壓加載器，舊電器控制柜以及舊工裝支架等改制而成，只有液壓站和扭矩傳感器是新添置的，所以總共才花費了4.68萬元，為本廠節(jié)省了50多萬元;

　　5.2.2.擺動式試驗臺與傳統(tǒng)壽命試驗臺相比節(jié)約電能明顯：以255變速器壽命試驗為例：擺動試驗耗電：1147.5Kwh;機(jī)械閉式試驗耗電;6330Kwh; 電封閉試驗耗電：8440Kwh。

　　5.2.3.該擺動式試驗臺驗證獲得俄羅斯專家的認(rèn)可，為255變速器研制成功提供了證據(jù)，當(dāng)年就實現(xiàn)向俄羅斯出口。

　　5.3社會效益：

　　5.3.1本試驗臺是為了滿足為俄羅斯廠商新設(shè)計開發(fā)255變速器試驗規(guī)范而研制的，該試驗規(guī)范在美國、德國和日本以及國內(nèi)變速器試驗規(guī)范中從來沒有見到過，因此本試驗方法和裝備在我國汽車變速器開發(fā)試驗領(lǐng)域填補(bǔ)了一項空白。

　　5.3.2我廠對俄羅斯的試驗技術(shù)和手段，在短短的使用過程中又有了改進(jìn)和提高，這是對我國發(fā)展汽車工業(yè)技術(shù)寶庫，做出的一點貢獻(xiàn)。