СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ БЛОКИРУЮЩЕГО КОЛЬЦА СИНХРОНИЗАТОРА КПП Российский патент 2004 года по МПК G01M13/00 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для проведения ускоренных испытаний блокирующего кольца синхронизатора коробки переключения передач (далее - КПП) транспортного средства, преимущественно автомобиля.

Известна (см.[1]) конструкция КПП транспортного средства, в состав которой входит фрикционная пара, включающая в себя блокирующее кольцо синхронизатора и шестерню КПП. При переключении передач КПП переводят в режим синхронизации. В режиме синхронизации блокирующее кольцо прижимают к конусу вращающейся шестерни КПП. В начале режима синхронизации происходит проскальзывание рабочих поверхностей блокирующего кольца и конуса шестерни КПП. Процесс трения упомянутых рабочих поверхностей завершается сцеплением блокирующего кольца с конусом шестерни КПП.

Режим синхронизации характеризуется усилием прижатия блокирующего кольца к конусу шестерни и длительностью синхронизации.

Заметим, что ускорение процесса испытания блокирующего кольца синхронизатора КПП возможно только за счет многократного, по сравнению с эксплуатационным значением, увеличения длительности синхронизации.

Одним из главных в триботехнических испытаниях параметром является путь трения блокирующего кольца синхронизатора относительно конуса шестерни при каждом цикле синхронизации.

Путь трения зависит не только от длительности синхронизации, но и от закона снижения скорости вращения блокирующего кольца до нуля за этот промежуток времени. При различных материалах и конструкциях блокирующего кольца, а также в зависимости от применяемого масла закон торможения будет изменяться, а следовательно, даже при одинаковой длительности синхронизации путь трения будет различным и может отличаться на 10-30%.

Известен (см. [2]) способ эксплуатационных испытаний блокирующего кольца синхронизатора КПП, при котором блокирующее кольцо испытывают в составе КПП, установленной на транспортном средстве.

Недостатками такого способа являются высокая трудоемкость, высокая стоимость работ и значительная длительность проведения испытаний.

Известен также (см. [3]) способ стендовых испытаний дифференциала трансмиссии транспортных машин, при котором вход трансмиссии соединяют с выходом приводного электродвигателя, выход трансмиссии соединяют с нагружающим устройством и посредством приводного электродвигателя приводят во вращение с переменной частотой все валы и передачи трансмиссии, после чего определяют степень изношенности фрикционных пар трансмиссии.

Недостатками способа являются высокая трудоемкость, значительная длительность проведения испытаний и недостоверность полученных результатов, что обусловлено большим количеством одновременно испытываемых деталей трансмиссии и возможностью выхода из строя в процессе испытания деталей трансмиссии.

За прототип заявляемого способа взят способ стендовых испытаний синхронизаторов КПП, при котором в стенде, включающем в себя приводной электродвигатель, блокирующее кольцо синхронизатора, соединенное с валом приводного электродвигателя, шестерню КПП, устройство подачи шестерни, соединенное с шестерней с возможностью осевого перемещения шестерни, устройство подачи смазывающей жидкости, дополнительный электродвигатель и маховик, кинематически связанный с шестерней КПП и дополнительным электродвигателем, вращают посредством приводного и дополнительного электродвигателя блокирующее кольцо синхронизатора, циклически посредством устройства подачи шестерни приводят во взаимодействие с испытываемым блокирующим кольцом конус шестерни КПП с образованием фрикционной пары и подают в зону трения смазывающую жидкость, причем шестерню кинематически соединяют с маховиком, имитирующим инерционную массу КПП, после чего определяют степень изношенности блокирующего кольца (см. [4]).

В описанном стенде блокирующее кольцо синхронизатора и конус шестерни образуют фрикционную пару, через которую выравниваются угловые скорости валов приводного и дополнительного электродвигателя, кинематически связанных друг с другом замкнутой дифференциальной передачей. Скоростной режим испытаний настраивается заданием частот вращения валов приводного и дополнительного электродвигателей. Промежуток времени, за который происходит выравнивание угловых скоростей блокирующего кольца синхронизатора и конуса шестерни, соответствует длительности синхронизации. Длительность синхронизации в описанном стенде зависит от моментов инерции маховиков и является величиной постоянной для заданного сочетания инерционных масс.

Достоинством способа-прототипа является возможность одновременного испытания двух фрикционных пар без остановки приводного и дополнительного электродвигателей за счет циклического блокирования то одной, то другой кинематической цепи дифференциальной передачи.

В способе-прототипе трудоемкость проведения испытаний, по сравнению с предыдущим способом испытаний, несколько меньше, что обусловлено испытанием непосредственно фрикционной пары "блокирующее кольцо синхронизатора - шестерня КПП", а не КПП в целом, и отсутствием необходимости в разборке/сборке КПП при выходе из строя в процессе испытаний одной из деталей КПП.

Однако трудоемкость проведения испытаний и длительность их проведения в способе-прототипе остаются неоправданно высокими.

Повышенная трудоемкость проведения испытаний обусловлена необходимостью замены в процессе испытаний маховиков, имитирующих инерционные массы КПП.

Высокая длительность проведения испытаний (1- 2 месяца) объясняется тем, что в процессе испытаний осуществляется практически прямое моделирование условий работы синхронизатора КПП.

Существенными недостатками прототипа являются невозможность плавного регулирования длительности синхронизации и невозможность обеспечения больших значений длительности синхронизации.

К недостаткам способа-прототипа также следует отнести сложность его реализации, так как испытательный стенд (см. [3]) включает в себя два приводных электродвигателя и набор маховиков, имитирующих инерционные массы КПП.

Задачей заявляемого способа является создание простого в реализации, обладающего низкой трудоемкостью и высокой повторяемостью результатов испытаний, ускоренного способа стендовых испытаний блокирующего кольца синхронизатора КПП с возможностью плавного регулирования длительности синхронизации в широких пределах.

Указанная задача решается в способе стендовых испытаний блокирующего кольца синхронизатора КПП, при котором в стенде, включающем в себя приводной электродвигатель, блокирующее кольцо синхронизатора, соединенное с валом приводного электродвигателя, шестерню КПП, устройство подачи шестерни КПП, соединенное с шестерней с возможностью осевого перемещения шестерни, устройство подачи смазывающей жидкости и устройство, имитирующее инерционные массы КПП, вращают посредством приводного электродвигателя блокирующее кольцо синхронизатора, циклически посредством устройства подачи шестерни приводят во взаимодействие с испытываемым блокирующим кольцом конус шестерни КПП с образованием фрикционной пары и подают в зону трения смазывающую жидкость, после чего определяют степень изношенности блокирующего кольца.

Задача решается тем, что для имитирования воздействия на фрикционную пару инерционных масс КПП используют энергию электромагнитного поля приводного электродвигателя, а требуемые длительность синхронизации фрикционной пары и путь трения блокирующего кольца синхронизатора относительно конуса шестерни КПП обеспечивают путем изменения частоты вращения ротора приводного электродвигателя по заданному закону.

При этом закон изменения частоты вращения ротора приводного электродвигателя могут подбирать таким образом, чтобы величина пути трения блокирующего кольца синхронизатора была большей или равной величине пути трения блокирующего кольца в реальных условиях эксплуатации в составе КПП, а величина длительности синхронизации была большей величины длительности синхронизации фрикционной пары в реальных условиях эксплуатации в составе КПП.

Закон изменения скорости вращения синхронизатора, определяющий длительность синхронизации и путь трения, могут подбирать эмпирически или определять расчетным путем. В зависимости от программы испытаний закон изменения частоты вращения ротора приводного электродвигателя может быть линейным или нелинейным.

При этом в качестве приводного электродвигателя могут использовать электродвигатель переменного или постоянного тока, а частоту вращения ротора приводного электродвигателя могут изменять по линейному закону.

Важным преимуществом предлагаемого способа является высокая повторяемость результатов испытаний и обеспечение точного выдерживания величины пути трения блокирующего кольца синхронизатора относительно конуса шестерни при каждом цикле синхронизации за счет управления частотой вращения блокирующего кольца.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема стенда для испытания блокирующего кольца синхронизатора КПП.

Для успешной реализации изобретения необходимо изготовить стенд в соответствии с чертежом.

Стенд включает в себя основание 1 и установленные на основании приводной электродвигатель 2, устройство 3 подачи шестерни, блок 4 управления, емкость 5 со смазывающей жидкостью и насос 6 для подачи смазывающей жидкости.

В качестве приводного электродвигателя 2 может быть использован, например, электродвигатель постоянного тока.

Обмотку якоря электродвигателя 2 подключают к соответствующим выходам блока 4 управления.

Для реализации изобретения выполняют следующие действия.

Испытываемую фрикционную пару, включающую в себя (см. Фиг.) блокирующее кольцо 7 и шестерню 8 синхронизатора КПП, устанавливают на испытательный стенд. При этом блокирующее кольцо 7 кинематически соединяют с валом приводного электродвигателя 2, а шестерню 8 соединяют со штоком устройства 3 подачи шестерни.

Задают в блоке 4 управления программу управления стендом, включающую в себя закон изменения частоты вращения ротора (якоря) электродвигателя 2, режим прижатия к блокирующему кольцу шестерни 8 устройством 3 и необходимое количество циклов испытания.

Заметим, что при выполнении блока 4 управления на базе микроЭВМ можно, при необходимости, смоделировать практически любой закон изменения частоты вращения ротора электродвигателя 2, как линейный, так и нелинейный.

Подают от блока 4 управления питание на обмотку ротора электродвигателя 2.

Приводят во вращение блокирующее кольцо 7 с частотой, изменяемой в соответствии с законом изменения частоты вращения ротора электродвигателя 2.

Подают из емкости 5 насосом 6 в рабочую зону блокирующего кольца 7 струей постоянного расхода смазывающую жидкость.

Приводят во взаимодействие с блокирующим кольцом шестерню 8 посредством устройства 3 в соответствии с заданным режимом подачи шестерни 8.

При фрикционном проскальзывании рабочих поверхностей блокирующего кольца 7 и конуса шестерни 8 упомянутые рабочие поверхности изнашиваются в режиме, моделирующем процесс эксплуатации КПП.

Для получения ускоренного износа рабочих поверхностей, соизмеримого с износом в реальной КПП при ее продолжительной эксплуатации, длительность единичного цикла синхронизации увеличивают по сравнению с реальной в 30-50 раз. Заметим, что в результате увеличения длительности синхронизации длительность испытаний в заявляемом способе уменьшается в 30-50 раз.

Для охлаждения фрикционной пары смазывающую жидкость подают в зону трения струей постоянного расхода.

После выполнения необходимого количества циклов испытание прекращают.

Оценивают степень износа блокирующего кольца 7 (и конуса шестерни) по весовому и размерному износу.

Проведенные на ОАО "АВТОВАЗ" испытания показали промышленную применимость и высокую эффективность заявляемого способа.

Следует отметить, что на практике хорошо зарекомендовал себя линейный закон изменения частоты вращения ротора приводного электродвигателя.

Список литературы
1. Руководство по ремонту автомобиля ВАЗ-2108, ВАЗ-2109. Составители Игнатов А. П. , Новокшенов К.В., Пятков К.Б. Волжский автомобильный завод имени 50-летия СССР. Тольятти, 1990 г., стр.62.

2. Ускоренные испытания элементов трансмиcсии мобильных энергетических средств. -Минск: "Беларусcкая навука", 1999 г., стр.5.

3. Там же, стр.34-35.

4. Там же, стр.36.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для проведения ускоренных испытаний блокирующего кольца синхронизатора коробки переключения передач (далее - КПП) транспортного средства, преимущественно автомобиля. Сущность способа: для имитирования воздействия на фрикционную пару "блокирующее кольцо - конус шестерни КПП" инерционных масс КПП используют энергию электромагнитного поля приводного электродвигателя, например электродвигателя постоянного тока. Требуемые длительность синхронизации и путь трения блокирующего кольца синхронизатора относительно конуса шестерни КПП могут выдерживать путем изменения частоты вращения ротора приводного электродвигателя по заданному, например, линейному закону. Технический результат - простота в реализации, низкая трудоемкость и высокая повторяемость результатов испытаний, ускорение испытания. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ испытания блокирующего кольца синхронизатора коробки переключения передач, при котором посредством приводного электродвигателя вращают блокирующее кольцо синхронизатора, циклически приводят во взаимодействие с блокирующим кольцом шестерню КПП с образованием фрикционной пары “блокирующее кольцо - конус шестерни КПП”, подают в зону трения смазывающую жидкость и имитируют воздействие на фрикционную пару инерционных масс КПП, после чего определяют степень изношенности блокирующего кольца, отличающийся тем, что для имитирования воздействия на фрикционную пару инерционных масс КПП используют энергию электромагнитного поля приводного электродвигателя, а требуемые длительность синхронизации фрикционной пары и путь трения блокирующего кольца синхронизатора относительно конуса шестерни КПП обеспечивают путем изменения частоты вращения ротора приводного электродвигателя по заданному закону.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину пути трения блокирующего кольца синхронизатора выбирают большей или равной величине пути трения блокирующего кольца в реальных условиях эксплуатации в составе КПП.3. Способ по одному из предшествующих пп.1 и 2, отличающийся тем, что величину длительности синхронизации выбирают большей величины длительности синхронизации фрикционной пары в реальных условиях эксплуатации в составе КПП.4. Способ по одному из предшествующих пп.1-3, отличающийся тем, что частоту вращения ротора приводного электродвигателя изменяют по линейному закону.