CN102879197A - 一种转动传动副机构在线检测实验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转动传动副机构在线检测实验机，其特征在于它包括：第一导轨、第一驱动电机、第一刚性联轴器、第一支撑板、第一扭矩传感器、万向联轴器、第二导轨、加载电动缸、第一主轴箱、第一试件、第二试件、第二支撑板、第二主轴箱、第二刚性联轴器、第二扭矩传感器、第三刚性联轴器、第二驱动电机、机座以及检测并控制这些设备的加速度传感器、温度传感器、位移传感器、压力传感器。本发明可以实现处于不同载荷、不同转速情况下圆环、滚子、球盘等摩擦副在接触区材料行为的在线检测，也能进行齿轮传动、带传动、链传动等不同传动方式的系统实验，从而可分析传动过程中的表面变化、摩擦磨损、摩擦功耗、应力以及传动副的服役行为等情况。

Description

一种转动传动副机构在线检测实验机

技术领域

本发明属于摩擦磨损及传动性能测量装置，具体涉及一种转动传动副机构接触界面服役状况的在线检测实验机，能进行材料摩擦学性能实验、传动零部件实验及不同传动方式的系统实验。

 

背景技术

转动传动副机构，是指如同齿轮、圆柱滚子、圆锥滚子、各种形貌的其它滚子、滚动摩擦轮或皮带传动副、链轮传动副等以传递转矩为目的的传动机构。为了机构性能的提高，需要采用转动传动副机构实验机对所采用的材料、表面质量与形貌、接触形态、接触随工况的变化进行研究。

现有的这种转动传动副机构实验机，一般均是专门针对某种机构的某种参数性能测试而设计，检测的对象和类型均非常单一，检测范围相对狭窄。例如CN102213643A所公开的一种风电齿轮箱型式试验试车联接装置；CN102261992A所公开的一种变刚度弹性支承的弧齿锥齿轮耦合传动试验台的总体结构等专利，均是这种功能单一的技术。

因此，如何设计一种能够针对多种转动传动副机构进行实验检测，检测对象广、检测参数多，检测范围大的检测实验机，成为本领域有待解决的问题。

发明内容

针对上述问题和不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种针对对象广，检测参数多，检测范围大的转动传动副机构在线检测实验机，以方便采用一套设备能够进行各种转动传动副机构的关键界面多种参数进行实验测量。

为了解决上述问题，本发明采用了以下的技术方案。

一种转动传动副机构在线检测实验机，它包括：第一导轨、第一驱动电机、第一刚性联轴器、第一支撑板、第一扭矩传感器、万向联轴器、第二导轨、加载电动缸、第一主轴箱、第二支撑板、第二主轴箱、第二刚性联轴器、第二扭矩传感器、第三刚性联轴器、第二驱动电机和机座以及加速度传感器、温度传感器、位移传感器和压力传感器；其中，所述第一导轨和第二导轨平行地设置在机座上；所述第一驱动电机和第一扭矩传感器通过第一刚性联轴器联接，且两者一起固定在第一支撑板上，第一支撑板可滑动地设置于所述第一导轨上；第一扭矩传感器通过万向联轴器与第一主轴箱输入端联接，第一主轴箱固定在第二支撑板上，第二支撑板可滑动地设置在第二导轨上，所述第一主轴箱与顺第二导轨方向相对固定于机座的所述加载电动缸连接且使得第一主轴箱能在加载电动缸加载下沿第二导轨移动；所述第二主轴箱、第二扭矩传感器和第二驱动电机均固定在机座的凸台上，第二主轴箱的输入端与第二扭矩传感器使用第二刚性联轴器联接，第二扭矩传感器与第二驱动电机通过第三刚性联轴器联接；所述第一主轴箱的输出端用于安装第一试件，所述第二主轴箱的输出端用于安装第二试件且第一试件能够和第二试件配合形成转动传动副；所述加速度传感器用于检测第一试件和第二试件的振动，所述温度传感器用于检测第一试件和第二试件接触处的温度，所述位移传感器用于检测两主轴的中心距，所述加载电动缸上靠近第一主轴箱端为输出端且设置有所述压力传感器，所述压力传感器用于在线检测试验时加载电动缸输出的压力，所述加载电动缸具备输出行程控制功能，从而能测量第一试件和第二试件总的磨损量。

本发明中可以通过加载电动缸的伸缩调节第一主轴箱在第二导轨上的位置，进而实现各种转动传动副机构的实验，当研究齿轮或摩擦轮等直接接触的传动副时，将构成待测传动副的第一试件和第二试件安装在第一主轴箱和第二主轴箱输出端上，调整第一主轴箱位置使得第一试件和第二试件实现配合，然后可以启动第一驱动电机或第二驱动电机，可以分别模拟纯滚动、纯滑动、滚滑结合运动、正向传动和反向传动等多种相对运动状况，靠设置的传感器能够测试出载荷、转速、扭矩、温度、位移以及振动等参数，能够反应试件传动时所受压力，扭矩，摩擦温度，系统动态响应以及试件摩擦磨损程度大小等物理量，通过测得的各物理量参数，以及计算各物理量参数相互关系获知被测试件的性能。当测试链轮、皮带轮等间接接触的传动副时，只需调整加载电动缸改变第一主轴箱的位置，同时直接推动第一驱动电机使其位置和第一主轴箱对应，使第一主轴箱和第二主轴箱上两主轴调整到合适的中心距，即可实现链轮、皮带轮等间接接触的传动副机构的性能，调整与实验方案变化方便快捷。

作为优化：第一驱动电机、第一刚性联轴器、第一扭矩传感器、万向联轴器、第一主轴箱、第二主轴箱、第二刚性联轴器、第二扭矩传感器、第三刚性联轴器和第二驱动电机的轴线均处于同一个水平面内；第一驱动电机、第一刚性联轴器和第一扭矩传感器的轴线在同一条直线上；第二主轴箱、第二刚性联轴器、第二扭矩传感器、第三刚性联轴器和第二驱动电机的轴线在平行的另一条直线上，所述两条直线均与第一导轨和第二导轨垂直。这样优化后，能够提高检测的准确性和精确度。

综上所述，本发明不仅能够实现对不同摩擦副处于不同载荷、大范围连续可调转速下振动、转矩、温度、转速、载荷、摩擦磨损等相关参数的在线检测，也能进行齿轮传动、带传动、链传动等不同形式的系统实验。具有实验测量对象广，检测参数多，适用范围大的优点。

 

说明书附图

图1为发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

 

具体实施方式

具体实施时，一种转动传动副机构在线检测实验机，它包括：第一导轨1、第一驱动电机2、第一刚性联轴器3、第一支撑板4、第一扭矩传感器5、万向联轴器6、第二导轨7、加载电动缸8、第一主轴箱9、第二支撑板12、第二主轴箱13、第二刚性联轴器14、第二扭矩传感器15、第三刚性联轴器16、第二驱动电机17和机座18以及加速度传感器、温度传感器、位移传感器和压力传感器；其中，所述第一导轨和第二导轨平行地设置在机座18上；所述第一驱动电机2和第一扭矩传感器5通过第一刚性联轴器3联接，且两者一起固定在第一支撑板4上，第一支撑板4可滑动地设置于所述第一导轨1上；第一扭矩传感器5通过万向联轴器6与第一主轴箱9输入端联接，第一主轴箱9固定在第二支撑板12上，第二支撑板12可滑动地设置在第二导轨7上，所述第一主轴箱与顺第二导轨方向相对固定于机座18的所述加载电动缸8连接且使得第一主轴箱9能在加载电动缸8加载下沿第二导轨7移动；所述第二主轴箱13、第二扭矩传感器15和第二驱动电机17均固定在机座18的凸台上，第二主轴箱13的输入端与第二扭矩传感器15使用第二刚性联轴器14联接，第二扭矩传感器15与第二驱动电机17通过第三刚性联轴器16联接；所述第一主轴箱9的输出端用于安装第一试件10，所述第二主轴箱13的输出端用于安装第二试件11且第一试件10能够和第二试件11配合形成转动传动副；所述加速度传感器用于检测第一试件或第二试件的振动，所述温度传感器用于检测第一试件和第二试件接触处的温度，所述位移传感器用于检测两主轴的中心距，所述加载电动缸上靠近第一主轴箱端为输出端且设置有所述压力传感器，所述压力传感器用于在线检测试验时加载电动缸输出的压力，所述加载电动缸具备输出行程控制功能，从而能测量第一试件和第二试件总的磨损量。具体实施时，所述具备输出行程控制功能的加载电动缸为现有产品，其输出端由加载装置内部的精密丝杆精确调节，能实时测量输出端的行程，具体可以优选采用型号为GSX40的产品得到。

具体实施时，第一驱动电机2、第一刚性联轴器3、第一扭矩传感器5、万向联轴器6、第一主轴箱9、第二主轴箱13、第二刚性联轴器14、第二扭矩传感器15、第三刚性联轴器16和第二驱动电机17的轴线均处于同一个水平面内；第一驱动电机2、第一刚性联轴器3和第一扭矩传感器5的轴线在同一条直线上；第二主轴箱13、第二刚性联轴器14、第二扭矩传感器15、第三刚性联轴器16和第二驱动电机17的轴线在平行的另一条直线上，所述两条直线均与第一导轨和第二导轨垂直。

所述加速度传感器、温度传感器、位移传感器和压力传感器在图中未示出，具体实施时，所述压力传感器设置在加载电动缸8靠近第一主轴箱9端（即输出端）上。所述温度传感器、位移传感器和压力传感器均优选设置在对应的待检测的第一试件所在的第二支撑板上，以及对应设置在待检测的第二试件所在的凸台上，便于当检测对象改变而调整第一主轴箱位置后，仍然方便实现检测。当然具体实施时也还可以是设置在机座上，以便于实现检测为准。所述温度传感器采用非接触式温度传感器，例如红外线检测温度传感器，探头（即红外线检测温度传感器的探头）安装在试件附近，并且可以调节探头距离被测试件的范围，以便于实现检测。所述位移传感器具体可以是一端安装在横向移动试件的导轨上，另一端固定安装在固定试件下的工作台上，用于检测两试件的光栅位移,从而得到两主轴的中心距；靠电压缸系统可以检测出两试件间的微小位移，从而实现对试件的磨损量的在线检测。所述加速度传感器可以是微型三轴加速度计，安装在两输出主轴上，靠近摩擦副端，其可以检测试件在三个方向的振动。所述扭矩传感器能在线检测出，两被测轴的转速、转矩和功率。具体实施时，各个传感器均连接到电脑主机，便于采用软件编程实现在线检测控制和直接显示，这样，在线检测试验过程中的载荷、转速、扭矩、位移、温度、加速度等参数能够实时显示，并能实时处理，从而可分析传动过程中的表面变化、摩擦磨损、摩擦功耗、应力、接触面积等情况。但这部分电控方面结构单独来看是属于电控领域常规技术内容，不在此详述。

本实验机中，第一试件10、第二试件11可装拆，试件可以是各类型滚子、齿轮、球盘、摩擦轮等，当试件是两个圆柱滚子、圆锥滚子、圆盘、凹凸摩擦副等时，可利用加载电动缸8加载不同载荷，同时利用第一驱动电机2和第二驱动电机17对两试件的转速进行大范围连续调节，从而可测试该滚滑动条件下试件的摩擦磨损情况等；当第二试件11是圆盘、第一试件10是球时，利用驱动电机17控制圆盘转速，球固定不动，利用加载电动缸8加载不同载荷，从而可进行球盘摩擦磨损试验。

当第一试件10和第二试件11换上适合齿轮传动、带传动或链传动的试件，并通过第二导轨7拉开两主轴的轴线中心距，同时利用第一导轨1调整好第一驱动电机2和第一扭矩传感器5的位置，使驱动电机2、第一驱动传感器5和第一主轴箱9的轴的轴线大致在同一直线上，再在两试件主轴端上装上齿轮副、皮带或者链条，这时将其中一个电机改作负载（即发电）电机，则可进行齿轮传动、带传动、链传动实验。

所以本发明解决了大部分实验机单一纯滚动、纯滑动的问题，本实验机可进行滚动、滚滑等多种摩擦形式的实验；还解决了大部分实验机不能对除温度、载荷、转速外振动、转矩参数等的在线检测问题；解决了大部分实验机仅单一主轴可旋转问题；解决了大部分实验机主轴转速调节范围小且非连续可调问题；解决了大部分实验机主轴轴线中心距不可调或只能微调的问题；解决了现有实验机仅能进行不同零件、材料摩擦学实验的问题，本实验机可同时进行齿轮传动、带传动、链传动等系统实验。

综上所述，本发明可以实现处于不同载荷、不同转速情况下圆环、球盘、圆柱滚子、圆锥滚子、摩擦轮等摩擦副在接触区材料行为的在线检测，也能进行齿轮传动、带传动、链传动等不同传动方式的系统实验，从而可分析传动过程中的表面变化、摩擦磨损、摩擦功耗、应力、接触面积等情况。

Claims (4)

1. 一种转动传动副机构在线检测实验机，它包括：第一导轨（1）、第一驱动电机（2）、第一刚性联轴器（3）、第一支撑板（4）、第一扭矩传感器（5）、万向联轴器（6）、第二导轨（7）、加载电动缸（8）、第一主轴箱（9）、第二支撑板（12）、第二主轴箱（13）、第二刚性联轴器（14）、第二扭矩传感器（15）、第三刚性联轴器（16）、第二驱动电机（17）和机座（18）以及加速度传感器、温度传感器、位移传感器和压力传感器；其中，所述第一导轨和第二导轨平行地设置在机座（18）上；所述第一驱动电机（2）和第一扭矩传感器（5）通过第一刚性联轴器（3）联接，且两者一起固定在第一支撑板（4）上，第一支撑板（4）可滑动地设置于所述第一导轨（1）上；第一扭矩传感器（5）通过万向联轴器（6）与第一主轴箱（9）输入端联接，第一主轴箱（9）固定在第二支撑板（12）上，第二支撑板（12）可滑动地设置在第二导轨（7）上，所述第一主轴箱（9）与顺第二导轨（7）方向相对固定于机座（18）的所述加载电动缸（8）连接且使得第一主轴箱（9）能在加载电动缸（8）加载下沿第二导轨（7）移动；所述第二主轴箱（13）、第二扭矩传感器（15）和第二驱动电机（17）均固定在机座（18）的凸台上，第二主轴箱（13）的输入端与第二扭矩传感器（15）使用第二刚性联轴器（14）联接，第二扭矩传感器（15）与第二驱动电机（17）通过第三刚性联轴器（16）联接；所述第一主轴箱（9）的输出端用于安装第一试件（10），所述第二主轴箱（13）的输出端用于安装第二试件（11）且第一试件（10）能够和第二试件（11）配合形成转动传动副；所述加速度传感器用于在线检测第一试件和第二试件的振动，所述温度传感器用于检测第一试件和第二试件接触处的温度，所述位移传感器用于在线检测两主轴轴线的中心距，所述加载电动缸（8）上靠近第一主轴箱（9）端为输出端且设置有所述压力传感器，所述压力传感器用于在线检测试验时加载电动缸（8）输出的压力，所述加载电动缸（8）具备输出行程控制功能，从而能测量第一试件（10）和第二试件（11）总的磨损量。

2.根据权利要求1所述的转动传动副机构在线检测实验机，其特征在于：第一驱动电机（2）、第一刚性联轴器（3）、第一扭矩传感器（5）、万向联轴器（6）、第一主轴箱（9）、第二主轴箱（13）、第二刚性联轴器（14）、第二扭矩传感器（15）、第三刚性联轴器（16）和第二驱动电机（17）的轴线均处于同一个水平面内；第一驱动电机（2）、第一刚性联轴器（3）和第一扭矩传感器（5）的轴线在同一条直线上；第二主轴箱（13）、第二刚性联轴器（14）、第二扭矩传感器（15）、第三刚性联轴器（16）和第二驱动电机（17）的轴线在平行的另一条直线上，所述两条直线均与第一导轨和第二导轨垂直。

3.根据权利要求1所述的转动传动副机构在线检测实验机，其特征在于：所述压力传感器、位移传感器、扭矩传感器、加速度传感器、温度传感器都能在线测量试验过程中载荷、位移、扭矩、加速度、温度等参数的实时变化。

4.根据权利要求1所述的转动传动副机构在线检测实验机，其特征在于：第一试件（10）和第二试件（11）可以是圆环、圆锥滚子、圆柱滚子、球盘等不同类型试件，两主轴中心距可通过调节第一主轴箱（9）在第二导轨（7）上的位置一定范围内可调，当调整到合适中心距，并换上匹配的试件，可进行齿轮传动、带传动、链传动等不同传动方式的系统实验。

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