CN102221457A - 减速机载荷测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种减速机载荷测试装置，包括：液压驱动装置(1)，包括：液压马达(11)，其输出轴与被测减速机(6)的输入轴连接；液压检测装置(2)，包括：第一压力传感器(21)，设置在液压马达(11)的第一进出油口中，根据第一进出油口中的油压输出第一油压电信号；第二压力传感器(22)，设置在液压马达(11)的第二进出油口中，根据第二进出油口中的油压输出第二油压电信号。该测试装置避免了使用扭矩传感器测试载荷时增加相应的支撑和连接设备的繁琐工作，以及产生附加载荷的可能性，测试方便，并且测试精度高，此外，降低了测试成本。

Description

减速机载荷测试装置

技术领域

本发明涉及载荷测试，尤其涉及一种减速机载荷测试装置。

背景技术

减速机在机械领域中有着广泛的应用，例如在混凝土搅拌运输车中的搅拌筒驱动减速机是典型的低速重载多工况多级传动的减速机，减速机的设计载荷对其设计至关重要。如若减速机的设计载荷选择不适当，则可能使减速机的体积过于庞大，或其设计寿命达不到要求的使用寿命，减速机过早失效，导致产品缺乏市场竞争力。因此，设计具有高可靠性、安全性和经济性的减速机，例如多工况多级传动混凝土搅拌运输车搅拌筒减速机的前提是准确测量减速机的载荷谱。

减速机的载荷谱包括时间、转矩和转速等要素。现有技术中一般是在减速机带负载工作时现场测试其载荷，得到载荷谱。时间根据传感器采样频率可以得到，转速通过转速传感器可以测得，但扭矩的测试难度较大。通常转矩的测量需要扭矩传感器测量。扭矩传感器需要安装在减速机的传动链中，并且需要增加相应的支撑和连接设备，如果这些设备装配不当，会使传动链上产生附加载荷，从而影响测试载荷的精度。由于减速机，例如混凝土搅拌车专用减速机的装配空间的限制，在减速机的正常工作的情况下，通过扭矩传感器测量减速机的转矩难度很大，很难得到减速机的载荷谱。另外，扭矩传感器成本较高，使得测试成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种较方便且精度高的减速机载荷测试装置。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种减速机载荷测试装置，包括：液压驱动装置，包括：液压马达，其输出轴与被测减速机的输入轴连接；液压检测装置，包括：第一压力传感器，设置在液压马达的第一进出油口中，根据第一进出油口中的油压输出第一油压电信号；第二压力传感器，设置在液压马达的第二进出油口中，根据第二进出油口中的油压输出第二油压电信号。

进一步地，液压驱动装置还包括液压泵，其中，液压泵的第一进出油口与液压马达的第一进出油口连接，形成第一液压油路；液压泵的第二进出油口与液压马达的第二进出油口连接，形成第二液压油路；第一液压油路和第二液压油路中的液压油流向相反。

进一步地，液压驱动装置还包括发动机，发动机的取力装置输出轴与液压泵的输入轴连接。

进一步地，第一液压油路中还设置有第一压力表；第二液压油路中还设置有第二压力表。

进一步地，该减速机载荷测试装置还包括转速传感器，设置在被测减速机上，用于根据被测减速机的输出转速输出输出转速电信号。

进一步地，该减速机载荷测试装置还包括数据转换装置，与第一压力传感器、第二压力传感器以及转速传感器连接，其中，数据转换装置接收第一压力传感器输出的第一油压电信号，并将第一油压电信号转换为第一油压值；数据转换装置接收第二压力传感器输出的第二油压电信号，并将第二油压电信号转换为第二油压值；数据转换装置接收转速传感器的输出转速电信号，并将输出转速电信号转换为输出转速值。

进一步地，该减速机载荷测试装置还包括数据处理装置，与数据转换装置连接，接收数据转换装置输出的第一油压值、第二油压值和输出转速值，并通过计算处理得到被测减速机的输入扭矩-时间曲线、输入转速-时间曲线、输入功率-时间曲线、输出扭矩-时间曲线和输出功率-时间曲线中的一个或多个曲线。

进一步地，被测减速机的输入扭矩通过以下公式得到：M_m＝0.159×ΔP×V_m×η_m；被测减速机的输入转速通过以下公式得到：ni＝i×n；被测减速机的输入功率通过以下公式得到：Ni＝Mm×ni/9549；其中，M_m为被测减速机的输入扭矩，单位为牛米；ΔP为第一油压值与第二油压值之差的绝对值，单位为MPa；V_m为液压马达的排量，单位为ml/转；η_m为液压马达的机械效率；n_i为被测减速机的输入转速，单位为转/min；i为被测减速机的传动比；n为输出转速值，单位为转/min；N_i为被测减速机的输入功率，单位为kW。

进一步地，被测减速机的输出扭矩通过以下公式得到：M＝i·η·M_m；被测减速机的输出功率通过以下公式得到：N＝η·N_i；其中，M为被测减速机的输出扭矩，单位为Nm；i为被测减速机的传动比；N为被测减速机的输出功率，单位为kW；η为被测减速机的传动效率。

本发明具有以下有益效果：

使用本发明的减速机载荷测试装置测试减速机的载荷时，液压驱动装置中的液压马达驱动减速机，而液压马达的第一进出油口设置有第一压力传感器，第二进出油口设置有第二压力传感器，通过第一压力传感器和第二压力传感器所采集到的压力值的差，可以计算出被测减速机的输入扭矩，该装置避免了现有技术中使用扭矩传感器测试载荷时增加相应的支撑和连接设备的繁琐工作，以及产生附加载荷的可能性，测试方便，并且测试精度高，此外，由于避免了使用扭矩传感器进行测试，降低了测试成本。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的减速机载荷测试装置的结构示意图，其中一并示出了被测减速机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，根据本发明的第一实施例的减速机载荷测试装置，包括：液压驱动装置1和液压检测装置2。其中液压驱动装置1包括液压马达11，该液压马达11的输出轴与被测减速机6的输入轴连接，用于驱动被测减速机6转动。液压检测装置2包括第一压力传感器21和第二压力传感器22。该第一压力传感器21设置在液压马达11的第一进出油口中，检测第一进出油口中的油压并根据第一进出油口中的油压输出第一油压电信号；第二压力传感器22设置在液压马达11的第二进出油口中，检测第二进出油口中的油压并根据第二进出油口中的油压输出第二油压电信号。第一压力传感器21和第二压力传感器22按照相同的采样频率采集压力信号。在本实施例中，测试时，若液压马达11的第一进出油口进油，第二进出油口出油，则被测减速机6正转；若液压马达11的第一进出油口出油，第二进出油口进油，则被测减速机6反转。

根据该第一油压电信号和该第二油压电信号即可计算出液压马达11的进油压力和出油压力的差值，根据该差值可以计算出被测减速机6的输入扭矩，并得到被测减速机6的输入扭矩-时间曲线。此外，利用所测得的输入扭矩以及被测减速机6的传动比和传动效率，还可以计算出被测减速机的输出扭矩，并得到输出扭矩-时间曲线。从图中可以看到该装置无需现有技术中使用扭矩传感器测试载荷时增加的相应支撑和连接设备，从而避免了安装支撑和连接设备的繁琐工作，还避免了使用扭矩传感器时产生附加载荷的可能性，测试方便，并且测试精度高。此外，由于避免了使用扭矩传感器进行测试，降低了测试成本。

注意，在本发明中，使用该减速机载荷测试装置对被测减速机6进行测试时，该被测减速机6的输出轴连接有负载。在本实施例中，被测减速机6为混凝土搅拌车运输车搅拌筒驱动减速机，所以在进行检测时，该被测减速机6的输出轴连接有搅拌筒。

优选地，如图1所示，在本实施例中，液压驱动装置1还包括液压泵12。该液压泵用于给液压马达提供液压油。液压泵12的第一进出油口与液压马达11的第一进出油口连接，形成第一液压油路；液压泵12的第二进出油口与液压马达11的第二进出油口连接，形成第二液压油路。可以理解，上述第一压力传感器21即设置在第一液压油路中，而上述的第二压力传感器22即设置在第二液压油路中。还可以理解，根据上文所述，在本实施例中，当需要被测减速机6正转时，液压泵12的第一进出油口向液压马达11的第一进出油口流入液压油；而当需要被测减速机6反转时，液压马达11的第二进出油口流出液压油至液压泵12的第二进出油口。

本实施例中，液压驱动装置1还包括发动机13，该发动机13的取力装置输出轴与液压泵12的输入轴连接，用于驱动液压泵12的工作。

另外，优选地，从图1中还可以看到，第一液压油路中还设置有第一压力表23；第二液压油路中还设置有第二压力表24。第一压力表23用于测量并显示液压马达11第一进出油口的压力，第二压力表24用于测量并显示液压马达11第二进出油口的压力。该第一压力表23和第二压力表24所显示的压力仅供测试人员参考用。

优选地，在本实施例中，还包括转速传感器5，设置在被测减速机6上，用于检测被测减速机的输出转速，并根据被测减速机6的输出转速输出输出转速电信号。该转速传感器5与第一压力传感器21和第二压力传感器22按照相同的采样频率采集压力信号。这样，根据该输出转速电信号和被测减速机6的传动比可以计算出被测减速机6的输入转速，从而可以得到被测减速机6的输入转速-时间曲线。此外，利用所测得的被测减速机6的输入扭矩和输入转速，还可以计算出被测减速机6的输入功率，并得到输入功率-时间曲线。

在本实施例中，该减速机载荷测试装置还包括数据转换装置3。该数据转换装置3与第一压力传感器21、第二压力传感器22以及转速传感器5连接。数据转换装置3接收第一压力传感器21输出的第一油压电信号、第二压力传感器22输出的第二油压电信号、以及转速传感器5输出的输出转速电信号，并将第一油压电信号转换为第一油压值，将第二油压电信号转换为第二油压值，以及将输出转速电信号转换为输出转速值。

更优选地，该减速机载荷测试装置还包括数据处理装置4，该数据处理装置4与数据转换装置3连接。数据转换装置3将上述的第一油压值、第二油压值和输出转速值传送至数据处理装置4，数据处理装置4处理并存储来自数据转换装置3的数据，并根据这些数据以及液压马达11和被测减速机6的固有参数，通过计算处理得到被测减速机6的输入扭矩-时间曲线、输入转速-时间曲线、输入功率-时间曲线、输出扭矩-时间曲线和输出功率-时间曲线中的一个或多个曲线。

在本实施例中，计算处理所用公式包括：

用于计算被测减速机6的输入扭矩的公式：M_m＝0.159×ΔP×V_m×η_m；

用于计算被测减速机6的输入转速的公式：n_i＝i×n；以及

用于计算被测减速机6的输入功率的公式：N_i＝M_m×n_i/9549；

其中，M_m为被测减速机6的输入扭矩，单位为Nm(牛米)；F为第一压力传感器21所测得的第一油压值与第二压力传感器22所测得的第二油压值之差的绝对值，单位为MPa；V_m为液压马达11的排量，单位为ml/r(ml/转)；η_m为液压马达11的机械效率；n_i为被测减速机6的输入转速，单位为转/min；i为被测减速机6的传动比；n为输出转速值，单位为转/min；N_i为被测减速机6的输入功率，单位为kW。这样就可以得到被测减速机6的输入扭矩-时间曲线、输入转速-时间曲线、以及输入功率-时间曲线。

更优选地，计算处理所用公式还包括：

用于计算被测减速机6的输出扭矩的公式：M＝i·η·M_m；以及

用于计算被测减速机6的输出功率的公式：N＝η·N_i；

其中，M为被测减速机6的输出扭矩，单位为Nm(牛米)；N为被测减速机6的输出功率，单位为kW。这样就可以得出被测减速机6的输出扭矩-时间曲线和输出功率-时间曲线。

本发明的减速机载荷测试装置避免了使用昂贵的扭矩传感器，简单经济。本发明在减速机的传动链中没有添加附件传动部分，测试设备没有增加附加载荷，且能在工作现场测试减速机的载荷，因此测试的载荷具有精确可靠的特点。采用间接测量的方法测量减速机的载荷，开创了载荷测试的新思路。本发明方案能方便的得到减速机的输入扭矩、输入转速、输入功率、输出扭矩、输出功率曲线，为确定多工况多级传动的减速机齿轮设计载荷提供依据。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种减速机载荷测试装置，其特征在于，包括：

液压驱动装置(1)，包括：

液压马达(11)，其输出轴与被测减速机(6)的输入轴连接；

液压检测装置(2)，包括：

第一压力传感器(21)，设置在所述液压马达(11)的第一进出油口中，根据所述第一进出油口中的油压输出第一油压电信号；

第二压力传感器(22)，设置在所述液压马达(11)的第二进出油口中，根据所述第二进出油口中的油压输出第二油压电信号。

2.根据权利要求1所述的减速机载荷测试装置，其特征在于，所述液压驱动装置(1)还包括液压泵(12)，其中，

所述液压泵(12)的第一进出油口与所述液压马达(11)的第一进出油口连接，形成第一液压油路；

所述液压泵(12)的第二进出油口与所述液压马达(11)的第二进出油口连接，形成第二液压油路；

所述第一液压油路和所述第二液压油路中的液压油流向相反。

3.根据权利要求2所述的减速机载荷测试装置，其特征在于，所述液压驱动装置(1)还包括发动机(13)，所述发动机(13)的取力装置输出轴与所述液压泵(12)的输入轴连接。

4.根据权利要求3所述的减速机载荷测试装置，其特征在于，

所述第一液压油路中还设置有第一压力表(23)；

所述第二液压油路中还设置有第二压力表(24)。

5.根据权利要求1所述的减速机载荷测试装置，其特征在于，

还包括转速传感器(5)，设置在所述被测减速机(6)上，用于根据所述被测减速机(6)的输出转速输出输出转速电信号。

6.根据权利要求5所述的减速机载荷测试装置，其特征在于，还包括数据转换装置(3)，与所述第一压力传感器(21)、所述第二压力传感器(22)以及所述转速传感器(5)连接，其中，

所述数据转换装置(3)接收所述第一压力传感器(21)输出的第一油压电信号，并将所述第一油压电信号转换为第一油压值；

所述数据转换装置(3)接收所述第二压力传感器(22)输出的第二油压电信号，并将所述第二油压电信号转换为第二油压值；

所述数据转换装置(3)接收所述转速传感器(5)的输出转速电信号，并将所述输出转速电信号转换为输出转速值。

7.根据权利要求6所述的减速机载荷测试装置，其特征在于，还包括数据处理装置(4)，与所述数据转换装置(3)连接，接收所述数据转换装置(3)输出的所述第一油压值、所述第二油压值和所述输出转速值，并通过计算处理得到所述被测减速机(6)的输入扭矩-时间曲线、输入转速-时间曲线、输入功率-时间曲线、输出扭矩-时间曲线和输出功率-时间曲线中的一个或多个曲线。

8.根据权利要求7所述的减速机载荷测试装置，其特征在于，

所述被测减速机(6)的输入扭矩通过以下公式得到：

M_m＝0.159×ΔP×V_m×η_m；

所述被测减速机(6)的输入转速通过以下公式得到：

n_i＝i×n；

所述被测减速机(6)的输入功率通过以下公式得到：

N_i＝M_m×n_i/9549；

其中，M_m为所述被测减速机(6)的输入扭矩，单位为牛米；

ΔP为所述第一油压值与所述第二油压值之差的绝对值，单位为MPa；

V_m为所述液压马达(11)的排量，单位为ml/转；

η_m为所述液压马达(11)的机械效率；

n_i为所述被测减速机(6)的输入转速，单位为转/min；

i为所述被测减速机(6)的传动比；

n为所述输出转速值，单位为转/min；

N_i为所述被测减速机(6)的输入功率，单位为kW。

9.根据权利要求8所述的减速机载荷测试装置，其特征在于，

所述被测减速机(6)的输出扭矩通过以下公式得到：

M＝i×η×M_m；

所述被测减速机(6)的输出功率通过以下公式得到：

N＝η×N_i；

其中，M为所述被测减速机(6)的输出扭矩，单位为Nm；

i为所述被测减速机6的传动比；

N为所述被测减速机(6)的输出功率，单位为kW；

η为所述被测减速机(6)的传动效率。