CN105910820A - 一种模拟谐波减速器振动故障检测平台 - Google Patents

一种模拟谐波减速器振动故障检测平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种模拟谐波减速器振动故障检测平台，包括动力传输装置、谐波减速器模拟体、动力加载装置、减振装置、定位装置和传感器组，本发明采用三种传感器采集信号,分别为电涡流传感器、加速度传感器和压力传感器，两个电涡流传感器呈90度被固定在谐波减速器模拟体输入轴两侧的斜上方，进行输入轴的轴心轨迹检测，四个加速度传感器安装在测试支撑座的基脚处通过采集基脚的振动加速度反应谐波减速器的工作特性，本发明实现了对谐波减速器不同载荷、不同减速比工况下的模拟，可在各种不同工况下对振动信号进行检测，通过对信号的处理和分析，得到谐波减速器整体的工作性能，本平台结构紧凑，检测过程安全可靠，检测结果反馈性强。

Description

一种模拟谐波减速器振动故障检测平台
技术领域
本发明涉及一种模拟谐波减速器振动故障检测平台，尤其适用于谐波减速器整机性能测试和振动故障诊断，特别是一种基于传感器技术的谐波减速器性能测试装置，属于机械检测领域。
技术背景
谐波减速器作为一种具有大传动比，大承载能力、高传动精度的动力传动部件，在航空、航天、航海、造船、仿生机械、机床、医疗机械、农业机械、石油化工机械等众多领域得到广泛的应用，但目前我国在谐波减速器的技术研究领域还相对薄弱，谐波减速器技术攻关已成为我国工业飞速发展所面临的瓶颈问题，加深对谐波减速器应用性能的研究对我国工业的腾飞发展起着至关重要的作用。
在谐波减速器的各种工作性能指标中，机械故障振动是首先要解决的问题，因此在谐波减速器整体性能测试中，机械振动的检测是必不可少的工作环节，通过对振动信号的处理，故障信号的分析，得到谐波减速器整体工作性能。而国内外未见报道针对谐波减速器振动故障测试平台的开发，本发明针对研究不同的减速比与不同的受力载荷工况下，通过在线传感器数据采集，获取谐波减速器关键部件的振动信号，达到谐波减速器性能测试和故障诊断的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种模拟谐波减速器在不同减速比、加载不同载荷的工况下，完成对其振动性能的测试和故障分析，并得到最佳工作减速比。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种模拟谐波减速器振动故障检测平台，包括动力传输装置、谐波减速器模拟体、动力加载装置、减振装置、定位装置和传感器组，其特征在于动力传输装置分布于谐波减速器模拟体的上方，前方和后方，动力加载装置设在谐波减速器模拟体两侧呈对称分布，减振装置位于谐波减速器模拟体的正下方，定位装置位于动力传输装置的下方，传感器组分布于动力加载装置中；
所述的谐波减速器模拟体包括谐波减速器钢轮盖、柔性薄壁轴承、 谐波减速器输入轴、谐波减速器无齿刚轮和谐波减速器无齿柔轮，所述的柔性薄壁轴承安装在谐波减速器输入轴的椭圆形轴颈上，被涨紧后柔性薄壁轴承呈椭圆，谐波减速器无齿柔轮设在柔性薄壁轴承的外侧并位于谐波减速器无齿刚轮的内侧；
所述的减振装置包括试验台底板和减振弹簧，所述的减振弹簧设在测试平台底板与试验台底板之间，用于支撑测试平台底板；
所述定位装置包括测试平台底板、测试支撑座底板、电机座底板、滑台垫板、定位螺钉、输入端电机座、输出端电机座、凸轮电机支架和凸轮端电机座，所述的测试平台底板设在减振弹簧上，测试支撑座底板通过T型槽用紧固螺栓固定在测试平台底板上，电机座底板前后分布在测试平台底板的两侧，并固定在试验台底板上，滑台垫板设在电机座底板上，通过定位螺钉锁紧在电机座底板上、输入端电机座与输出端电机座设在滑台垫板上，凸轮电机支架设在试验台底板上，凸轮端电机座设在凸轮电机支架上；
所述的动力传输装置包括凸轮端电机、凸轮端减速器、凸轮端联轴器、输入端电机、输入端减速器、输入端联轴器、输出端联轴器、输出端减速器和输出端电机，所述的凸轮端减速器与凸轮端电机相连接，凸轮端减速器固定在凸轮端电机座上，凸轮端联轴器连接凸轮端减速器与锥齿轮传动轴，输入端减速器设在输入端电机上，并固定在输入端电机座上，输入端联轴器连接输入端减速器和谐波减速器输入轴，输出端减速器设在输出端电机上，并固定在输出端电机座上，输出端联轴器连接输出端减速器和谐波减速器无齿柔轮；
所述动力加载装置包括锥齿轮传动轴、锥齿轮轴承座、锥齿轮、凸轮轴、凸轮轴轴承、锥齿轮轴承座垫板、凸轮上轴承座板、凸轮垫圈、 凸轮上轴承座支撑板、凸轮、凸轮接触轴承支撑轴、凸轮接触轴承、凸轮顶杆、凸轮杠杆、凸轮杠杆支撑杆、加载螺钉、锁紧螺母、测试支撑座、力加载块、加压螺杆、压力传感器压盖、压簧压盖和压簧，所述的锥齿轮轴承座、锥齿轮设在锥齿轮传动轴上，锥齿轮传动轴将动力传递到锥齿轮，锥齿轮再将动力传递给凸轮轴，锥齿轮轴承座设在锥齿轮轴承座垫板上，锥齿轮轴承座垫板设在凸轮上轴承座板上，凸轮上轴承座板设在凸轮上轴承座支撑板上，凸轮上轴承座支撑板设在测试支撑座上，测试支撑座设在定位装置中的测试支撑座底板上，凸轮轴轴承安装在凸轮上轴承座板和凸轮轴上，凸轮垫圈设在凸轮和凸轮上轴承座板之间，用于支撑凸轮轴轴承，凸轮设在凸轮轴上，凸轮接触轴承支撑轴设在凸轮顶杆的一端，凸轮接触轴承设在凸轮接触轴承支撑轴上，凸轮顶杆与凸轮杠杆和凸轮杠杆支撑杆相互配合支撑，凸轮杠杆支撑杆固定在测试支撑座上，加载螺钉设在凸轮杠杆的末端，用于二次调整加压大小，锁紧螺母设在加载螺钉上，力加载块设在谐波减速器模拟体的内部呈左右对称分布，压力传感器设在加压螺杆和压力传感器压盖之间，压力传感器用于实时读取载荷大小，加压螺杆通过螺纹连接力加载块，压簧压盖和压力传感器压盖之间设有压簧，压簧将凸轮施加的载荷缓慢的加载到谐波减速器无齿柔轮上；
所述的传感器组包括电涡流传感器固定板、电涡流传感器、加速度传感器和压力传感器，电涡流传感器固定板将电涡流传感器定位于测试支撑座端面上，进行谐波减速器输入轴轴心轨迹的测量，加速度传感器设在测试支撑座的四个基脚处，压力传感器安装在动力加载装置中的加压螺杆和压力传感器压盖之间。
与现有技术相比：本发明实现了对谐波减速器不同的受力载荷、不同减速比工况的的模拟，在各种不同工况下对其振动信号进行检测分析，通过对信号的处理和分析，得到谐波减速器整体的工作性能总结，本平台结构紧凑，传动精度高，检测过程安全可靠，检测结果反馈性强。
附图说明：
图1为本发明实施例的轴侧结构示意图。
图2为本发明实施例的另一轴侧结构示意图。
图3为本发明实施例的主视图。
图4为本发明实施例的侧视结构图。
图5为B-B方向的剖视示意图。
图6为A-A方向的剖视示意图。
图7为图5A处的局部放大图。
图中所示：1为凸轮端电机、2为凸轮端减速器、3为凸轮端电机座、4为凸轮端联轴器、5为锥齿轮传动轴、6为锥齿轮轴承座、 7为锥齿轮、8为凸轮轴、9为凸轮轴轴承、10为锥齿轮轴承座垫板、11为凸轮上轴承座板、12为凸轮垫圈、13为凸轮上轴承座支撑板、14为凸轮、15为凸轮接触轴承支撑轴、16为凸轮接触轴承、17为凸轮顶杆、18为凸轮杠杆、19为凸轮杠杆支撑杆、20为加载螺钉、21为锁紧螺母、22为试验台底板、23为减振弹簧、24为测试平台底板、25为测试支撑座底板、26为测试支撑座、27为谐波减速器钢轮盖、28为柔性薄壁轴承、29为力加载块、30为加压螺杆、31为压力传感器、32为压力传感器压盖、33为压簧压盖、34为压簧、35为凸轮电机支架、36为输入端电机、37为输入端减速器、38为输入端电机座、39为输入端联轴器、40为谐波减速器输入轴、41为谐波减速器无齿刚轮、42为谐波减速器无齿柔轮、43为输出端联轴器、44为输出端电机座、45为输出端减速器、46为输出端电机、47为定位螺钉、48为滑台垫板、49为电涡流传感器固定板、50 为电涡流传感器、51为加速度传感器、52为电机座底板。
具体实施方式
下面的具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一熬述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
实施例1
根据附图1至图7所示，一种模拟谐波减速器振动故障检测平台，包括动力传输装置、谐波减速器模拟体、动力加载装置、减振装置、定位装置和传感器组，其特征在于动力传输装置分布于谐波减速器模拟体的上方，前方和后方，动力加载装置设在谐波减速器模拟体两侧呈对称分布，减振装置位于谐波减速器模拟体的正下方，定位装置位于动力传输装置的下方，传感器组分布于动力加载装置中；
所述的谐波减速器模拟体包括谐波减速器钢轮盖27、柔性薄壁轴承28、 谐波减速器输入轴40、谐波减速器无齿刚轮41和谐波减速器无齿柔轮42，所述的柔性薄壁轴承28安装在谐波减速器输入轴40的椭圆形轴颈上，被涨紧后柔性薄壁轴承28呈椭圆，谐波减速器无齿柔轮42设在柔性薄壁轴承28的外侧并位于谐波减速器无齿刚轮41的内侧；
所述的减振装置包括试验台底板22和减振弹簧23，所述的减振弹簧23设在测试平台底板24与试验台底板22之间，用于支撑测试平台底板24；
所述定位装置包括测试平台底板24、测试支撑座底板25、电机座底板52、滑台垫板48、定位螺钉47、输入端电机座38、输出端电机座44、凸轮电机支架35和凸轮端电机座3，所述的测试平台底板24设在减振弹簧23上，测试支撑座底板25通过T型槽用紧固螺栓固定在测试平台底板24上，电机座底板52前后分布在测试平台底板24的两侧，并固定在试验台底板22上，滑台垫板48设在电机座底板52上，通过定位螺钉47锁紧在电机座底板52上、输入端电机座38与输出端电机座44设在滑台垫板48上，凸轮电机支架35设在试验台底板22上，凸轮端电机座3设在凸轮电机支架35上；
所述的动力传输装置包括凸轮端电机1、凸轮端减速器2、凸轮端联轴器4、输入端电机36、输入端减速器37、输入端联轴器39、输出端联轴器43、输出端减速器45和输出端电机46，所述的凸轮端减速器2与凸轮端电机1相连接，凸轮端减速器2固定在凸轮端电机座3上，凸轮端联轴器4连接凸轮端减速器2与锥齿轮传动轴5，输入端减速器37设在输入端电机36上，并固定在输入端电机座38上，输入端联轴器39连接输入端减速器37和谐波减速器输入轴40，输出端减速器45设在输出端电机46上，并固定在输出端电机座44上，输出端联轴器43连接输出端减速器45和谐波减速器无齿柔轮42；
所述动力加载装置包括锥齿轮传动轴5、锥齿轮轴承座6、锥齿轮7、凸轮轴8、凸轮轴轴承9、锥齿轮轴承座垫板10、凸轮上轴承座板11、凸轮垫圈12、 凸轮上轴承座支撑板13、凸轮14、凸轮接触轴承支撑轴15、凸轮接触轴承16、凸轮顶杆17、凸轮杠杆18、凸轮杠杆支撑杆19、加载螺钉20、锁紧螺母21、测试支撑座26、力加载块29、加压螺杆30、压力传感器压盖32、压簧压盖33和压簧34，所述的锥齿轮轴承座6、锥齿轮7设在锥齿轮传动轴5上，锥齿轮传动轴5将动力传递到锥齿轮7，锥齿轮7再将动力传递给凸轮轴8，锥齿轮轴承座6设在锥齿轮轴承座垫板10上，锥齿轮轴承座垫板10设在凸轮上轴承座板11上，凸轮上轴承座板11设在凸轮上轴承座支撑板13上，凸轮上轴承座支撑板13设在测试支撑座26上，测试支撑座26设在定位装置中的测试支撑座底板25上，凸轮轴轴承9安装在凸轮上轴承座板11和凸轮轴8上，凸轮垫圈12设在凸轮14和凸轮上轴承座板11之间，用于支撑凸轮轴轴承9，凸轮14设在凸轮轴8上，凸轮接触轴承支撑轴15设在凸轮顶杆17的一端，凸轮接触轴承16设在凸轮接触轴承支撑轴15上，凸轮顶杆17与凸轮杠杆18和凸轮杠杆支撑杆19相互配合支撑，凸轮杠杆支撑杆19固定在测试支撑座26上，加载螺钉20设在凸轮杠杆18的末端，用于二次调整加压大小，锁紧螺母21设在加载螺钉20上，力加载块29设在谐波减速器模拟体的内部呈左右对称分布，压力传感器31设在加压螺杆30和压力传感器压盖32之间，压力传感器31用于实时读取载荷大小，加压螺杆30通过螺纹连接力加载块29，压簧压盖33和压力传感器压盖32之间设有压簧34，压簧34将凸轮14施加的载荷缓慢的加载到谐波减速器无齿柔轮42上；
所述的传感器组包括电涡流传感器固定板49、电涡流传感器50、加速度传感器51和压力传感器31，电涡流传感器固定板49将电涡流传感器50定位于测试支撑座26端面上，进行谐波减速器输入轴40轴心轨迹的测量，加速度传感器51设在测试支撑座26的四个基脚处，压力传感器31安装在动力加载装置中的加压螺杆30和压力传感器压盖32之间。
本实施例的工作原理如下：
本发明采用三种传感器采集信号,分别为电涡流传感器、加速度传感器和压力传感器。两个电涡流传感器呈90度被固定在谐波减速器模拟体输入轴两侧的斜上方，进行输入轴的轴心轨迹的检测，加速度传感器安装在测试支撑座的四个基脚处通过采集基脚的振动加速度反应谐波减速器的工作振动特性。
轴向载荷的加载方式：通过控制凸轮电机1的转速，通过凸轮端减速器2、凸轮端电机座3、凸轮端联轴器4、锥齿轮传动轴5、锥齿轮轴承座6和锥齿轮7，进而带动凸轮轴8转动，将转动运动变为凸轮顶杆17的轴向移动，再通过凸轮接触轴承支撑轴15、凸轮接触轴承16、凸轮顶杆17、凸轮杠杆18、凸轮杠杆支撑杆19、加载螺钉20、锁紧螺母21和压簧压盖33，将力加载到压簧34上，进而通过力加载块29将轴向载荷加载到谐波减速器无齿柔轮42上，最终将外部的径向载荷加载到薄壁轴承28上，在进行外部载荷加载时，可通过压力传感器31进行外部载荷定量监测，从而指导手动调节加载螺钉20旋进位置。在进行谐波减速器性能测试时，可进行动载与静载两种工况下的测试，动载是让凸轮电机1一直一定的速度转动，进行交变力的加载；静载加载方式是让凸轮电机1转到一定的角度，并通过手动调节加载螺钉20旋进位置，压缩压簧34以固定的压缩量对谐波减速器进行加载；
当调整好薄壁轴承径向载荷时，启动动力传输装置中的输入端电机36和输出端电机46，柔性薄壁轴承28在承受动力加载装置自身运转产生的交变应力的作用下工作，外部电涡流、加速度和转速等传感器的测量下，完成对薄壁轴承的测试。
其中锁紧螺母21起到保险限位作用，防止加载螺栓20在螺纹损伤或加力过大时产生滑移，同时本发明也能实现输入输出轴在不同减速比工况下的性能测试，谐波减速器无齿柔轮42被很小转速的电机反向带动，因此柔性薄壁轴承28就内外圈分别以相差较大的转速运转，不同的传动比的实现只需改变与动力输入轴和薄壁传动输出轴联接驱动电机的转速即可，其转速比即为传动比。根据轴承性能测试结果，最终可以指导谐波减速器最佳传动比选取。
所述实施例仅为本发明的较佳的实例而已，并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在所述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，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权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.一种模拟谐波减速器振动故障检测平台，包括动力传输装置、谐波减速器模拟体、动力加载装置、减振装置、定位装置和传感器组，其特征在于，动力传输装置分布于谐波减速器模拟体的上方，前方和后方，动力加载装置设在谐波减速器模拟体两侧呈对称分布，减振装置位于谐波减速器模拟体的正下方，定位装置位于动力传输装置的下方，传感器组分布于动力加载装置中；
所述的谐波减速器模拟体包括谐波减速器钢轮盖(27)、柔性薄壁轴承(28)、 谐波减速器输入轴(40)、谐波减速器无齿刚轮(41)和谐波减速器无齿柔轮(42)，所述的柔性薄壁轴承(28)安装在谐波减速器输入轴(40)的椭圆形轴颈上，被涨紧后柔性薄壁轴承(28)呈椭圆，谐波减速器无齿柔轮(42)设在柔性薄壁轴承(28)的外侧并位于谐波减速器无齿刚轮(41)的内侧；
所述的减振装置包括试验台底板(22)和减振弹簧(23)，所述的减振弹簧(23)设在测试平台底板(24)与试验台底板(22)之间，用于支撑测试平台底板(24)；
所述定位装置包括测试平台底板(24)、测试支撑座底板(25)、电机座底板(52)、滑台垫板(48)、定位螺钉(47)、输入端电机座(38)、输出端电机座(44)、凸轮电机支架(35)和凸轮端电机座(3)，所述的测试平台底板(24)设在减振弹簧(23)上，测试支撑座底板(25)通过T型槽用紧固螺栓固定在测试平台底板(24)上，电机座底板(52)前后分布在测试平台底板(24)的两侧，并固定在试验台底板(22)上，滑台垫板(48)设在电机座底板(52)上，通过定位螺钉(47)锁紧在电机座底板(52)上、输入端电机座(38)与输出端电机座(44)设在滑台垫板(48)上，凸轮电机支架(35)设在试验台底板(22)上，凸轮端电机座(3)设在凸轮电机支架(35)上；
所述的动力传输装置包括凸轮端电机(1)、凸轮端减速器(2)、凸轮端联轴器(4)、输入端电机(36)、输入端减速器(37)、输入端联轴器(39)、输出端联轴器(43)、输出端减速器(45)和输出端电机(46)，所述的凸轮端减速器(2)与凸轮端电机(1)相连接，凸轮端减速器(2)固定在凸轮端电机座(3)上，凸轮端联轴器(4)连接凸轮端减速器(2)与锥齿轮传动轴(5)，输入端减速器(37)设在输入端电机(36)上，并固定在输入端电机座(38)上，输入端联轴器(39)连接输入端减速器(37)和谐波减速器输入轴(40)，输出端减速器(45)设在输出端电机(46)上，并固定在输出端电机座(44)上，输出端联轴器(43)连接输出端减速器(45)和谐波减速器无齿柔轮(42)；
所述动力加载装置包括锥齿轮传动轴(5)、锥齿轮轴承座(6)、锥齿轮(7)、凸轮轴(8)、凸轮轴轴承(9)、锥齿轮轴承座垫板(10)、凸轮上轴承座板(11)、凸轮垫圈(12)、 凸轮上轴承座支撑板(13)、凸轮(14)、凸轮接触轴承支撑轴(15)、凸轮接触轴承(16)、凸轮顶杆(17)、凸轮杠杆(18)、凸轮杠杆支撑杆(19)、加载螺钉(20)、锁紧螺母(21)、测试支撑座(26)、力加载块(29)、加压螺杆(30)、压力传感器压盖(32)、压簧压盖(33)和压簧(34)，所述的锥齿轮轴承座(6)、锥齿轮(7)设在锥齿轮传动轴(5)上，锥齿轮传动轴(5)将动力传递到锥齿轮(7)，锥齿轮(7)再将动力传递给凸轮轴(8)，锥齿轮轴承座(6)设在锥齿轮轴承座垫板(10)上，锥齿轮轴承座垫板(10)设在凸轮上轴承座板(11)上，凸轮上轴承座板(11)设在凸轮上轴承座支撑板(13)上，凸轮上轴承座支撑板(13)设在测试支撑座(26)上，测试支撑座(26)设在定位装置中的测试支撑座底板(25)上，凸轮轴轴承(9)安装在凸轮上轴承座板(11)和凸轮轴(8)上，凸轮垫圈(12)设在凸轮(14)和凸轮上轴承座板(11)之间，用于支撑凸轮轴轴承(9)，凸轮(14)设在凸轮轴(8)上，凸轮接触轴承支撑轴(15)设在凸轮顶杆(17)的一端，凸轮接触轴承(16)设在凸轮接触轴承支撑轴(15)上，凸轮顶杆(17)与凸轮杠杆(18)和凸轮杠杆支撑杆(19)相互配合支撑，凸轮杠杆支撑杆(19)固定在测试支撑座(26上，加载螺钉(20)设在凸轮杠杆(18)的末端，用于二次调整加压大小，锁紧螺母(21)设在加载螺钉(20)上，力加载块(29)设在谐波减速器模拟体的内部呈左右对称分布，压力传感器(31)设在加压螺杆(30)和压力传感器压盖(32)之间，压力传感器(31)用于实时读取载荷大小，加压螺杆(30)通过螺纹连接力加载块(29)，压簧压盖(33)和压力传感器压盖(32)之间设有压簧(34)，压簧(34)将凸轮(14)施加的载荷缓慢的加载到谐波减速器无齿柔轮(42)上；
所述的传感器组包括电涡流传感器固定板(49)、电涡流传感器(50)、加速度传感器(51)和压力传感器(31)，电涡流传感器固定板(49)将电涡流传感器(50)定位于测试支撑座(26)端面上，进行谐波减速器输入轴(40)轴心轨迹的测量，加速度传感器(51)设在测试支撑座(26)的四个基脚处，压力传感器(31)安装在动力加载装置中的加压螺杆(30)和压力传感器压盖(32)之间。
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