CN104390779A - 减速机试验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减速机试验系统,为解决现有减速机试验成本高、试验周期长的缺点,本发明提供一种减速机试验系统,其包括试验台架、在台架上的回转齿圈、至少两台减速机、驱动电机,各减速机的输出端齿轮与回转齿圈相啮合,输入端通过同步传动装置连接,驱动电机驱动减速机的输入轴转动,在其中一台减速机的输入轴上设置有错位扭矩加载机构用于加载和调节减速机输入端的扭矩,至少一台减速机的输入轴与扭矩输入端之间设置有扭簧。本发明减速机试验系统制造成本及试验成本均比较低廉;扭簧降低试验过程磨损影响,提高系统稳定性。试验同时试验至少两台减速机,通过错位扭矩加载机构提高试验时的输入与输出扭矩,实现加速寿命试验,缩短试验周期。

Description

减速机试验系统
技术领域
本发明涉及一种试验装置,尤其涉及一种减速机试验系统。
背景技术
减速机通过降低转速来提高输出端的扭矩,实现减速机输出端低速重载,例如挖掘机的回转减速机,其输出端的最大输出扭矩超过10000Nm。在减速机的设计制造过程中,需要对减速机进行耐久性试验,以便验证减速机的可靠性及相关性能。现有的减速机的耐久性试验有两种途径,其一是进行装整机试验,即把被测试减速机安装在整机上进行整机测试,例如挖掘机的回转减速机,将样件安装在挖掘机整机上,作往复回转动作对减速机进行试验,这种试验方法成本高,仅一台挖掘机的成本就高达数十万甚至上百万,另外试验效率过低,在整机上进行测试减速机只在回转平台启动或者制动时达到最大扭矩,试验周期超长。另外一种试验途径是使用台架试验。现有的减速机的台架试验都是使用两台电机,其中一台电机作为输入,另外一台电机做负载,以实现减速机保持在最大扭矩工况下的试验,这种试验方法需要两台电机,其价值不菲,另外两台电机的总功率巨大,可达百千瓦甚至数百千瓦,造成试验成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有减速机试验成本高、试验周期长的缺点而提供一种可降低试验成本和缩短试验周期的减速机试验系统。
本发明的技术方案是这样实现的:提供一种减速机试验系统,其包括试验台架、在试验台架上安装的回转齿圈、至少两台被测试的减速机、驱动电机,各减速机的输出端齿轮与回转齿圈相啮合,各减速机的扭矩输入端之间通过同步传动装置连接,驱动电机驱动减速机的输入轴连转动,减速机的输入轴与扭矩输入端直接或间接固定连接,在其中一台减速机的输入轴与扭矩输入端之间设置有错位扭矩加载机构用于加载和调节减速扭矩机输入端的扭矩,至少一台减速机的输入轴与扭矩输入端之间设置有扭簧。在本发明中,回转齿圈、各减速机、同步传动装置构成一个闭环系统,通过错位扭矩加载机构的错位转动能够实现减速机输出端齿轮与回转齿圈、减速机内部各啮合齿轮之间均啮合受载,并且在减速机的输入轴及输出端齿轮上具有预定的载荷,但该载荷属于该闭环系统的内部应力,不需要该闭环系统外部的应力来维持。驱动电机作为该闭环系统的外部动力,使得闭环系统克服内部摩擦力而运转,因此在该减速机试验系统中,被测试的减速机的输入轴及输出齿轮上的扭矩载荷均为闭环系统内部应力,无需外部动力提供,动力方面仅需要一台克服闭环系统内部摩擦力的驱动电机,因此相对输入扭矩和输出扭矩由各自对应的电机来提供的传动试验平台,本发明的减速机试验系统制造成本以及试验时的试验成本均比较低廉;另外本试验系统同时试验两台及以上减速机,并且能够通过错位扭矩加载机构提高试验时的输入与输出扭矩,实现加速寿命试验,缩短试验周期。减速机的输入轴与扭矩输入端直接固定连接,或者通过其他部件例如通过错位扭矩加载机构或者扭簧实现它们之间的间接固定连接,从而实现从扭矩输入端至输入轴之间的扭矩传递。至少一台减速机的输入轴与扭矩输入端之间设置有扭簧,当错位扭矩加载机构错位加载扭矩时,扭簧也随之变形,直至减速机输入轴的扭矩达到目标加载值,扭簧能够降低闭环系统的刚度,同时加载相同扭矩时,错位扭矩加载机构的错位角度行程更大,受齿轮磨损等变形引起的降扭将大大减小,提高闭环系统的稳定性,避免在试验过程中因减速机输入轴扭矩降低而停机重新加载扭矩的情况发生。
在上述的减速机试验系统中,扭簧由两端的花键连接部及位于两花键连接部之间且与之固定连接的扭簧弹性部构成。扭簧上部的花键连接部与减速机的扭矩输入端转轴连接,扭簧下部的花键连接部与减速机输入轴花键连接或与错位扭矩加载机构花键连接。扭簧与错位扭矩加载机构串接在同一减速机的输入轴与扭矩输入端之间。扭簧与错位扭矩加载机构也可以分别安装在两个不同的减速机的输入轴与扭矩输入端之间。
在上述的减速机试验系统中,还包括设置在减速机输入轴上的扭矩传感器用于测量减速机输入轴上的输入扭矩,以便准确在减速机的输入轴上加载预定的目标扭矩载荷。
在上述的减速机试验系统中,错位扭矩加载机构包括两个相互贴合的法兰盘,其中一法兰盘与减速机的输入轴固定连接,另一法兰盘与减速机输入端的转轴固定连接,两法兰盘之间由可将两法兰盘锁紧的锁紧螺栓连接。
在上述的减速机试验系统中,被测试的减速机台数较优取值为两台至八台中任一台数,所有减速机绕回转齿圈周向均布为较优的方案。
在上述的减速机试验系统中,同步传动装置由分别设置在各减速机输入端的同步轮以及连接各同步轮的同步带或链条构成。另外该减速机试验系统还包括安装于试验台架上用于张紧同步带或链条的张紧机构,张紧机构包括固定在试验台架上的支撑杆以及安装在支撑杆末端用于与同步带对其进行顶推张紧的张紧轮,支撑杆的长度可伸缩调节或位置可移动调节。张紧机构可以安装在其中一对相邻的两台减速机之间,用于张紧整个同步带或链条,也可以在任何两台相邻的减速机之间各自设置有张紧机构用于张紧相邻两台减速机之间的同步带或链条。同步传动装置还可以是齿圈或者齿轮组件如齿轮箱等。
在上述的减速机试验系统中,驱动电机与其中一台减速机的输入轴连接驱动减速机的输入轴转动或者驱动电机同时与数台减速机的输入轴连接驱动减速机的输入轴转动。
本发明与现有技术相比具有的有益效果:在该减速机试验系统中,输入轴及输出齿轮上的扭矩载荷均为闭环系统内部应力,无需外部动力提供,动力方面仅需要一台克服闭环系统内部摩擦力的驱动电机,因此相对输入扭矩和输出扭矩各自对应的电机来提供的传动试验平台,本发明的减速机试验系统制造成本以及试验时的试验成本均比较低廉;另外本试验系统同时试验两台或两台以上的减速机,并且能够通过错位扭矩加载机构提高试验时的输入与输出扭矩,实现加速寿命试验,缩短试验周期;加载扭矩时扭簧变形,扭簧能够降低闭环系统的刚度,同时加载相同扭矩时,错位扭矩加载机构的错位角度行程更大,受齿轮磨损等变形引起的降扭将大大减小,提高闭环系统的稳定性,避免在试验过程中因减速机输入轴扭矩降低而停机重新加载扭矩的情况发生。
附图说明
图1是本发明的减速机试验系统的结构示意图;
图2是本发明的减速机试验系统中闭环传动系统的原理图;
图3是本发明的减速机试验系统中去除试验台架部分支撑后的结构示意图;
图4是本发明的实施例一中减速机试验系统的第二减速机扭矩输入端至输入轴之间的结构示意图;
图5是本发明的实施例二中减速机试验系统的第一减速机扭矩输入端至输入轴之间的结构示意图。
图中零部件名称及序号:
试验台架1、台架底座11、下横梁12、上横梁13、下轴承14、上轴承15、回转齿圈2、外圈21、内齿圈22、第一减速机3、第一减速机输入轴31、第一减速机扭矩输入端转轴32、错位扭矩加载机构4、下法兰盘41、上法兰盘42、同步带5、同步轮51、张紧机构6、张紧轮61、第二减速机7、第二减速机输入轴71、第二减速机扭矩输入端转轴72、扭矩传感器8、扭簧81、驱动电机9、V型皮带91。
具体实施方式
下面结合附图说明具体实施方案。
实施例一:
如图1至图4所示, 本发明减速机试验系统包括试验台架1,在试验台架1的底座11上固定安装有回转齿圈2,回转齿圈2包括外圈21和内齿圈22,其中外圈21固定安装在台架底座11上,内齿圈22可在外圈21上自由转动。另外在试验台架1上还固定安装有第一减速机3和第二减速机7两台减速机试验样件以及驱动电机9,第一减速机3和第二减速机7的输出齿轮与内齿圈22相啮合。
如图1图2图3所示,在第一减速机3的扭矩输入端转轴32至第一减速机输入轴31之间设置有错位扭矩加载机构4,错位扭矩加载机构4包括下法兰盘41和上法兰盘42,其中下法兰盘41与第一减速机输入轴31固定连接,上法兰盘42与第一减速机扭矩输入端转轴32固定连接,第一减速机扭矩输入端转轴32通过上轴承15可转动安装在试验台架1上的上横梁13上,第一减速机扭矩输入端转轴32的上端固定安装有同步轮51,第一减速机输入轴31通过下轴承14可转动定位在试验台架1上的下横梁12上。下法兰盘41和上法兰盘42通过锁紧螺栓固定连接,当松开锁紧螺栓时,上下法兰盘可相互错位转动。如图4所示,在第二减速机扭矩输入端转轴72的顶部同样也设置有同步轮51,第二减速机扭矩输入端转轴72上设置有扭矩传感器8,用于测量减速机扭矩输入端的扭矩。第二减速机扭矩输入端转轴72也通过上轴承15可转动安装在试验台架1上的上横梁13上,第二减速输入轴71通过下轴承14可转动定位在试验台架1上的下横梁12上。第二减速机扭矩输入端转轴72下端通过扭簧81与第二减速输入轴71固定连接,扭簧81上下两端为套筒,套筒内孔设花键,形成花键连接部,分别与第二减速机扭矩输入端转轴72下端和第二减速输入轴71上端固定连接。在两花键连接部之间是由多根间隔平行设置扭筋构成的扭簧弹性部。同步带51连接第一减速机3和第二减速机7扭矩输入端的两个同步轮。驱动电机9通过V型皮带91与第二减速机7的输入轴连接,驱动第二减速机7的输入轴转动。
张紧机构6包括固定在试验台架1顶部的支撑杆以及安装在支撑杆末端的张紧轮61,张紧轮61与同步带5接触,并对同步带5进行顶推张紧。支撑杆的长度可调节或支撑杆的位置可移动,以便调节同步带5的张紧程度。
在本实施例中,回转齿圈2、两减速机、同步传动装置(同步带5及同步轮51)构成一个闭环系统,在试验前,松开锁紧上、下法兰盘的螺栓,使得上、下法兰盘可相对错位转动。通过错位转动上下法兰盘,实现减速机输出端齿轮与回转齿圈、减速机内部各啮合齿轮之间均啮合受载,扭簧81中间的扭筋也随之发生形变,当扭矩传感器8测量到减速机输入端转轴上扭矩载荷达到预定值时,锁紧上下法兰盘,使得两减速机的输入轴及输出轴上保持当前的扭矩载荷,该扭矩载荷属于该闭环系统的内部应力,不需要该闭环系统外部的应力来维持。驱动电机9作为该闭环系统的外部动力,使得闭环系统克服内部摩擦力而运作,因此在该减速机试验系统中,减速机的输入轴及输出齿轮上的扭矩载荷均为闭环系统内部应力,无需外部动力提供,动力方面仅由驱动电机9克服闭环系统内部摩擦力,相对输入扭矩和输出扭矩各自对应的电机来提供的传动试验平台,本发明的减速机试验系统制造成本以及试验时的试验成本均比较低廉;另外本试验系统同时试验两台减速机,并且能够通过错位扭矩加载机构提高试验时的输入与输出扭矩,实现加速寿命试验,缩短试验周期。随着试验的进行,各齿轮的磨损、同步带的伸长而松弛会导致减速机上预加的扭矩载荷降低,但由于有扭簧的存在,扭簧只需回位少许即可抵充齿轮磨损、同步带伸出产生的位移,扭簧作少许的回位只会产生少许的扭矩载荷降低,降低扭矩载荷与预先施加的扭矩载荷相比基本可忽略不计,因此扭簧可减小齿轮的磨损、同步带的伸长而松弛所带来的降扭影响,同时扭簧还会降低闭环系统的刚度,使试验系统运行平稳。
在本实施例中,扭矩传感器8和错位扭矩加载机构4可以同时安装设置在同一减速机的输入端。
在本发明中,被测试的减速机为两台减速机是一个比较简洁的实验系统,在具体操作时也可以同时设置三台、或四台、或五台、或六台、或七台、或八台甚至更多的减速机作为被测试减速机以提高实验速度。此时可在任何两台相邻的减速机之间都设置有张紧机构用于张紧该相邻的两台减速机之间的同步带或链条。驱动电机可通过直接驱动其中一台减速机的输入轴转动而使其他减速机的输入轴也作同步转动,或者驱动电机可通过直接驱动其中数台或全部减速机的输入轴转动而使所有减速机的输入轴作同步转动。
实施例二:
与实施例一相比,其不同点在于扭簧81与错位扭矩加载机构4串接在同一台减速机的扭矩输入端至输入轴之间。如图5所示,在第一减速机3的扭矩输入端转轴32至第一减速机输入轴31之间依次串接有错位扭矩加载机构4和扭簧81,错位扭矩加载机构4包括下法兰盘41和上法兰盘42,其中下法兰盘41与第一减速机输入轴31固定连接,上法兰盘42与扭簧的下部花键连接部连接,扭簧的上部花键连接部与第一减速机扭矩输入端转轴32固定连接,第一减速机扭矩输入端转轴32通过上轴承15可转动安装在试验台架1上的上横梁13上,第一减速机扭矩输入端转轴32的上端固定安装有同步轮51,第一减速机输入轴31通过下轴承14可转动定位在试验台架1上的下横梁12上。下法兰盘41和上法兰盘42通过锁紧螺栓固定连接,当松开锁紧螺栓时,上下法兰盘可相互错位转动。
在本实施例中,可以同时在两台减速机的扭矩输入端至输入轴之间均设置扭簧,即在第一减速机的扭矩输入端转轴与输入轴之间设置扭簧81外,还可以同时在第二减速机的扭矩输入端转轴与输入轴之间也设置一个扭簧81。

Claims (10)

1.一种减速机试验系统,其特征在于包括试验台架、在试验台架上安装的回转齿圈、至少两台被测试的减速机、驱动电机,所述各减速机的输出端齿轮与所述回转齿圈相啮合,所述被测试的各减速机的扭矩输入端之间通过同步传动装置连接,所述驱动电机驱动所述减速机的输入轴转动,减速机的输入轴与扭矩输入端直接或间接固定连接,在其中一台减速机的输入轴与扭矩输入端之间设置有错位扭矩加载机构用于加载和调节减速机扭矩输入端的扭矩,至少一台减速机的输入轴与扭矩输入端之间设置有扭簧。
2.根据权利要求1所述的减速机试验系统,其特征在于所述的扭簧由两端的花键连接部及位于两花键连接部之间且与之固定连接的扭簧弹性部构成。
3.根据权利要求1所述的减速机试验系统,其特征在于所述的扭簧与所述的错位扭矩加载机构串接在同一减速机的输入轴与扭矩输入端之间。
4.根据权利要求1所述的减速机试验系统,其特征在于还包括设置在减速机输入轴上的扭矩传感器用于测量减速机输入轴上的输入扭矩。
5.根据权利要求1所述的减速机试验系统,其特征在于所述错位扭矩加载机构包括两个相互贴合的法兰盘,其中一法兰盘与减速机的输入轴固定连接,另一法兰盘与减速机输入端的转轴固定连接,两法兰盘之间由可将两法兰盘锁紧的锁紧螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的减速机试验系统,其特征在于所述被测试的减速机台数为两台至八台中任一台数;所述减速机绕所述回转齿圈周向均布。
7.根据权利要求1或6所述的减速机试验系统,其特征在于所述同步传动装置由分别设置在各减速机输入端的同步轮以及连接各同步轮的同步带或链条以及安装于试验台架上用于张紧所述同步带或链条的张紧机构构成。
8.根据权利要求7所述的减速机试验系统,其特征在于所述的张紧机构包括固定在试验台架上的支撑杆以及安装在支撑杆末端用于与同步带对其进行顶推张紧的张紧轮。
9.根据权利要求1或6所述的减速机试验系统,其特征在于所述同步传动装置由分别设置在各减速机输入端的同步轮以及连接各同步轮齿轮箱构成。
10.根据权利要求1所述的减速机试验系统,其特征在于所述驱动电机与其中一台减速机的输入轴连接驱动所述减速机的输入轴转动或者所述驱动电机同时与数台减速机的输入轴连接驱动所述减速机的输入轴转动。
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