CN105738106B - 一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台，包括试验台、驱动装置、变速箱、传感装置I、传感装置II、刚性联轴器I、刚性联轴器II、刚性联轴器III、万向联轴器试件、扭矩加载器、角度调节机构、控制系统；所述驱动装置固定安装在所述试验台上；所述驱动装置通过所述刚性联轴器I与所述变速箱的输入轴相连；所述变速箱的输出轴通过所述刚性联轴器II与所述万向联轴器试件的输入轴相连；所述万向联轴器试件的输出轴通过所述刚性联轴器III与所述扭矩加载器相连；所述扭矩加载器固定安装在所述角度调节机构上；本发明试验台的转角范围在‑45°～45°内，实现大偏转角下非定心式万向联轴器的扭矩、效率及振动测试试验，具有结构简单、操作方便的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种非定心式万向联轴器在大偏转角、大扭矩条件下测试其运动学和动力学参数的试验台，具体涉及一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台。
背景技术
非定心式万向联轴器是近年来新开发的一种新型等角速万向联轴器，既克服了十字轴万向联轴器的非等角速特性，又克服了现有的球笼式万向联轴器、球叉式万向联轴器的制造工艺复杂、制造成本高的缺点，具有结构简单，加工制造成本低，工艺性好的优点。随着万向联轴器应用场合的增多及要求精度的提高，研究该三叉杆非定心式万向联轴器的运动特性及力学特性包括万向联轴器的位移补偿、寿命、效率、减震、发热、节能、过载安全性、最大偏移量等进行测试研究是当务之急的问题，本发明提供一种针对三叉杆非定心式万向联轴器试验台，为三叉杆非定心式万向联轴器的可靠性设计提供试验手段和数据，方便工程技术人员能够全面、合理地设计及选用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种结构简单、配置灵活的三叉杆非定心式万向联轴器试验台，测试三叉杆非定心式万向联轴器试件在输入端和输出端存在大偏转角时的传递扭矩、传动效率以及振动特性的监测。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台，其特征在于，包括：试验台、驱动装置、变速箱、传感装置I、传感装置II、刚性联轴器I、刚性联轴器II、刚性联轴器III、万向联轴器试件、扭矩加载器、角度调节机构、控制系统；所述驱动装置固定安装在所述试验台的台体上；所述驱动装置通过所述刚性联轴器I与所述变速箱的输入轴相连；所述变速箱的输出轴通过所述刚性联轴器II与所述万向联轴器试件的输入轴相连；所述万向联轴器试件的输出轴通过所述刚性联轴器III与所述扭矩加载器相连；所述扭矩加载器固定安装在所述角度调节机构的扇形齿的中心线上；所述角度调节机构包括扇形齿、齿轮、以及摇杆，所述扇形齿的边缘带有导向轴，所述导向轴上带有两个万向滚轮，所述万向滚轮在所述弧形槽的轮槽内滚动；所述扇形齿的旋转中心采用铰链结构与所述试验台II的弧形槽的旋转中心连接；所述扇形齿的铰链结构与导向轴相配合实现所述扇形齿的平稳转动；所述齿轮的旋转中心采用铰链结构铰接在所述试验台II上，所述齿轮的铰链结构与所述摇杆相配合实现所述齿轮的平稳转动，所述扇形齿与所述齿轮的传动比为180，当所述齿轮转过半圈，此时扇形齿转过1°，所述摇杆上安有限位装置，确保角度调节好后，实现所述角度调节机构的自锁，通过控制所述摇杆的正转、反转的圈数，带动所述齿轮的正反转，来实现所述扇形齿角度的正负调节，即所述万向联轴器试件输入轴及输出轴的偏转角度；转动所述摇杆，驱动所述齿轮的转动，带动所述扇形齿的转动，同时所述扇形齿的导向轴在所述试验台II上的弧形槽内转动，最终实现所述扭矩加载器的平稳转动，所述角度调节机构实现的转角在-45°～45°的范围内；所述控制系统控制整个试验台上各个部件的协调关系。
进一步地，所述试验台包括试验台I和试验台II，所述试验台I布满横向等距和纵向等距的T型槽，所述驱动装置和所述变速箱通过螺栓固定在所述试验台I上，所述试验台II上开有横向等距的T型槽以及弧形槽，所述弧形槽的边缘以中心为零度刻有角度值，所述弧形槽上开有轮槽，用来配合所述角度调节机构的导向轴上的万向滚轮的运动，实现所述角度调节机构的平稳转动，所述试验台I和所述试验台II为整体铸件。
进一步地，所述驱动装置包括电动机和基座，所述电动机用螺栓固定在所述基座上，所述电动机的输出轴与所述刚性联轴器I通过平键连接将动力传输出去。
进一步地，所述刚性联轴器I、所述刚性联轴器II、所述刚性联轴器III均采用凸缘联轴器，用来传递扭矩和运动。
进一步地，所述扭矩加载器包括输入支撑、连接轴I、缸体、油缸、连接轴II、输出支撑、滑块导轨；所述输入支撑与所述连接轴I连接，所述连接轴I与所述缸体的一端通过内啮合斜齿连接，所述缸体的另一端与所述连接轴II通过内啮合斜齿连接，所述连接轴II与所述输出支撑连接，所述滑块导轨安装在所述输入支撑和所述输出支撑的底部，所述油缸有两个，分别穿过所述缸体的凸缘与所述输入支撑和所述输出支撑连接；所述连接轴I和所述连接轴II上开有斜齿，所述缸体的两端开有与所述连接轴I和所述连接轴II相啮合的斜齿，所述缸体两端的斜齿为相反旋向；所述扭矩加载器通过所述油缸实现所述连接轴I和所述连接轴II之间的距离调节，通过相反旋向斜齿传递实现大扭矩的传递；所述扭矩加载器的结构设计实现的压力--扭矩线性度高，加载精度高，克服了摩擦系数不稳定，接触不均匀引起的扭矩波动问题，加载功率小，发热严重的问题，同时还具有过载保护功能。
进一步地，所述传感装置I包括扭矩转速传感器I、振动传感器、传感器基座I，所述扭矩转速传感器I安装在所述万向联轴器试件的输入轴上，用来监测输入扭矩和转速的大小；所述振动传感器安装在所述传感器基座I上，所述传感器基座I固定安装在所述试验台I上，所述振动传感器的探头以一定的间隙抵在所述万向联轴器试件的输入轴上；所述传感装置II包括扭矩转速传感器II和传感器基座II，所述传感器基座II固定安装在所述扇形齿上；所述扭矩转速传感器II安装在所述万向联轴器试件的输出轴上，用来监测输出扭矩和转速的大小；工作状态下所述扭矩转速传感器I和所述扭矩转速传感器II用来测定所述万向联轴器试件输入与输出轴的转矩和转速大小，通过对输出与输入的参数进行比较分析，得出当存在偏转角时万向联轴器试件的传递效率；所述振动传感器用来测量所述万向联轴器试件在运转过程中的振动状态。
进一步地，所述万向联轴器试件采用三叉杆与连接盘滑动连接结构，在运动过程中，三叉杆的中心轴线与连接盘的轴线的交点在一个等平分面上发生变化，形成一种非定心式结构。
实施本发明的一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台，其有益效果在于：
⑴使用本发明的一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台，结构简单、操作方便灵活，并易于在运转过程中改变载荷；
⑵用于监测联轴器的扭矩、传递效率、振动，反应迅速，具备动态显示功能，实时显示测试结果，保证测试数据的可靠性，提高测试效率。
附图说明
图1：本发明一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台立体图；
图2：一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台俯视图；
图3：一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台扭矩加载器三维立体图。
图中：1-试验台，11-试验台I，12-试验台II，2-驱动装置，21-电动机，22-基座，31-刚性联轴器I，32-刚性联轴器II，33-刚性联轴器III，4-变速箱，5-扭矩加载器，51-输入支撑，52-输出支撑，53-连接轴I，54-连接轴II，55-缸体，56-油缸，57-滑块导轨，61-传感装置I，611-扭矩传感器I，612-振动传感器，613-传感器基座I，62-传感装置II，621-扭矩传感器II，622-传感器基座II，7-万向联轴器试件，8-角度调节机构，81-扇形齿，82-齿轮，83-摇杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步地描述。
如图1至图3所示，一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台，包括：试验台1、驱动装置2、变速箱4、传感装置I61、传感装置II62、刚性联轴器I31、刚性联轴器II32、刚性联轴器III33、万向联轴器试件7、扭矩加载器5、角度调节机构8、控制系统；所述驱动装置2固定安装在所述试验台1的台体上；所述驱动装置2通过所述刚性联轴器I31与所述变速箱4的输入轴相连；所述变速箱4的输出轴通过所述刚性联轴器II32与所述万向联轴器试件7的输入轴相连；所述万向联轴器试件7的输出轴通过所述刚性联轴器III33与所述扭矩加载器5相连；所述扭矩加载器5固定安装在所述角度调节机构8的扇形齿81的中心线上；所述角度调节机构8包括扇形齿81、齿轮82、以及摇杆83，所述扇形齿81的边缘带有导向轴，所述导向轴上带有两个万向滚轮，所述万向滚轮在所述弧形槽的轮槽内滚动；所述扇形齿81的旋转中心采用铰链结构与所述试验台II12的弧形槽的旋转中心连接；所述扇形齿81的铰链结构与导向轴相配合实现所述扇形齿81的平稳转动；所述齿轮82的旋转中心采用铰链结构铰接在所述试验台II12上，所述齿轮82的铰链结构与所述摇杆83相配合实现所述齿轮82的平稳转动，所述扇形齿81与所述齿轮82的传动比为180，当所述齿轮82转过半圈，此时扇形齿81转过1°，所述摇杆83上安有限位装置，确保角度调节好后，实现所述角度调节机构的自锁，通过控制所述摇杆83的正转、反转的圈数，带动所述齿轮82的正反转，来实现所述扇形齿81角度的正负调节，即所述万向联轴器试件7输入轴及输出轴的偏转角度；转动所述摇杆83，驱动所述齿轮82的转动，带动所述扇形齿81的转动，同时所述扇形齿81的导向轴在所述试验台II12上的弧形槽内转动，最终实现所述扭矩加载器5的平稳转动，所述角度调节机构8实现的转角在-45°～45°的范围内；所述控制系统控制整个试验台上各个部件的协调关系。
如图1至图3所示，本发明一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台的工作方法具体步骤如下：当取偏转角为45°时，转动摇杆83，带动齿轮82转过22.5圈，此时齿轮82带动扇形齿81转过45°，同时扇形齿81的导向轴在试验台II12上的弧形槽内转动，对准弧形槽上的45°刻度，即为试验台的输入端与输出端存在45°的偏转角；驱动装置2提供动力，经过变速箱4带动万向联轴器试件7转动，同时扭矩加载器5调节试验台上的整体负载；试验过程中，万向联轴器试件7左右两侧的扭矩转速传感器I611和扭矩转速传感器II621采集万向联轴器试件7输入端与输出端的信号，传递给控制系统中的计算机，完成万向联轴器试件7扭矩的检测，同时通过输出与输入的参数比较分析，得出当存在偏转角时万向联轴器试件7的传递效率，而万向联轴器试件7的输入轴上的振动传感器612采集振动信号传递给控制系统中的计算机，观察万向联轴器试件7的运行状况，记录万向联轴器试件7的振动情况，得出万向联轴器试件7的振动状态；当取其他偏转角时，步骤同上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台，其特征在于，包括：试验台(1)、驱动装置(2)、变速箱(4)、传感装置I(61)、传感装置II(62)、刚性联轴器I(31)、刚性联轴器II(32)、刚性联轴器III(33)、万向联轴器试件(7)、扭矩加载器(5)、角度调节机构(8)、控制系统；所述驱动装置(2)固定安装在所述试验台(1)的台体上；所述驱动装置(2)通过所述刚性联轴器I(31)与所述变速箱(4)的输入轴相连；所述变速箱(4)的输出轴通过所述刚性联轴器II(32)与所述万向联轴器试件(7)的输入轴相连；所述万向联轴器试件(7)的输出轴通过所述刚性联轴器III(33)与所述扭矩加载器(5)相连；所述扭矩加载器(5)固定安装在所述角度调节机构(8)的扇形齿(81)的中心线上；所述扭矩加载器(5)包括输入支撑(51)、连接轴I(53)、缸体(55)、油缸(56)、连接轴II(54)、输出支撑(52)、滑块导轨(57)；所述输入支撑(51)与所述连接轴I(53)连接，所述连接轴I(53)与所述缸体(55)的一端通过内啮合斜齿连接，所述缸体(55)的另一端与所述连接轴II(54)通过内啮合斜齿连接，所述连接轴II(54)与所述输出支撑(52)连接，所述滑块导轨(57)安装在所述输入支撑(51)和所述输出支撑(52)的底部，所述油缸(56)有两个，分别穿过所述缸体(55)的凸缘与所述输入支撑(51)和所述输出支撑(52)连接；所述连接轴I(53)和所述连接轴II(54)上开有斜齿，所述缸体(55)的两端开有与所述连接轴I(53)和所述连接轴II(54)相啮合的斜齿，所述缸体(55)两端的斜齿为相反旋向；所述扭矩加载器(5)通过所述油缸(56)实现所述连接轴I(53)和所述连接轴II(54)之间的距离调节，通过相反旋向斜齿传递实现大扭矩的传递；所述扭矩加载器(5)的结构设计实现的压力--扭矩线性度高，加载精度高，克服了摩擦系数不稳定，接触不均匀引起的扭矩波动问题，加载功率小，发热严重的问题，同时还具有过载保护功能；所述角度调节机构(8)包括扇形齿(81)、齿轮(82)、以及摇杆(83)，所述扇形齿(81)的边缘带有导向轴，所述导向轴上带有两个万向滚轮，万向滚轮在所述试验台(1)的试验台II(12)的弧形槽的轮槽内滚动；所述扇形齿(81)的旋转中心采用铰链结构与所述试验台(1)的试验台II(12)的弧形槽的旋转中心连接；所述扇形齿(81)的铰链结构与导向轴相配合实现所述扇形齿(81)的平稳转动；所述齿轮(82)的旋转中心采用铰链结构铰接在所述试验台(1)的试验台II(12)上，所述齿轮(82)的铰链结构与所述摇杆(83)相配合实现所述齿轮(82)的平稳转动，所述扇形齿(81)与所述齿轮(82)的传动比为180，当所述齿轮(82)转过半圈，此时扇形齿(81)转过1°，所述摇杆(83)上安有限位装置，确保角度调节好后，实现所述角度调节机构的自锁，通过控制所述摇杆(83)的正转、反转的圈数，带动所述齿轮(82)的正反转，来实现所述扇形齿(81)角度的正负调节，即所述万向联轴器试件(7)输入轴及输出轴的偏转角度；转动所述摇杆(83)，驱动所述齿轮(82)的转动，带动所述扇形齿(81)的转动，同时所述扇形齿(81)的导向轴在所述试验台(1)的试验台II(12)上的弧形槽内转动，最终实现所述扭矩加载器(5)的平稳转动，所述角度调节机构(8)实现的转角在-45°～45°的范围内；所述控制系统控制整个试验台上各个部件的协调关系；所述驱动装置(2)包括电动机(21)和基座(22)，所述电动机(21)用螺栓固定在所述基座(22)上，所述电动机(21)的输出轴与所述刚性联轴器I(31)通过平键连接将动力传输出去。
2.如权利要求1所述的一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台，其特征在于，所述试验台(1)包括试验台I(11)和试验台II(12)，所述试验台I(11)布满横向等距和纵向等距的T型槽，所述驱动装置(2)和所述变速箱(4)通过螺栓固定在所述试验台I(11)上，所述试验台II(12)上开有横向等距的T型槽以及弧形槽，所述弧形槽的边缘以中心为零度刻有角度值，所述弧形槽上开有轮槽，用来配合所述角度调节机构(8)的导向轴上的万向滚轮的运动，实现所述角度调节机构(8)的平稳转动，所述试验台I(11)和所述试验台II(12)为整体铸件。
3.如权利要求1所述的一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台，其特征在于，所述刚性联轴器I(31)、所述刚性联轴器II(32)、所述刚性联轴器III(33)均采用凸缘联轴器，用来传递扭矩和运动。
4.如权利要求1所述的一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台，其特征在于，所述传感装置I(61)包括扭矩转速传感器I(611)、振动传感器(612)、传感器基座I(613)，所述扭矩转速传感器I(611)安装在所述万向联轴器试件(7)的输入轴上，用来监测输入扭矩和转速的大小；所述振动传感器(612)安装在所述传感器基座I(613)上，所述传感器基座I(613)固定安装在所述试验台(1)的试验台I(11)上，所述振动传感器(612)的探头以一定的间隙抵在所述万向联轴器试件(7)的输入轴上；所述传感装置II(62)包括扭矩转速传感器II(621)和传感器基座II(622)，所述传感器基座II(622)固定安装在所述扇形齿(81)上；所述扭矩转速传感器II(621)安装在所述万向联轴器试件(7)的输出轴上，用来监测输出扭矩和转速的大小；工作状态下所述扭矩转速传感器I(611)和所述扭矩转速传感器II(621)用来测定所述万向联轴器试件(7)输入与输出轴的转矩和转速大小，通过对输出与输入的参数进行比较分析，得出当存在偏转角时万向联轴器试件(7)的传递效率；所述振动传感器(612)用来测量所述万向联轴器试件(7)在运转过程中的振动状态。
5.如权利要求1所述的一种三叉杆非定心式万向联轴器试验台，其特征在于，所述万向联轴器试件(7)采用三叉杆与连接盘滑动连接结构，在运动过程中，三叉杆的中心轴线与连接盘的轴线的交点在一个等平分面上发生变化，形成一种非定心式结构。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |