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铸造铝合金变速箱结构的耐久性
C.M. Sonsino
结构耐久性和系统可靠性bartningstr LBF研究所 64289，47达姆施塔特，德国
摘要：铁路车辆用铸造铝合金齿轮箱是一种在维修过程中随机应力的复杂形状的零件。早期失败的外壳导致广泛的调查，以澄清的原因。通过一种方法确定高度强调的地区，由服务应变测量的不同操作条件下的负载频谱，组件相关的材料的行为，疲劳寿命计算和实验prooftests，标准的设计、材料选择和质量控制工作。方法论启用新的外壳，将符合规定的failureless操作服务的设计。Q 2005 Elsevier公司保留所有权利。
关键字: 变速器壳体；变振幅载荷；频检测试验台； 研制； 应用
1.引言: 铁路车辆的变速箱壳体，如图1所示，是组件的例子，这是复杂的随机应力在运行过程中，要保证一个构件的寿命至少30年没有损坏。应力主要是由质量传递的从电机通过法兰连接到壳体颈部，也由加载产生的横向驱动和启动和制动操作。此外，负载作用在齿轮上产生承载力必须是由变速箱壳体。
随着社会经济的飞速发展 ，液力传动变速箱逐渐取代了机械式传动的普通变速箱。据调查，美液力传动变速箱市场用量很大 ，但其价格昂贵、结构复杂、修理技术含量高、故障判断难度大 ，而且还需要检测试验台带动运转 ，检测液力传动变速箱的油压、转速、温度等 ，录取各种技术参数 ，判断排除故障。而要购买一台检测设备需要投资200 多万元。为了经济有效地提高液力传动变速箱修理速度和质量 ，开拓大西北的修理市场 ，长庆石油勘探局第三采油技术服务处机械维修站自行设计制造了ZF 、Allison 液力传动变速箱检测试验台等工装设备 ，并投入了液力传动变速箱修理使用中；开发了德国ZF 、美国Allison 液力传动变速箱修理工艺技术 ，成功修理变速箱 ，带负荷检测试验后安装到修井机上投入了修井使用。
美国液力传动变速箱检测试验台的研制 ， 使修理后的液力传动变速箱能够通过检测试验台带负荷检测试验 ，录取技术参数、判断排除故障，分析应用效果等。要求研制的液力传动变速箱检测试验台及时准确地反映被检测液力传动变速箱的各项技术参数 ， 包括检测录取各种挡位油压、润滑油压、转速、扭力、温度等技术参数 ，判断排除异响、泄露离合器、制动器、离合器打滑、回位不及时等故障。为了使液力传动变速箱检测试验台设计合理 ，确保大修检测试验后的液力传动变速箱工作平稳、性能稳定、安全可靠 ，我们首先研究了液力传动变速箱的结构、性能及工作原理。
2. 变速箱结构及工作原理
变速箱主要由变矩器、闭锁离合器、行星齿轮和离合器、液力变速器组成。
（1）变矩器： 由泵轮、涡轮、导轮组成一个循环圆系统 ，液体顺序通过循环流动。泵轮由发动机驱动 ，是动力输入元件。涡轮由泵轮经过液力传动 ，是动力输出元件。导轮的作用是导流 ，增大扭矩。变速器的供油泵不断向变矩器供油，使变矩器工作 ，增加发动机的输出扭矩。通过变矩器排出的油带走变矩器的热量。
液体由泵轮流入涡轮改变方向。导轮将从涡轮流出的油经油道改变方向后再流入泵轮 ，因此导轮受一反作用扭矩。涡轮与泵轮扭矩比为变矩比，随涡轮与泵轮的转速比降低而增大 ，随输出转速的提高，变矩比降低。通过变矩器 ，输出转速可无级变化 ，驱动扭矩自动适应所需的负载扭矩。当涡轮转速达到泵轮转速的涡轮扭矩等于泵轮扭矩 ，此时变矩器相当于一个偶合器。
当车速升高，变矩比接近 1 ，且牵引力不再增大时，闭锁离合器就自动闭锁。
（2）闭锁离合器（CT型和CBT型除外）：当涡轮升高到一定转速时，液压力自动把泵轮和涡轮锁住。在闭锁离合器的作用下 ，变速箱输入轴的转速和发动机相同。
（3）行星齿轮和离合器：四组行星排齿轮产生五个前进档和一个倒档。行星齿轮通过六个液压接合的离合器操纵。全部齿轮为常啮合式。
（4）液力变速器：CBT和CLBT754 型的变速箱装有液力变速器。液力变速器上有一个带叶片的转子和两个带叶片的定子组成。
(5) 挡位和接合离合器：
空挡：1档离合器、2档离合器。
前进档：1档和 1档离合器、2 档和 2档离合器、3档和 3 档离合器、4 档和4档离合器、5档和5档离合器。
倒档：5 档和 1 档离合器、5 档和2 档离合器。
3.液力传动变速箱性能特点
在同等工况下 ，与普通变速箱相比，使用液力传动变速箱可节油5 %～22 % 。而且操作简单 ，使用方便 ， 性能可靠。对提高发动机以及传动系统的使用寿命、发动机的动力性、经济性和车辆设备的安全性能效果十分显著。液力传动变速箱是一种位于动力机与工作机之间的以液体为工作介质的流体传动机械 ，并根据负载功率的变化来实现变速。同时，根据装备的需要可配置分动箱 简称三位一体箱子。控制部分随意性强，可设置机控、电控、气控、液控系统及装置。可按需求设置来实现 自动变速。它本身适应性强，还具备了过载保护性能等。正是由于这种传动部分在传动性能上具有的诸多宝贵特点，使之得到了日益广泛的应用。而且无论其应用的领域还是其产品销售方面 ，都有与日俱增的趋势 ，其发展前景颇为广阔。
4.液力传动变速箱检测试验台研制
为提高液力传动变速箱的修理速度，确保修理质量，我们研制了液力传动变速箱检测试验台等工装设备。
4. 1 整体构思设计
鉴于被检测液力传动变速箱控制部分随意性强，因而可设置成电控、液控、气控或机械控制。该设备主要检测压力，我们就地取材设计了总体尺寸为长3. 65m、宽0. 7 m、高1. 9 m 的液力传动变速箱检测试验台。适于安装检测Allison 或ZF 等各种大小、型号不同的液力传动变速箱。
4. 2 控制系统及工作原理
在液力传动变速箱检测试验台控制板操作台上设置了六大控制系统：电源控制系统、SVF (变频调速) 控制系统、液压控制系统、ZF 控制系统、Allison 控制系统、负载调节系统，集电控、液控、气控、机控为一体，检测功能齐全、外形美观、操作简便，试运行安全可靠。
①电源控制系统：控制变频调速器、电机、液压、ZF、Allison 等各控制系统所需的电源。
②SVF(变频调速)控制系统：主要由SVF - 400变频调速器组成，控制55 kW、2950 r/ min的电机转速，使电机在规定转速范围内转速可以任意调节，实现变速箱不同挡位的变速。转速表一目了然随时反映了电机的不同转速。
③液压控制系统：是变速箱自动加油、换油系统，也可检测离合器内密封件是否泄露。由液压泵、三位四通阀、4KW电动机、油箱、液压管线等组成。油压板上的油压表清晰地反映了挡位油压和系统油压。
④ZF 控制系统：主要为控制ZF变速箱挡位的转换，设计了一套程序。
⑤Allison 控制系统： HT750DR 美国Allison 变速箱有七个挡位，即D5 、D4 、D3 、D2 、D1 、N、R。根据发电机负载功率的变化实现变速箱的变速。
⑥负载控制系统：主要检测变速箱的输出功率，由功率表、负载控制柜、发电机等组成。
⑦气路和油路控制：气路主要控制变速箱换档机构，油路控制变速箱的执行机构，也就是摩擦片和制动器的结合或分离。
5 .结束语： 变速箱大修过程中解决的主要问题
井下三公司HT750DR 美国Allison 变速箱通过解体检查发现存在以下问题：
(1)注油泵驱动齿轮打掉，金属末掉进变速箱油底壳；1 - 5 档离合器摩擦片磨损；闭锁离合器摩擦片磨损。我们将无法修复的注油泵、止推轴承、过桥齿轮及轴承、驱动齿轮及全部摩擦片、密封件、滤芯进行更换，装配各分总成再组装成变速箱。放干净变速箱油，包扎好外露油道，用固定架固定稳妥。将变速箱总成安装到检测试验台上，按测试规范进行调试，达到了指标要求。制动器工作正常，无异响、无泄露，成功投入了修井使用。
(2) 井下二公司修井机HT750DR 美国Allison 变速箱温度过高，压力过低。在解体修理后安装到修井机上时，变矩器漏油漏到发动机飞轮壳体，使发动机飞轮壳油位升高，压力升高，造成飞轮壳油封漏油。因为漏油几次拆卸检查才
发现这台变速箱的变矩器外壳裂了。重新焊接后上车
床加工好，故障得以排除。
(3) 特修公司CLT754 美国Allison 变速箱解体检查时发现问题较多： 注油泵齿轮松旷内轴承损坏；二档活塞销柱断损1 只；中排行星齿轮松矿；转速表轴头磨损；闭锁后板及(菱形) 键磨损；主轴(带齿轮花键) 轴头磨损；取力轴承、闭锁摩擦片及各前进档钢片、摩擦片、密封件损坏。我们更换中排行星架总成等总成件或配件91 件，加工修复了注油泵总成、主轴、飞轮总成、闭锁后板、一档活塞座等，排除故障，解决了存在的问题。组装调试完毕，送生产前线安装到修井机上投入了修井使用。
(4) 井下二大队CLT754美国Allison 变速箱速度低，温度高，闭锁离合器打滑，摩擦片和钢片磨损。通过拆检发现各档摩擦片和钢片、密封件、推力轴承损坏。我们更换了密封件大修包，各档摩擦片和钢片、止推轴承等68 件，组装调试完毕，安装到修井机上投入了修井使用。
汽车试验是伴随其工业的建立和发展而逐渐成长起来的，汽车工业发展到今天与其试验研究工作是分不开的。试验是帮助我们了解汽车实际使用中的规律，并推动其技术进步的一种极为重要的方法。它是保证产品性能，提高产品质量和市场竞争力的重要手段。 本文研究了汽车变速器性能试验装置——闭式功率流变速器试验台的结构和控制系统。主要分为机械结构部分和控制部分两大部分来进行。机械结构部分首先介绍了闭式功率流变速器试验台的主要结构、特点及其工作原理，并分为变速系统、加载系统和传动系统等进行了结构设计，选择了电机和传感器。控制部分介绍了AVR单片机的特点以及选用原则，确定了整个控制系统的方案。整个控制系统分为硬件和软件两部分设计。硬件部分分别进行了驱动电路、复位电路、A/D转换电路和键盘显示电路等的设计。软件部分根据变速器性能试验的模式进行了主程序及各项试验子程序、A/D转换子程序、键盘显示子程序、中断子程序等各子程序的设计。最终进行了电路板的制作和系统的调试，模拟了整个试验的过程。该变速器性能试验台操纵方便、输入记时准确、试验结果表达清楚、可靠性高。从理论上来看，汽车变速器性能试验台控制系统在变速器机械效率实验中运行是稳定可靠的，操作是比较简便的，具有一定的抗干扰能力，基本达到了变速器实验台的控制要求。监测螺丝装配问题的轻便神经网络首先是利用计算机模拟研究实现。在[ 1，2]开发出的扭矩特征信号的分析模型被用来来生成理想的一般自攻螺钉紧固件扭矩特征信号。
对于一般情况下，五个不同阶段的螺杆拧紧过程可以识别。如图4：阶段1处理螺钉的接合，阶段2处理螺杆推进（螺纹切削和克服摩擦），直到螺杆端达到底端，阶段3处理完成螺纹切削，4阶段涉及到的螺杆前进螺钉头部顶端接触
板，阶段5处理螺丝拧紧。在每个阶段进行准静态分析，使用应力分析的概念检查螺钉上的力，然后导出了各个阶段的转矩方程，考虑平衡条件，
汽车变速器是汽车传动系统中的主要部件之一，变速器工作状况的好坏直接影响到汽车整体性能，对变速器的检测至关重要。本文在系统分析了汽车变速器性能、功用、要求的基础上，综合机械、液压、电气三个方面，设计了汽车变速器总成交检试验台，完成汽车变速器的下线加载检验。在该试验台中设计了输入轴驱动和输出轴驱动装置。输入轴驱动(正拖)完成在不同档位时的变速器噪声检测；输出轴驱动(反拖)进行不同档位换档测试。输入端电机转速调节由变频器来完成，输出端电机转速及扭矩设定通过伺服系统实现。通过电气控制系统控制输入端电机、输出端电机反复动力切换，来实现模拟汽车工况。同时，该试验台中设计了液压系统用于控制变速器的装夹、向变速器内注排润滑油、输入端离合器的脱开闭合、输出端尾座的进退；设计了输入总成机构、输出总成机构及变速器专用的注排油装置。通过工控机实现了伺服控制器、变频控制器、PLC和各个仪表之间的数据通信以及数据报表的输出，达到了实时控制。传感器系统及仪表完成输出轴扭矩、输入和输出端转速、变速器噪声、注排油流量、油温等项的测量和监控。本试验台结构简洁合理，功能齐全，操作方便，具有一套精密完整的数字显示系统。
随着汽车工业的飞速发展，汽车工业逐步成为许多国家的支柱产业，为了控
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求。传动系是汽车实现发动机动力输出到行驶的必需系统，变速器是汽车传动
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本文在大量阅读国内外有关文献资料的基础上，针对目前国外比较先进和
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液压加载系统:首先对液压加载系统的原理进行了介绍，然后对液压
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