一种车辆变速箱故障诊断方法及其检测系统

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一种车辆变速箱故障诊断方法及其检测系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种故障诊断方法及检测系统，特别是关于一种用于履带车辆湿式离合器定轴式的车辆变速箱故障诊断方法及其检测系统。\n背景技术\n[0002] 目前，集转向与直驶功能于一体的湿式离合器定轴式变速箱在众多履带车辆得到广泛应用，该变速箱是机、电、液等技术的有机综合，具有液力传动、液压无级转向、动力换挡和自动变速等技术特点，该类变速箱具有高功率密度、高紧凑性和高可靠性的使用特点，其功能完整、技术水平先进。湿式离合器变速箱显著提高履带车辆性能的同时，也带来了诸多急需解决的问题，其中较为突出的就是如何对变速箱运行状态进行快速测试和掌控，以保证其正常工作时良好的运行品质、发生故障征兆时的及时维护和发生故障时准确快速的故障诊断与维修，这些问题对于变速箱的整体性能、寿命、可靠性等有着重要影响，能否及时掌握运行状态直接关系到变速箱在使用中的完好性和车辆各种功能的发挥。因此，研究履带车辆变速箱故障检测方法，开发车载便携式检测系统意义重大。\n发明内容\n[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种携带方便、操作简单、适用范围广泛且能在线实时检测的车辆变速箱故障诊断方法及其检测系统。\n[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种车辆变速箱故障诊断方法，其步骤如下：(1)设置一包括磁电传感器、温度传感器、压力传感器、测压油管、测压阀板、信号调理箱、模数转化模块、数据采集模块和故障诊断模块的检测系统；(2)启动被测车辆，使变速箱空档运行，同时启动检测系统；(3)由数据采集模块将各传感器采集的被测点数据送入故障诊断模块内，进行故障诊断，若诊断结果正常，则存储采集数据；若诊断结果异常，则实时显示故障信息，存储故障信息；(4)完成空档检测后，则更换变速箱档位，重复步骤(3)所述过程，直至完成所有档位状态下的信号采集和故障诊断；(5)完成所有档位状态下的信号采集和故障诊断后，根据采集数据和故障诊断记录，生成此次故障诊断报告，并输出结果。\n[0005] 所述步骤(3)中的所述变速箱故障诊断模块内的故障诊断方法包括以下步骤：①根据变速箱前泵提供的操纵压力信号、换档离合器压力信号和闭锁离合器压力信号进行档位压力检测，若被测档位各离合器压力信号正常，则确定当前档位信号；若异常，则显示故障信息；②当前档位确定后，计算当前变速箱传动比大小；若计算结果等于该档位传动比，则当前档位状态正常并显示；若计算结果不等于该档位传动比，则显示故障信息；③显示当前档位后，检测转向系统液压油路压力值是否符合技术指标，符合则显示转向系统状态正常；不符合则显示故障信息；④检测变速箱润滑系统润滑压力是否正常，正常则显示对应各轴润滑压力状态正常；不正常则显示故障信息；⑤检测液力变矩器液压油路的压力值是否在正常技术指标内，若压力值在正常技术指标内，则显示液力变矩器压力状态正常；若压力值超出技术指标范围，则显示故障信息；⑥存储各采集信号和故障信息，并选择是结束本次故障检测或换档继续进行信号采集，结束则生成检测报告并打印输出。\n[0006] 所述润滑系统的测压部位包括一轴润滑油压、二轴润滑油压和三轴润滑油压三个测压部位；所述转向系统的测压部位包括转向高压和转向低压管路油压；所述液力变矩器的测压部位包括入口油压、出口油压和液力变矩器的闭锁油压三个测压部位。\n[0007] 一种实现上述方法的车辆变速箱故障诊断检测系统，其特征在于：它包括一含有多个湿式离合器的定轴式变速箱，所述变速箱内输入轴测速齿轮、一轴测速齿轮、二轴测速齿轮和三轴测速齿轮将测速齿轮信号经磁电传感器后送入一信号调理箱内；所述变速箱内的润滑系统分别与一温度传感器和一测压油管连接，且所述变速箱内的换档离合器、转向系统、液力变矩器和闭锁离合器将压力油分别经一测压油管引入一固定在所述变速箱顶部的测压阀板内，所述测压阀板顶部设置有用于连接所述压力传感器的测压接头，所述压力传感器将采集到的油压信号输入所述信号调理箱内；所述信号调理箱的输出端经一模数转化模块和一数据采集模块后，将信号送入一故障诊断模块内，所述信号调理箱由一锂电源供电。\n[0008] 所述信号调理箱内设置有一个电源滤波器、一个电源分配模块、两个低通滤波器、一个频压转换模块、两个电压隔离模块和一个电阻/电压转换模块；所述电源滤波模块与锂电源的输出端连接后，将所述锂电源的电量输入所述电源分配模块内；所述磁电传感器和压力传感器将检测到的信号分别经一所述低通滤波器后，分别输入所述频压转换模块和一所述电压隔离模块内；所述温度传感器将检测到的信号经所述电阻/电压转换模块后，输入另一个所述电压隔离模块内，所有信号由所述模数采集模块进行采集。\n[0009] 所述锂电源采用24V便携式锂电源。\n[0010] 各所述测压油管与所述变速箱和测压阀板之间分别通过快速接头连接。\n[0011] 所述模数转换模块采用单通道最高速率达1M的高速PXI模数转换卡。\n[0012] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于信号调理箱内部隔离模块采用集成化电路设计，缩小了调理箱体积，减轻了系统重量，A/D转化模块、信号采集模块和故障诊断模块采用集成化设计并统一封装，因此提高了检测系统的便携性。2、本发明由于采用稳定的锂电源单独供电，实车道路测试过程中不需外接车辆电源，因此降低了电源对采集信号的干扰，提高了信号质量和诊断的准确性。3、本发明由于采用变速箱液压油经柔性高压油管转接入测压阀板，在测压阀板上的测压孔处安装压力传感器，转接油管和测压阀板起到压力缓冲作用，从而降低了换档操作时压力冲击对传感器的损伤，提高了压力传感器信号采集的可靠性和使用寿命。4、本发明检测的信号包括压力、转速和温度，数量较多，测点覆盖面广，涵盖了变速箱主要性能监测内容。5、本发明由于A/D转换模块采用单通道最高速率达1M的高速PXI模数转换卡，因此保证了信号转换过程实时性。6、本发明由于数据采集模块采用坚固稳定的便携式PXI机箱和24V直流电源输入，电源由信号调理箱提供，因此进一步提高了系统可操纵性、结果显示的直观性、系统的可靠性和便携性。7、本发明由于采用的故障诊断模块是基于变速箱技术指标进行信号检测，因此能够实时显示诊断结果、故障代码和故障部位，诊断过程快捷、诊断结果显示直观、易懂、系统操作简便。本发明可以广泛应用于各种履带车辆湿式离合器变速箱故障诊断中。\n附图说明\n[0013] 图1是本发明的故障诊断系统结构示意图，\n[0014] 图2是本发明的信号调理箱结构示意图，\n[0015] 图3是本发明的系统工作流程图，\n[0016] 图4是本发明的故障诊断流程图。\n具体实施方式\n[0017] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。\n[0018] 如图1所示，本发明包括一含有多个湿式离合器的定轴式变速箱1，变速箱1内输入轴测速齿轮2、一轴测速齿轮3、二轴测速齿轮4和三轴测速齿轮5将测速齿轮信号经磁电传感器6后送入一信号调理箱7内；变速箱1内的润滑系统8分别与一温度传感器9和一测压油管10连接，且变速箱1内的换档离合器装置11、转向系统12、液力变矩器13和闭锁离合器14将压力油分别经一测压油管10引入一通过螺栓固定在变速箱1顶部的测压阀板15内，测压阀板15顶部设置有十五个用于连接压力传感器16的测压接头(图中未标出)，测压油管10和测压阀板15可起到压力缓冲作用，从而降低换档操作时压力冲击对各传感器的损伤，提高了各传感器的使用可靠性和使用寿命。压力传感器16将采集到的油压信号输入信号调理箱7内。所有传感器将检测到的信号都经过电缆输入信号调理箱7内，进行调理并去除干扰信号，调理后的信号由信号调理箱7的输出端经一A/D转化模块(模拟/数字转化模块)17和一数据采集模块18后，送入一故障诊断模块19内进行故障诊断，诊断结果由一输出模块20进行打印输出。其中，信号调理箱7由一锂电源21供电。\n[0019] 上述实施例中，锂电源21采用24V便携式锂电源，24V便携式锂电源21的容量可以保证整套系统稳定运行3小时以上。\n[0020] 如图2所示，本发明的信号调理箱7内设置有一个电源滤波器22、一个电源分配模块23、两个低通滤波器24、一个频压转换模块25、两个电压隔离模块26和一个电阻/电压转换模块27。电源滤波模块22与便携式锂电源21的输出端连接，将锂电源21供给的24V电压过滤杂波后，输入电源分配模块23内，由电源分配模块23分配完成各传感器、信号调理箱7、A/D采集模块17和故障诊断模块19的供电。磁电传感器6和压力传感器16将检测到的信号分别经一低通滤波器24后，滤除高频杂波，分别输入频压转换模块25和一电压隔离模块26内，分别将信号完成频率到电压值的转化和干扰信号隔离去除后输出；温度传感器9将检测到的信号经电阻/电压转换模块27后，输入另一个电压隔离模块26后输出，所有信号由A/D采集模块17进行采集。\n[0021] 上述实施例中，测压油管10与变速箱1和测压阀板15之间分别通过快速接头连接，测压油管10采用最高耐50Mp的高压油管。\n[0022] 上述实施例中，变速箱内部的换档离合器11分别为分布在一轴、二轴和三轴上的六个湿式换档离合器。\n[0023] 上述实施例中，A/D转换模块17采用单通道最高速率达1M的高速PXI模数转换卡。\n[0024] 如图3所示，本发明是基于变速箱实际结构特点和各项技术指标，利用信号采集和故障诊断技术，实现对履带车辆湿式离合器定轴式变速箱的在线检测和诊断，其步骤如下：\n[0025] (1)启动被测车辆，使被测车辆的变速箱空档运行，开启锂电源，同时启动检测系统；\n[0026] (2)各磁电传感器、温度传感器和压力传感器将采集的各被测点数据，经信号调理箱调理输入A/D转化模块后，由数据采集模块进行数据采集，采集数据送入故障诊断模块内进行故障诊断，若诊断结果正常，则存储采集数据；若诊断结果显示变速箱故障，则实时显示故障信息，并完成故障代码存储和采集数据存储；\n[0027] (3)完成空档检测后，故障诊断系统将提示空档信号存储完成，是否要继续进行信号采集，此时更换变速箱档位，重复步骤(2)所述过程，直至完成所有档位下的信号采集和故障诊断；\n[0028] (4)完成所有档位下的信号采集和故障诊断后，故障诊断系统将根据采集数据和故障诊断记录，生成此次故障诊断报告，并可以打印输出结果。\n[0029] 如图4所示，上述步骤(2)中的变速箱故障诊断模块内的故障诊断方法包括以下步骤：\n[0030] (1)首先根据变速箱前泵提供的操纵压力信号、换档离合器压力信号和闭锁离合器压力信号进行档位压力检测，如果被测档位各离合器压力信号正常，则可确定当前变速箱档位；如果异常，则进行异常信号幅值大小记录，显示当前档位异常信号故障信息；\n[0031] (2)当前档位确定以后，根据采集的输入轴测速齿轮转速和三轴的测速齿轮转速，换算并显示出变速箱当前的输入转速和车速数值，同时根据输入输出转速计算当前变速箱传动比大小；若计算出的传动比等于该档位传动比，则显示当前档位状态正常；如果计算出的传动比不等于该档位传动比，则根据输入转速、一轴转速、二轴转速和三轴转速信号诊断出现转速故障的具体位置，并显示故障诊断结果信息；\n[0032] (3)显示当前档位以后，逐次检测转向系统高压出口和低压入口液压油路压力值，若高低压油路压力值在技术指标范围内，则显示转向系统压力正常；若高低压油路压力值超出技术指标范围，则记录并显示超标部位和具体超标数值；\n[0033] (4)转向系统检测正常后，检测变速箱润滑系统润滑压力是否正常，主要测量传动一轴、二轴和三轴的润滑油压，若各轴润滑压力值在正常技术指标范围内，则显示对应各轴润滑压力状态正常；若各轴润滑压力值超出技术指标范围，则记录并显示润滑压力故障部位和具体数值；\n[0034] 变速箱温度传感器安装在润滑系统液压油路之中，在进行润滑系统压力检测同时，故障诊断系统将显示变速箱温度数值；\n[0035] (5)润滑系统检测正常后，对液力变矩器入口油压和出口油压进行检测，若变矩器入口油压、出口油压和二者压力差值在正常技术指标之内，则显示液力变矩器压力状态正常；若压力值超出技术指标范围，则记录并显示变矩器压力故障部位和具体数值；\n[0036] (6)存储各采集信号和故障信息，同时提示已完成当前档位下的信号采集和故障诊断，是否结束本次故障检测或是否需要换档继续进行信号采集；若选择完成本次故障检测，则生成检测报告并打印输出。\n[0037] 上述各步骤中，润滑系统的测压部位包括一轴润滑油压、二轴润滑油压和三轴润滑油压三个测压部位；转向系统的测压部位包括转向高压和转向低压管路油压；液力变矩器的测压部位包括入口油压、出口油压和液力变矩器的闭锁油压三个测压部位。\n[0038] 上述各实施例仅是本发明的优选实施方式，在本技术领域内，凡是基于本发明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。