CN101865770B - 大扭矩大速比混合式减速器测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减速器测试装置，尤其涉及一种大扭矩大速比混合式减速器测试装置，其支架上安装有两台通过传动齿轮传动的L形混合式减速器，从动L形混合式减速器反向安装成为增速器，主动L形混合式减速器、主动端扭矩转速传感器、驱动电机依次连接，从动L形混合式减速器、从动端扭矩转速传感器、磁粉加载器依次连接；驱动电机通过PC机控制转动，扭矩转速传感器通过数据采集卡采集数据并由PC机显示。本发明使用磁粉加载器施加反向负载，负载经过从动L形混合式减速器后放大，传递给中间的传动齿轮，方便地进行强度试验；经过数据采集卡获取后给计算机显示，实现了全面实时监测和测量数据的可视化；结构紧凑、布置合理、装拆方便。

Description

大扭矩大速比混合式减速器测试装置

技术领域

本发明涉及一种减速器测试装置，尤其涉及一种用于自升式海洋石油钻井平台的大扭矩大速比混合式减速器的实验装置，可对该减速器进行基本性能试验，并验证减速器运行的稳定性和可靠性。

背景技术

由于国际油价的不断攀高，提高油气资源的产量，加快海上油气开发和发展海洋石油装备工业，已成为我国实现能源的可持续发展的发展趋势。自升式海洋石油钻井平台犹如“漂浮”的海中之城，靠桩腿支撑于海面之上，是能自行升降的钻井平台。每当涨潮时，巨大的平台要随之提升高度，而落潮时则要降低高度，完成这个工作所依靠的就是钻井平台上的爬升与锁紧系统设备，但在目前，我国海洋石油钻井平台上的爬升与锁紧系统设备全部依靠进口。一个钻井平台就需要安装36至54套爬升与锁紧设备，每套爬升与锁紧系统设备造价1600多万美元，而爬升与锁紧系统设备中大扭矩大速比混合式减速器即L形减速器使用非常广泛。最近，国内的创新团队经过自主研发已掌握了爬升与锁紧系统设备的关键技术，这套系统在成本上节省了约1/3。所以，致力于该设备的国产化具有极其深远的意义。然而，现在还没有相关的测试试验装置，来掌握机械传动的性能和工作状况，以及对一些技术参数进行测试和调整。所以为了验证设备运行的稳定性和可靠性，开发该套测试装置至关重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种结构紧凑、能有效测试相关扭矩转速参数的大扭矩大速比混合式减速器测试装置。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种大扭矩大速比混合式减速器测试装置，其特征在于：它包括有支架，支架上安装有L形混合式减速器、驱动电机、扭矩转速传感器、磁粉加载器、传动齿轮；L形混合式减速器和扭矩转速传感器分别设置两台，记为主动L形混合式减速器、从动L形混合式减速器以及主动端扭矩转速传感器、从动端扭矩转速传感器；主动和从动L形混合式减速器通过传动齿轮传动，且从动L形混合式减速器反向安装成为增速器；主动L形混合式减速器由驱动电机驱动，并在主动L形混合式减速器与驱动电机间设置主动端扭矩转速传感器，从动L形混合式减速器输出端经过从动端扭矩转速传感器后与磁粉加载器连接；所述驱动电机通过PC机控制转动，所述扭矩转速传感器与数据采集卡电气连接，数据采集卡将采集数据传送给PC机，PC机预设有利用VC++编写的程序，用于显示测量参数的数值和曲线。

所述驱动电机为三相异步电机，三相异步电机通过PLC与PC机相连。

所述驱动电机、主动端扭矩转速传感器倒装于支架顶部，驱动电机、主动端扭矩转速传感器通过联轴器连接，主动L形混合式减速器圆通过钢箍和螺栓连接在支架底部，主动L形混合式减速器与主动端扭矩转速传感器通过联轴器连接。

所述从动端扭矩转速传感器、磁粉加载器倒装于支架顶部，从动端扭矩转速传感器与磁粉加载器间通过联轴器连接，从动L形混合式减速器通过圆钢箍和螺栓连接在支架底部，从动L形混合式减速器与从动端扭矩转速传感器通过联轴器连接。

本发明提供的大扭矩大速比混合式减速器实验装置，采用一正一反两台L形混合式减速器的方式连接，使用磁粉加载器施加反向负载，而且负载经过从动L形混合式减速器后放大，传递给中间的传动齿轮，方便有效地进行强度试验；两台扭矩转速传感器测得的信号经过数据采集卡获取后，利用VC++编写的程序在计算机上显示测量参数的数值和曲线，实现了全面实时监测和测量数据的可视化；采用支架顶部倒装，底部正装，并用圆钢箍连接传动的方式安装，结构紧凑、布置合理、装拆方便；本发明为自升式海洋钻井平台爬升机构技术参数进行测试和调整以及设备运行的稳定性和可靠性提供强有力的依据，对其国产化具有极其深远的意义。

附图说明

图1为表达本发明实施例主动L形混合式减速器端传动的左视图；

图2为表达本发明实施例主动L形混合式减速器与从动L形混合式减速器通过传动齿轮传动的主视图；

图3为表达本发明实施例的从动L形混合式减速器端传动的右视图；

图4为本发明实施例的控制系统流程图；

图中标记说明：1-圆钢箍，2-主动L形混合式减速器，3-联轴器，4-主动端扭矩转速传感器，5-套筒，6-联轴器，7-螺栓，8-驱动电机，9-传动齿轮，10-轴套，11-传动轴，12-滑动轴承，13-槽钢，14-钢体框架，15-钢体底板，16-钢体顶板，17-减速器支板，18-主动齿轮，19-从动齿轮，20-磁粉加载器，21-联轴器，22-从动端扭矩转速传感器，23-联轴器，24-从动L形混合式减速器。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的说明，参见图1至图4：

按本发明实施的一种大扭矩大速比混合式减速器测试装置，它包括有支架，支架由钢体框架14、钢体顶板16和钢体底板15采用螺栓联接而成，驱动电机8作为驱动源采用螺栓7联接倒装在钢体顶板16上，由于距离较长，螺栓7上加了套筒5来增加联接的牢固性和稳定性。驱动电机8通过使用联轴器6与主动端扭矩转速传感器4连接传动，主动端扭矩转速传感器4的安装方式与驱动电机8一致，主动端扭矩转速传感器4用于测试驱动电机8输出的扭矩和转速，为分析L形混合式减速器的传动功率、效率等数据提供依据。主动L形混合式减速器2使用圆钢箍1和螺栓安装于减速器支板17上，减速器支板17固定安装在支架的钢体底板15上，主动L形混合式减速器2输入端与主动端扭矩转速传感器4的输出端通过联轴器3连接，由于主动L形混合式减速器2输入端为L形，所以为了有效地利用了支架的空间，使得装置结构紧凑，将主动端扭矩转速传感器4和驱动电机8均安装在支架的钢体顶板16上。

主动L形混合式减速器2的输出端装有主动齿轮18，主动齿轮18和中间传动齿轮9啮合，中间传动齿轮9又与安装在从动L形混合式减速器24上的从动齿轮19啮合，这样，动力由主动L形混合式减速器2通过传动齿轮9传递给从动L形混合式减速器24。由于L形混合式减速器的传动比高达5630，所以驱动电机8输入1160rpm的速度到了主动L形混合式减速器2的输出端齿轮只有0.2rpm左右，如果经过两级减速就毫无意义，所以从动L形混合式减速器24采用反向安装的方式形成增速器。传动齿轮9采用轴套10固定于传动轴11上，考虑到中间传动轴承受载荷很大且是低速，所以传动轴11由两个适合低速重载的滑动轴承12固定，而滑动轴承12与支架的钢体底板15之间通过垫加槽钢13后采用螺栓联接固定。

从动L形混合式减速器24通过联轴器23后与从动端扭矩转速传感器22相连，该扭矩转速传感器的另一端则通过联轴器21连接磁粉加载器20，从动端扭矩转速传感器22测量输出的扭矩及转速数据，磁粉加载器是根据电磁原理并利用磁粉来传达转矩的，其传达之转矩与激磁电流基本成线性关系。因此，只要改变激磁电流之大小，便可轻易地控制转矩之大小。磁粉加载器20可以施加反向负载，模拟实际带负载的情况，而且经过从动L形混合式减速器24后负载可以放大，方便可靠。为了使结构紧凑，从动端扭矩转速传感器22和磁粉加载器20安装于支架的钢体顶板16上，从动L形混合式减速器24使用圆钢箍1和螺栓安装于减速器支板17上，减速器支板17固定安装在支架的钢体底板15上。

驱动电机8采用三相异步电机，三相异步电机连接变频器，变频器由PLC控制，PLC与上位机即PC机通信，PC机通过PLC与变频器来控制三相异步电机的启、停与调速，三相异步电机驱动主动L形混合式减速器2运转，主动L形混合式减速器2与从动L形混合式减速器24啮合传动，主动端扭矩转速传感器4、从动端扭矩转速传感器22分别检测输入的扭矩，并通过数据采集卡将采集数据传送给PC机，PC机预设有利用VC++编写的程序，用于显示测量参数的数值和曲线，实现了全面实时监测和测量数据的可视化。当从动端需要加载时，通过单片机控制磁粉加载器对从动减速器端施加反向扭矩，在此过程中单片机与PC机通信，并在PC机上通过VC++程序界面显示和控制磁粉加载器的加载情况。因而实现在PC机上完成减速器的驱动、调速空载试验和加载实验，并得到一些实时的、较精确的实验数据。

在本实施例中，可分三种情况实施，(1)磁粉加载器20不进行任何操作，由两台扭矩转速传感器测量得到扭矩和转速的相关数据，进行分析，从而得出该减速器机构的输入、输出情况以及功率、效率等；(2)对磁粉加载器20进行操作，用磁粉加载器逐步加载与额定负载成一定比例的反向负载，分别为额定扭矩的20％，50％，75％，100％。并记载和分析所测得的扭矩和转速的数据，来掌握该传动机构的性能和工作状况，也为一些技术参数的调整提供依据；(3)进行强度试验，以额定负载的2.6倍加载反向负载，得出传动齿轮承受上述负载的使用寿命的相关实验数据，为L形混合式减速器的实际使用提供技术标准。

在本实施例中，两台扭矩转速传感器测得的信号经过数据采集卡获取后，利用VC++编写的程序在计算机上显示测量参数的数值和曲线，实现了全面实时监测和测量数据的可视化。为自升式海洋钻井平台爬升机构技术参数进行测试和调整以及设备运行的稳定性和可靠性提供强有力的依据。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种大扭矩大速比混合式减速器测试装置，其特征在于：它包括有支架，支架上安装有L形混合式减速器、驱动电机(8)、扭矩转速传感器、磁粉加载器(20)、传动齿轮(9)；L形混合式减速器和扭矩转速传感器分别设置两台，包括主动L形混合式减速器(2)、从动L形混合式减速器(24)以及主动端扭矩转速传感器(4)、从动端扭矩转速传感器(22)；主动L形混合式减速器(2)和从动L形混合式减速器(24)通过传动齿轮(9)传动，且从动L形混合式减速器(24)反向安装形成增速器；主动L形混合式减速器(2)由驱动电机(8)驱动，并在主动L形混合式减速器(2)与驱动电机(8)间设置主动端扭矩转速传感器(4)，从动L形混合式减速器(24)输出端经过从动端扭矩转速传感器(22)后与磁粉加载器(20)连接；所述驱动电机(8)通过PC机控制转动，所述扭矩转速传感器与数据采集卡电气连接，数据采集卡将采集数据传送给PC机，PC机预设有利用VC++编写的程序，用于显示测量参数的数值和曲线。

2.根据权利要求1所述的大扭矩大速比混合式减速器测试装置，其特征在于：所述驱动电机(8)为三相异步电机，三相异步电机通过PLC与PC机相连。

3.根据权利要求1所述的大扭矩大速比混合式减速器测试装置，其特征在于：所述驱动电机(8)、主动端扭矩转速传感器(4)倒装于支架顶部，驱动电机(8)、主动端扭矩转速传感器(4)通过联轴器(6)连接，主动L形混合式减速器(2)通过圆钢箍和螺栓连接在支架底部，主动L形混合式减速器(2)与主动端扭矩转速传感器(4)通过联轴器(3)连接。

4.根据权利要求1所述的大扭矩大速比混合式减速器测试装置，其特征在于：所述从动端扭矩转速传感器(22)、磁粉加载器(20)倒装于支架顶部，从动端扭矩转速传感器(22)与磁粉加载器(20)间通过联轴器(21)连接，从动L形混合式减速器(24)通过圆钢箍(1)和螺栓连接在支架底部，从动L形混合式减速器(24)与从动端扭矩转速传感器(22)通过联轴器(23)连接。

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