CN102004013B - 动力挠性传动扭矩检测试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力挠性传动扭矩检测试验装置。旨在克服现有技术无法普及到其它待测振动平台的问题。该装置由水平承载平台(A)、动力输出系统(B)、扭矩检测系统(C)和动力传递系统(D)组成。动力输出系统(B)、扭矩检测系统(C)和动力传递系统(D)均通过T型螺栓固定在水平承载平台(A)上，动力输出系统(B)中的液压安全联轴器(c)与扭矩检测系统(C)中的单键式弹性柱销齿式联轴器(e)固定连接，扭矩检测系统(C)中的双键式弹性柱销齿式联轴器(f)与动力传递系统(D)的右端固定连接。所述的水平承载平台(A)设计为L型的箱体结构件，在L型转折处设置有液压作动器座，水平承载平台(A)上表面加工有T型槽。

Description

动力挠性传动扭矩检测试验装置

技术领域

本发明涉及一种检测试验装置，更具体地说，本发明涉及一种动力挠性传动扭矩检测试验装置。

背景技术

在交通运输领域，模拟行驶工况的振动检测平台技术发展迅速，广泛应用于各种车辆的零部件检测，其中很多需要获得被测构件的扭矩输出值。虽然有现成的扭矩传感器，可是在振动工况下，扭矩传感器的检测数值会受到严重影响，从而影响扭矩传感器的检测精度。用于专门检测振动平台上输出的扭矩值的试验装置目前比较少，基本上都是在特定的一整套振动平台系统中涉及到一部分扭矩检测装置，这种扭矩检测装置无法普及到其他的振动平台上。本发明提出的动力挠性传动扭矩检测试验装置是专门用于检测振动平台上的被测零部件输出的扭矩。并且通过十字轴式万向联轴器可方便的连接到各种振动平台上，具有安装方便，检测精度高等优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种动力挠性传动扭矩检测试验装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置由水平承载平台、动力输出系统、扭矩检测系统和动力传递系统组成。

动力输出系统、扭矩检测系统和动力传递系统均通过T型螺栓固定在水平承载平台上。动力输出系统中的液压安全联轴器与扭矩检测系统中的单键式弹性柱销齿式联轴器固定连接，扭矩检测系统中的双键式弹性柱销齿式联轴器与动力传递系统的右端固定连接。

技术方案中所述的水平承载平台设计为L型的箱体结构件，在L型转折处设置有液压作动器座，水平承载平台的上表面加工有T型槽。

技术方案中所述的动力输出系统包括调频电机、冷却风机和液压型安全联轴器。冷却风机通过螺栓固定在调频电机的上表面，调频电机下端通过T型螺栓固定在水平承载平台上，调频电机的输出轴上通过键安装有液压型安全联轴器。

技术方案中所述的扭矩检测系统包括扭矩传感器、单键式弹性柱销齿式联轴器和双键式弹性柱销齿式联轴器。

双键式弹性柱销齿式联轴器通过一对普通平键和扭矩传感器输出轴的左端固定连接，单键式弹性柱销齿式联轴器通过一对普通平键和扭矩传感器输出轴的右端固定连接。

技术方案中所述的动力传递系统包括有动力传动轴、动力传动轴承座、法兰盘和十字轴式万向联轴器。

动力传动轴通过两对轴承安装在动力传动轴承座中，动力传动轴的右端与扭矩检测系统中的双键式弹性柱销齿式联轴器通过一对普通平键连接，动力传动轴左端安装有法兰盘，法兰盘与动力传动轴通过普通平键固定连接，法兰盘的左端通过螺栓与十字轴式万向联轴器的右端固定连接，十字轴式万向联轴器的左端和被测的振动试验台固定连接。

技术方案中所述的动力传动轴承座包括四个结构完全相同的角接触球轴承，两个结构完全相同的圆螺母及垫片，两个结构完全相同的轴承座端盖，两个结构完全相同的油封圈和轴承座壳体。

所述的动力传递系统中的动力传动轴通过两对结构完全相同的角接触球轴承安装在轴承座壳体上端的通孔内，每对角接触球轴承呈面对面的安装，每对角接触球轴承的一端面与轴肩接触固定，另一端面和拧紧的圆螺母及垫片的端面紧密接触，两个结构完全相同的轴承座端盖分别套装在动力传动轴的两端，并通过螺栓和轴承座壳体连接固定，两个结构完全相同的油封圈分别安装在轴承座端盖的油封槽中。

技术方案中所述的动力输出系统中的液压型安全联轴器与扭矩检测系统中的单键式弹性柱销齿式联轴器固定连接是指：液压型安全联轴器)的外套筒插入单键式弹性柱销齿式联轴器的套筒型半联轴节内成动配合连接，所述的液压型安全联轴器的外套筒壁内设置有环形槽，环形槽内充入压力油使发生形变的液压型安全联轴器的外套筒和单键式弹性柱销齿式联轴器的套筒型半联轴节之间成固定连接。

技术方案中所述的扭矩检测系统中的双键式弹性柱销齿式联轴器与动力传递系统的右端固定连接是指：扭矩检测系统中的双键式弹性柱销齿式联轴器通过一对普通平键与动力传递系统中的动力传动轴连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中安装一台调频电机，可为被测振动平台提供驱动力，或者也可作为负载连接到各种被测振动平台上。

2.本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置可实现被测振动平台的扭矩检测，所用的扭矩传感器可以实时输出扭矩数值，而本装置中设置的过渡轴部件，可以有效地吸收来自被测振动平台的振动和干扰，在保护扭矩传感器的同时还可以保证扭矩信号的平稳检测，使检测到的扭矩值更加精确。

3.本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中使用的十字轴式万向联轴器可以有效地连接各种形式，各种种类的振动平台，使所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置应用范围变得非常广泛。

4.本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置使用液压安全联轴器，在扭矩过大，系统过载时可以有效地断开连接，给扭矩传感器和整个被测振动平台提供过载保护。同时液压安全联轴器所能满足的过载扭矩值很大，在最大扭矩值范围内还可随意调节过载扭矩值，方便用于各种被测振动平台的扭矩检测。

5.本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置各部件安装固定在水平承载平台上，方便了各部件及零件的拆装，灵活选择扭矩传感器和调频电机的型号，使得所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置既可以满足轨道列车的大扭矩检测，又可以满足汽车甚至摩托车的小扭矩检测。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置结构组成的轴侧投影图；

图2是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置的左视图；

图3是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置的后视图；

图4是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中的动力输出系统的轴侧投影图；

图5是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中的动力输出系统的主视图；

图6是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中动力输出系统的液压型安全联轴器的轴侧投影图；

图7是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中的扭矩检测系统的轴侧投影图；

图8是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中扭矩检测系统的主视图；

图9是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中扭矩检测系统的扭矩传感器的轴侧投影图；

图10-a是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中扭矩检测系统的单键式弹性柱销齿式联轴器的轴侧投影图；

图10-b是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中扭矩检测系统的单键式弹性柱销齿式联轴器主视图上的全剖视图；

图11-a是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中扭矩检测系统的双键式弹性柱销齿式联轴器的轴侧投影图；

图11-b是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中扭矩检测系统的双键式弹性柱销齿式联轴器主视图上的全剖视图；

图12是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中的动力传动系统的轴侧投影图；

图13是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中动力传动系统主视图上的全剖视图；

图14是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中动力输出系统与扭矩检测系统连接结构的后视图；

图15是表示图14中Y处的本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中动力输出系统与扭矩检测系统连接的局部全剖的放大视图；

图16是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中扭矩检测系统与动力传递系统连接结构的后视图；

图17是表示图16中Z处的本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中扭矩检测系统与动力传递系统连接的局部全剖的放大视图；

图18是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中动力传递系统的动力传动轴承座总成的轴侧投影图；

图19是本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置中动力传递系统的动力传动轴承座总成主视图上的全剖视图；

图中：A.水平承载平台，B.动力输出系统，C.扭矩检测系统，D.动力传递系统，a.调频电机，b.冷却风机，c.液压型安全联轴器，d.扭矩传感器，e.单键式弹性柱销齿式联轴器，f.双键式弹性柱销齿式联轴器，g.动力传动轴，h.动力传动轴承座，1.角接触球轴承，2.圆螺母及垫片，3.轴承座端盖，4.油封圈，5.轴承座壳体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1至图6，所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置是由水平承载平台A、动力输出系统B、扭矩检测系统C和动力传递系统D。动力输出系统B、扭矩检测系统C和动力传递系统D均通过T型螺栓固定在水平承载平台A上。动力输出系统B与扭矩检测系统C通过液压安全联轴器c和弹性柱销齿式联轴器e过盈配合连接，扭矩检测系统C与动力传递系统D通过弹性柱销齿式联轴器f连接。

所述的水平承载平台A是由铸铁、铸钢或钢板焊接而成的箱体结构件，其上表面加工有T型槽，水平承载平台A设计为L型，在L型转折处(X面)设置为液压作动器座，可安装各种形式的液压作动器。

参阅图3至图4，动力输出系统B包括调频电机a、冷却风机b、和液压型安全联轴器c。调频电机a的上端面通过螺栓固定安装有冷却风机b，冷却风机b通过风冷方式给调频电机a进行冷却。调频电机a下端的安装底板上加工有穿过T型螺栓的通孔，调频电机a通过T型螺栓固定到水平承载平台A上。调频电机a的电机输出轴上安装有液压型安全联轴器c，二者通过上下两个普通平键固定连接。液压型安全联轴器c为后面的扭矩检测系统C和动力传递系统D提供过载保护。

参阅图7至图11，所述的扭矩检测系统C包括扭矩传感器d、单键式弹性柱销齿式联轴器e和双键式弹性柱销齿式联轴器f。实施例中所选用单键式弹性柱销齿式联轴器e与双键式弹性柱销齿式联轴器f为LZ系列的产品，扭矩范围为10-20kN·m。其中单键式弹性柱销齿式联轴器e中的两个半联轴节，一个为键连接型，另一个为套筒型。而双键式弹性柱销齿式联轴器f中的两个半联轴节均为键连接型。扭矩传感器d通过T型螺栓固定在水平承载平台A上。双键式弹性柱销齿式联轴器f与单键式弹性柱销齿式联轴器e分别安装在扭矩传感器d输出轴的左、右端，双键式弹性柱销齿式联轴器f与单键式弹性柱销齿式联轴器e分别通过上下一对普通平键与扭矩传感器d输出轴的左、右端固定连接。

参阅图12至图13，所述的动力传递系统D包括有动力传动轴g、动力传动轴承座h、法兰盘j和十字轴式万向联轴器k；

动力传动轴g通过两对双列角接触球轴承安装在动力传动轴承座h中，两对双列角接触球轴承是面对面地安装以保证动力传动轴g的径向承载、轴向承载和轴向固定。动力传动轴g的右端与扭矩检测系统C中的双键式弹性柱销齿式联轴器f通过上下一对普通平键连接。动力传动轴g另一(左)端安装有法兰盘j，法兰盘j与动力传动轴g通过两个普通平键固定连接。法兰盘j与十字轴式万向联轴器k右端的安装法兰盘通过螺栓连接。十字轴式万向联轴器k的另一(左)端即可灵活安装各种具有挠性动力传动振动试验台等设备。

参阅图14至图15，动力输出系统B中的液压安全联轴器c与扭矩检测系统C中的单键式弹性柱销齿式联轴器e固定连接，其连接方式为液压安全联轴器c的外套筒插入单键式弹性柱销齿式联轴器e的套筒型半联轴节内成动配合连接，液压安全联轴器c的外套筒壁内设置有环形槽，环形槽内充入压力油使液压安全联轴器c的外套筒壁发生形变，从而使单键式弹性柱销齿式联轴器e的套筒型半联轴节被涨紧，实现动力输出系统B和扭矩检测系统C的固定连接。

参阅图16与图17，扭矩检测系统C中的双键式弹性柱销齿式联轴器f与动力传递系统D中的动力传动轴g相连接，连接方式为上下一对普通平键连接。这样就实现了扭矩检测系统C和动力传递系统D的连接。

参阅图17与图19，动力传动轴承座h中包括四个结构完全相同的角接触球轴承1，两个结构完全相同的圆螺母及垫片2，两个结构完全相同的轴承座端盖3，两个结构完全相同的油封圈4和轴承座壳体5。

四个结构完全相同的角接触球轴承1两个为一对，面对面地安装，两对结构完全相同的角接触球轴承1分别套装在动力传动轴g的两端，即所述的动力传递系统D中的动力传动轴g通过两对结构完全相同的角接触球轴承1安装在轴承座壳体5上端的通孔内，每对角接触球轴承1的一端面与动力传动轴g的轴肩接触固定，另一端面和拧紧在动力传动轴g上的圆螺母及垫片2紧密接触即每对角接触球轴承1是由圆螺母及垫片2拧紧固定在动力传动轴g上。两个结构完全相同的轴承座端盖3分别套在动力传动轴g的两端，并通过螺栓与轴承座壳体5上端通孔的两端面连接固定，两个结构完全相同的油封圈4分别安装在两个结构完全相同的轴承座端盖3的油封槽中，油封圈4内环面紧贴在动力传动轴g上，为轴承座提供油封和气封作用。

动力输出系统B中的调频电机a为动力挠性传动扭矩检测试验装置提供驱动力，驱动力通过液压型安全联轴器c传递到单键型弹性柱销齿式联轴器e，同时，液压型安全联轴器c还起到扭矩保护作用，当调频电机a提供的驱动力矩过大时，液压型安全联轴器c自动断开，为扭矩检测系统C和动力传动系统D提供扭矩保护作用。驱动力通过单键型弹性柱销齿式联轴器e传递到扭矩传感器d，扭矩传感器d实时检测传递扭矩并把扭矩值输出，当扭矩输出值显示不正常时，控制系统自动切断动力，为动力传递系统D提供控制保护。即此动力挠性传动扭矩检测试验装置中具有二级保护功能，分别为物理保护功能和控制保护功能。驱动力又通过扭矩传感器d上连接的双键式弹性柱销齿式联轴器f传递到动力传递系统D中的动力传动轴g上，再通过法兰盘j传递到十字轴式万向联轴器k的右端，十字轴式万向联轴器k的左端连接各种待测的振动平台。其中，动力传动轴g起到衰减振动和保护动力输出系统B及扭矩检测系统C的作用，动力输出系统B和扭矩检测系统C只能承受轴向力，而不能承受弯矩或其他方向的力和力矩，动力传动轴g在动力传递的过程中可以吸收衰减弯矩和各个方向的力和力矩而起到保护作用。十字轴式万向联轴器k允许有一定的轴向窜动以及一定角度的偏移，根据这样的特性，就可以使后续连接的振动平台顺利的连接到本发明所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置上。

所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置可以用在多种振动或非振动平台中进行扭矩检测，由于被测试的对象不同，所测得扭矩的范围也可能有大有小。如果所测对象为航天飞机或高速动车，那么本检测装置中零部件参数就会选的很大；而所测对象为摩托车或者是汽车，那么零部件参数就应该相应的选小一些。本发明的实施例中，被测对象是高速动车组传动系齿轮箱的扭矩检测，被测高速动车组的动态(即被测振动平台有振动激励时)时速为420Km/h，静态(即被测振动平台无振动激励时)时速为500Km/h，那么所选的：

1.调频电机a功率必须达到900kw，最大转速达到2900r/min；

2.液压型安全联轴器c可选AYL系列，扭矩范围为10-20kN·m；

3.单键式弹性柱销齿式联轴器e与双键式弹性柱销齿式联轴器f可选用LZ系列的产品，扭矩范围为10-20kN·m；

4.扭矩传感器d可选择三晶系列，且扭矩范围也必须达到10kN·m以上；

5.十字轴式万向联轴器k可选SWC系列，需要达到的转速为6000r/min，扭矩为8000N·m；

6.动力传动轴承座h中轴承1的要求也比较高，需选择进口的高速轴承，转速需达到6000r/min。

Claims (7)

1.一种动力挠性传动扭矩检测试验装置，其特征在于，所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置由水平承载平台(A)、动力输出系统(B)、扭矩检测系统(C)和动力传递系统(D)组成；

动力输出系统(B)、扭矩检测系统(C)和动力传递系统(D)均通过T型螺栓固定在水平承载平台(A)上，动力输出系统(B)中的液压安全联轴器(c)与扭矩检测系统(C)中的单键式弹性柱销齿式联轴器(e)固定连接，扭矩检测系统(C)中的双键式弹性柱销齿式联轴器(f)与动力传递系统(D)的右端固定连接；

所述的动力传递系统(D)包括有动力传动轴(g)、动力传动轴承座(h)、法兰盘(j)和十字轴式万向联轴器(k)；

动力传动轴(g)通过两对轴承安装在动力传动轴承座(h)中，动力传动轴(g)的右端与扭矩检测系统(C)中的双键式弹性柱销齿式联轴器(f)通过一对普通平键连接，动力传动轴(g)左端安装有法兰盘(j)，法兰盘(j)与动力传动轴(g)通过普通平键固定连接，法兰盘(j)的左端通过螺栓与十字轴式万向联轴器(k)的右端固定连接，十字轴式万向联轴器(k)的左端和被测的振动试验台固定连接。

2.按照权利要求1所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置，其特征在于，所述的水平承载平台(A)设计为L型的箱体结构件，在L型转折处设置有液压作动器座，水平承载平台(A)的上表面加工有T型槽。

3.按照权利要求1所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置，其特征在于，所述的动力输出系统(B)包括调频电机(a)、冷却风机(b)和液压型安全联轴器(c)；

冷却风机(b)通过螺栓固定在调频电机(a)的上表面，调频电机(a)下端通过T型螺栓固定在水平承载平台(A)上，调频电机(a)的输出轴上通过键安装有液压型安全联轴器(c)。

4.按照权利要求1所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置，其特征在于，所述的扭矩检测系统(C)包括扭矩传感器(d)、单键式弹性柱销齿式联轴器(e)和双键式弹性柱销齿式联轴器(f)；

双键式弹性柱销齿式联轴器(f)通过一对普通平键和扭矩传感器(d)输出轴的左端固定连接，单键式弹性柱销齿式联轴器(e)通过一对普通平键和扭矩传感器(d)输出轴的右端固定连接。

5.按照权利要求1所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置，其特征在于，所述的动力传动轴承座(h)包括四个结构完全相同的角接触球轴承(1)，两个结构完全相同的圆螺母及垫片(2)，两个结构完全相同的轴承座端盖(3)，两个结构完全相同的油封圈(4)和轴承座壳体(5)；

所述的动力传递系统(D)中的动力传动轴(g)通过两对结构完全相同的角接触球轴承(1)安装在轴承座壳体(5)上端的通孔内，每对角接触球轴承(1)呈面对面的安装，每对角接触球轴承(1)的一端面与轴肩接触固定，另一端面和拧紧的圆螺母及垫片(2)的端面紧密接触，两个结构完全相同的轴承座端盖(3)分别套装在动力传动轴(g)的两端，并通过螺栓和轴承座壳体(5)连接固定，两个结构完全相同的油封圈(4)分别安装在轴承座端盖(3)的油封槽中。

6.按照权利要求1所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置，其特征在于，所述的动力输出系统(B)中的液压型安全联轴器(c)与扭矩检测系统(C)中的单键式弹性柱销齿式联轴器(e)固定连接是指：液压型安全联轴器(c)的外套筒插入单键式弹性柱销齿式联轴器(e)的套筒型半联轴节内成动配合连接，所述的液压型安全联轴器(c)的外套筒壁内设置有环形槽，环形槽内充入压力油使发生形变的液压型安全联轴器(c)的外套筒和单键式弹性柱销齿式联轴器(e)的套筒型半联轴节之间成固定连接。

7.按照权利要求1所述的动力挠性传动扭矩检测试验装置，其特征在于，所述的扭矩检测系统(C)中的双键式弹性柱销齿式联轴器(f)与动力传递系统(D)的右端固定连接是指：扭矩检测系统(C)中的双键式弹性柱销齿式联轴器(f)通过一对普通平键与动力传递系统(D)中的动力传动轴(g)连接。

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