CN102032967B - 装载机传动轴扭矩标定试验台 - Google Patents

装载机传动轴扭矩标定试验台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种装载机传动轴扭矩标定试验台,主要由动力模块、减速模块、扭矩传感器、转接模块和端部支撑模块组成,所述的动力模块中的电动机通过联轴器与减速模块中的减速器联接,减速器通过小齿轮和大齿扇与中心轴实现齿轮传动,中心轴通过轴承及轴承座安装在轴承座支架上,扭矩传感器通过法兰同轴固定在中心轴与转接模块中的左异型法兰盘之间,转接模块的右异型法兰盘通过右异型法兰盘支架上的滑块与端部支撑模块的滑道滑动联接。本发明克服了人工进行扭矩加载的局限,并使其适用于具有不同法兰规格、不同长度的装载机传动轴的扭矩标定工作,实现了不同类型的装载机传动轴扭矩的快速标定。

Description

装载机传动轴扭矩标定试验台
技术领域:
[0001] 本发明属扭矩标定技术领域,具体涉及一种装载机传动轴扭矩标定试验台。 背景技术:
[0002] 装载机传动轴是装载机传动系的重要组成部分,其两端带有十字联轴器和法兰, 前端法兰与变速箱输出轴法兰利用螺栓联结,后端法兰与驱动桥输入轴法兰利用螺栓联结。
[0003] 在装载机传动系载荷谱的采集过程中,测量传动轴的扭矩信号是主要工作,而且要进行不同机型、多种工矿下的装载机传动轴扭矩信号的测量。现有技术中装载机传动轴的扭矩测量较多采用应变片式扭矩测量方法,需要将用来测试扭矩的应变片粘贴在待测传动轴上,在测试前需要对应变片输出的电信号进行标定,以获得电信号与输出扭矩的对应换算系数。不同类型的装载机的传动轴的长度和两端法兰的联结螺栓的数量与分布半径是不同的。因此在标定过程中往往需要对不同规格的传动轴设计专用的扭矩标定试验台,使得测量周期较长、精度不高,成本昂贵。
[0004] 中国专利ZL200920093172. 2公开了一种工程车辆传动系扭矩测试标定试验台, 用于测试和标定工程车辆传动系的扭矩。该标定试验台仅能对固定直径和固定长度的工程车辆传动系进行扭矩标定,无通用性;而且由于采用了人工对传动轴进行扭矩加载,费时费力。而且重型装载机传动轴的扭矩标定需要很大的转矩,人力加载是不可行的。
发明内容:
[0005] 本发明的目的是提供一种装载机传动轴扭矩标定试验台,克服人工进行扭矩加载的局限,并使其适用于不同直径、不同长度的装载机传动轴的扭矩标定工作,实现不同类型的装载机传动轴扭矩的快速标定。
[0006] 本发明的上述目的通过以下技术方案实现,结合附图说明如下:
[0007] —种装载机传动轴扭矩标定试验台,主要由动力模块1、减速模块2、扭矩传感器 3、转接模块4和端部支撑模块5组成,所述的动力模块1中的电动机11通过联轴器12与减速模块2中的减速器21联接,减速器21通过小齿轮22和大齿扇23与中心轴M实现齿轮传动,中心轴M通过轴承及轴承座25安装在轴承座支架沈上,扭矩传感器3通过法兰同轴固定在中心轴M与转接模块4中的左异型法兰盘42之间,转接模块4的右异型法兰盘43通过右异型法兰盘支架44上的滑块440与端部支撑模块5的滑道M滑动联接。
[0008] 可选地,所述的动力模块1由电动机底座10、电动机11和联轴器12组成,所述的电动机11选用低速大扭矩的步进电动机,并固定在电动机底座10上。
[0009] 可选地,所述的减速模块2由减速器底座20、减速器21、小齿轮22、大齿扇23、中心轴M、轴承及轴承座25、轴承座支架沈和左法兰27组成,所述的减速器21固定在减速器底座20上,所述的中心轴M通过左法兰27与扭矩传感器3固连。
[0010] 由于扭矩表定时待测传动轴的转角很小,所以本发明选用低速大扭矩的步进电动
3机,并通过减速器21、小齿轮22和大齿扇23实现多级减速,并保证了对待测传动轴的平稳缓慢加载。
[0011] 可选地,所述的扭矩传感器3为法兰式扭矩传感器,两端法兰分别与左法兰27和右法兰41螺栓联接。在标定过程中提供准确的待测传动轴上的扭矩。
[0012] 可选地,所述的转接模块4包括右法兰41、左异型法兰盘42、右异型法兰盘43和右异型法兰盘支架44组成,左异型法兰盘42通过右法兰41与扭矩传感器3固连,右异型法兰盘43和右异型法兰盘支架44固连,右异型法兰盘支架44上带有滑块440,右异型法兰盘43的轴线与滑块440的中心线平行。
[0013] 所述的左异型法兰盘42和右异型法兰盘43结构相同,其上开有发散的12个阶梯型槽420,并且12个阶梯形槽420间的夹角均为30°,并相交于左异型法兰盘42的中心。
[0014] 选择在两个异型法兰盘上开有发散的12个阶梯形槽,是因为在现有装载机传动轴产品中,其两端法兰上螺栓数多为4个和6个,标定前,对待测传动轴进行固定时,可以通过这12个阶梯形槽进行完全的螺栓联接;当待测传动轴两端法兰的螺栓数多于8个时,可以通过这12个阶梯形槽间隔地联接4个以上螺栓来进行固定,也能获得较好的固定效果。
[0015] 当待测传动轴两端法兰螺栓分布直径不同时,可以通过调解螺栓在阶梯形槽中的位置来实现对准。
[0016] 可见,本发明通过两个异型法兰盘的设计,实现了对不同待测传动轴两端法兰 (螺栓数不同、螺栓分布直径不同)的固定联接。
[0017] 可选地,所述的端部支撑模块5包括端部底座50、手柄51、顶紧螺栓支架52、顶紧螺栓53和滑道M,手柄51与顶紧螺栓53固连,顶紧螺栓53与固定在端部底座50上的顶紧螺栓支架52螺纹联接,顶紧螺栓53的轴线与位于端部底座50上表面的滑道M的中心线平行。
[0018] 当待测传动轴的长度变化时,可以通过调整右异型法兰盘43和右异型法兰盘支架44沿着滑道M进行滑动,使本发明适用于不同长度的待测传动轴。
[0019] 本发明的工作过程是:
[0020] 首先,将右异型法兰盘43及右异型法兰盘支架44沿滑道M向后推,直至两个异型法兰盘之间的距离大于待测传动轴的长度;
[0021] 其次,调整螺栓在左异型法兰盘42中的位置,使之与待测传动轴上的前法兰61的螺栓孔对准,并拧紧;
[0022] 再次,摇动手柄51,利用顶紧螺栓53将右异型法兰盘43及右异型法兰盘支架44 向前推,同时调整螺栓在右异型法兰盘43中的位置,使之与待测传动轴上的后法兰62的螺栓孔对准,并拧紧;
[0023] 最后,启动电动机11,对待测传动轴进行扭矩加载,由应变片及遥测应变仪63产生电信号并发送,遥测接收机64接收并显示电信号的值,将此电信号与扭矩传感器3产生的标准扭矩信号进行对比,便可得到电信号与输出扭矩的对应换算系数,达到扭矩标定的目的。
[0024] 本发明的优点和有益效果是:使用电动机加载扭矩,克服了人工进行扭矩加载的局限,使得加载省时省力,加载更准确。更重要的是,本发明实现了同一标定试验台适用于具有不同法兰规格、不同长度的装载机传动轴的扭矩标定工作,极大地加快了不同类型的装载机传动轴扭矩标定工作进度。可见本发明通用性强,节省了专用设备的成本投入,且操作简单,具有很好的应用前景。
附图说明:
[0025] 图1为装载机传动轴扭矩标定试验台的整体示意图
[0026] 图2为装载机传动轴扭矩标定试验台的俯视图
[0027] 图3为左异型法兰盘的结构图,其中,图3 (a)为左异型法兰盘的三维视图,图3 (b) 为左异型法兰盘的正视图,图3(c)为图3(b)中阶梯型槽的A-A剖面图
[0028] 图4为左异型法兰盘与待测传动轴的前法兰的联接示意图
[0029] 图5为本发明前端主要部件的示意图
[0030] 图6为本发明后端主要部件的示意图
[0031] 图中:
[0032] 1、动力模块2、减速模块3、扭矩传感器4、转接模块5、端部支撑模块
[0033] 6、待测传动轴及应变式扭矩测量系统
[0034] 10、电动机底座11、电动机12、联轴器
[0035] 20、减速器底座21、减速器22、小齿轮23、大齿扇24、中心轴
[0036] 25、轴承及轴承座26、轴承座支架27、左法兰
[0037] 41、右法兰42、左异型法兰盘420、阶梯型槽43、右异型法兰盘
[0038] 44、右异型法兰盘支架
[0039] 50、端部底座51、手柄52、顶紧螺栓支架53、顶紧螺栓54、滑道
[0040] 61、前法兰62、后法兰63、应变片及遥测应变仪64、遥测接收机
具体实施方式:
[0041] 下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容和工作过程。
[0042] 图1为装载机传动轴扭矩标定试验台的整体示意图,图2为装载机传动轴扭矩标定试验台的俯视图,如图示,本发明主要由动力模块1、减速模块2、扭矩传感器3、转接模块 4和端部支撑模块5组成,所述的动力模块1中的电动机11通过联轴器12与减速模块2中的减速器21联接,减速器21通过小齿轮22和大齿扇23与中心轴M实现齿轮传动,中心轴M通过轴承及轴承座25安装在轴承座支架沈上,扭矩传感器3通过法兰同轴固定在中心轴M与转接模块4中的左异型法兰盘42之间,转接模块4的右异型法兰盘43通过右异型法兰盘支架44上的滑块440与端部支撑模块5的滑道M滑动联接。
[0043] 图5为本发明前端主要部件的示意图,所述的动力模块1由电动机底座10、电动机11和联轴器12组成,所述的电动机11选用低速大扭矩的步进电动机,并固定在电动机底座10上。
[0044] 所述的减速模块2由减速器底座20、减速器21、小齿轮22、大齿扇23、中心轴24、 轴承及轴承座25、轴承座支架沈和左法兰27组成,所述的减速器21固定在减速器底座20 上,所述的中心轴M通过左法兰27与扭矩传感器3固连。
[0045] 由于扭矩表定时待测传动轴的转角很小,所以本发明选用低速大扭矩的步进电动机,并通过减速器21、小齿轮22和大齿扇23实现多级减速,并保证了对待测传动轴的平稳缓慢加载。
[0046] 所述的扭矩传感器3为法兰式扭矩传感器,两端法兰分别与左法兰27和右法兰41 螺栓联接。在标定过程中提供准确的待测传动轴上的扭矩。
[0047] 所述的转接模块4包括右法兰41、左异型法兰盘42、右异型法兰盘43和右异型法兰盘支架44组成,左异型法兰盘42通过右法兰41与扭矩传感器3固连,右异型法兰盘43 和右异型法兰盘支架44固连,右异型法兰盘支架44上带有滑块440,右异型法兰盘43的轴线与滑块440的中心线平行。
[0048] 所述的左异型法兰盘42和右异型法兰盘43结构相同,其上开有发散的12个阶梯型槽420,并且12个阶梯形槽420间的夹角均为30°,并相交于左异型法兰盘42的中心。
[0049] 图3为左异型法兰盘的结构图,其中,图3 (a)为左异型法兰盘的三维视图,图3 (b) 为左异型法兰盘的正视图,图3(c)为图3(b)中阶梯型槽的A-A剖面图,从图中可以清楚地看出左异型法兰盘42的结构。
[0050] 选择在两个异型法兰盘上开有发散的12个阶梯形槽,是因为在现有装载机传动轴产品中,其两端法兰上螺栓数多为4个和6个,标定前,对待测传动轴进行固定时,可以通过这12个阶梯形槽进行完全的螺栓联接;当待测传动轴两端法兰的螺栓数多于8个时,可以通过这12个阶梯形槽间隔地联接4个以上螺栓来进行固定,也能获得较好的固定效果。
[0051] 图4为左异型法兰盘与待测传动轴的前法兰的联接示意图,当待测传动轴两端法兰螺栓分布直径不同时,可以通过调解螺栓在阶梯形槽中的位置来实现对准。
[0052] 可见,本发明通过两个异型法兰盘的设计,实现了对不同待测传动轴两端法兰 (螺栓数不同、螺栓分布直径不同)的固定联接。
[0053] 图6为本发明后端主要部件的示意图,如图示,所述的端部支撑模块5包括端部底座50、手柄51、顶紧螺栓支架52、顶紧螺栓53和滑道M,手柄51与顶紧螺栓53固连,顶紧螺栓53与固定在端部底座50上的顶紧螺栓支架52螺纹联接,顶紧螺栓53的轴线与位于端部底座50上表面的滑道M的中心线平行。
[0054] 当待测传动轴的长度变化时,可以通过调整右异型法兰盘43和右异型法兰盘支架44沿着滑道M进行滑动,使本发明适用于不同长度的待测传动轴。
[0055] 本发明的工作过程是:
[0056] 首先,将右异型法兰盘43及右异型法兰盘支架44沿滑道M向后推,直至两个异型法兰盘之间的距离大于待测传动轴的长度;
[0057] 其次,调整螺栓在左异型法兰盘42中的位置,使之与待测传动轴上的前法兰61的螺栓孔对准,并拧紧;
[0058] 再次,摇动手柄51,利用顶紧螺栓53将右异型法兰盘43及右异型法兰盘支架44 向前推,同时调整螺栓在右异型法兰盘43中的位置,使之与待测传动轴上的后法兰62的螺栓孔对准,并拧紧;
[0059] 最后,启动电动机11,对待测传动轴进行扭矩加载,由应变片及遥测应变仪63产生电信号并发送,遥测接收机64接收并显示电信号的值,将此电信号与扭矩传感器3产生的标准扭矩信号进行对比,便可得到电信号与输出扭矩的对应换算系数,达到扭矩标定的目的。

Claims (7)

1. 一种装载机传动轴扭矩标定试验台,主要由动力模块(1)、减速模块O)、扭矩传感器(3)、转接模块(4)和端部支撑模块(¾组成,其特征在于,所述的动力模块(1)中的电动机(11)通过联轴器(12)与减速模块O)中的减速器联接,减速器通过小齿轮 (22)和大齿扇与中心轴04)实现齿轮传动,中心轴04)通过轴承及轴承座05)安装在轴承座支架06)上,扭矩传感器(¾通过法兰同轴固定在中心轴04)与转接模块(4) 中的左异型法兰盘0¾之间,转接模块的右异型法兰盘通过右异型法兰盘支架 (44)上的滑块(440)与端部支撑模块(5)的滑道(54)滑动联接。
2.根据权利要求1所述的装载机传动轴扭矩标定试验台,其特征在于,所述的动力模块(1)由电动机底座(10)、电动机(11)和联轴器(12)组成,所述的电动机(11)选用低速大扭矩的步进电动机,并固定在电动机底座(10)上。
3.根据权利要求1所述的装载机传动轴扭矩标定试验台,其特征在于,所述的减速模块O)由减速器底座(20)、减速器(21)、小齿轮(22)、大齿扇(23)、中心轴(M)、轴承及轴承座(25)、轴承座支架06)和左法兰(XT)组成,所述的减速器固定在减速器底座 (20)上,所述的中心轴04)通过左法兰、2Τ)与扭矩传感器(3)固连。
4.根据权利要求1所述的装载机传动轴扭矩标定试验台,其特征在于,所述的扭矩传感器(3)为法兰式扭矩传感器,两端法兰分别与左法兰(XT)和右法兰Gl)螺栓联接。
5.根据权利要求1所述的装载机传动轴扭矩标定试验台,其特征在于,所述的转接模块(4)包括右法兰Gl)、左异型法兰盘0¾、右异型法兰盘和右异型法兰盘支架G4) 组成,左异型法兰盘0¾通过右法兰Gl)与扭矩传感器C3)固连,右异型法兰盘和右异型法兰盘支架G4)固连,右异型法兰盘支架G4)上带有滑块040),右异型法兰盘03) 的轴线与滑块G40)的中心线平行。
6.根据权利要求5所述的装载机传动轴扭矩标定试验台,其特征在于,所述的左异型法兰盘0¾上开设有发散的12个阶梯型槽020),并且12个阶梯形槽020)间的夹角均为30°,并相交于左异型法兰盘G2)的中心,右异型法兰盘G3)和左异型法兰盘02)结构相同。
7.根据权利要求1所述的装载机传动轴扭矩标定试验台,其特征在于,所述的端部支撑模块(¾包括端部底座(50)、手柄(51)、顶紧螺栓支架(5¾、顶紧螺栓(5¾和滑道(54), 所述的手柄(51)与顶紧螺栓(5¾固连,顶紧螺栓(5¾与固定在端部底座(50)上的顶紧螺栓支架(5¾螺纹联接,顶紧螺栓(5¾的轴线与位于端部底座(50)上表面的滑道(54) 的中心线平行。
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