CN106525422A - 回转式执行机构传动效率测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回转式执行机构传动效率测试设备，包括驱动电机、第一扭矩传感器、执行机构联轴器，驱动电机的输出端与第一扭矩传感器的一端连接，第一扭矩传感器的另一端与执行机构联轴器连接，还包括工作台、主轴、第二扭矩传感器、具有中心孔的车用摩擦盘、对车用摩擦盘进行制动的浮动式卡钳以及供压站，主轴的一端可转动地连接在工作台上，主轴的另一端与第二扭矩传感器的一端连接，第二扭矩传感器的另一端设有滑动式连轴机构，第二扭矩传感器固定在工作台上，所述车用摩擦盘套在主轴上后与主轴固定连接，浮动式卡钳与供压站连接。本发明在可以实时得到输入端力矩以及输出端力矩，并自动计算实时传动效率曲线。

Description

回转式执行机构传动效率测试设备

技术领域

本发明涉及执行机构传动效率测试领域，特别涉及一种能够测试回转执行机构输入力矩、输出力矩，并自动计算效率的测试设备。

背景技术

电动执行机构传动效率的高低是反映其性能好坏的关键参考指标，目前，国内对多回转式电动执行机构传动效率方面的研究十分少见，并且也缺少一种测试多回转电动执行机构传动效率的试验平台。现阶段国内对多回转式电动执行机构传动效率测试往往是通过计算其理论输出力矩，并借助磁粉制动器测试实际输出力矩，最终以实际输出力矩与理论输出力矩的除值得出其传动效率。大多数情况下，理论输出力矩是通过估算而来的，并不能反映其真实输入力矩值。而采用磁粉摩擦式制动器提供输出扭力，也存在以下诸多弊端：

第一、寿命短，不易更换。磁粉摩擦式制动器是通过灌装磁粉，通电后，磁粉产生硬化（硬化程度取决于电磁场的强度），然后和转动轴产生摩擦，从而产生扭矩；而其寿命取决于磁粉寿命，若磁粉受潮的话，性能会变得不稳定，一般磁粉寿命在1-2年左右。

第二、力矩可调范围窄。有些磁粉制动器是摩擦产生阻尼，不通电环境下所提供的扭矩就已经到达满负荷扭矩的二分之一，因此磁粉制动器提供的力矩只能在一定范围内。

第三、发热量大。磁粉制动器处于滑差工作状态时，会因摩擦产生大量的热，因而磁粉制动器的应用受其散热能力的限制。

因此，开发一种多回转式执行机构传动效率试验台对电动执行机构传动设计具有重要的指导意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实时检测传动效率的回转式执行机构传动效率测试设备。

解决上述技术问题的技术方案如下：

回转式执行机构传动效率测试设备，包括驱动电机、第一扭矩传感器、执行机构联轴器，驱动电机的输出端与第一扭矩传感器的一端连接，第一扭矩传感器的另一端与执行机构联轴器连接，还包括工作台、主轴、第二扭矩传感器、具有中心孔的车用摩擦盘、对车用摩擦盘进行制动的浮动式卡钳以及供压站，主轴的一端可转动地连接在工作台上，主轴的另一端与第二扭矩传感器的一端连接，第二扭矩传感器的另一端设有滑动式连轴机构，第二扭矩传感器固定在工作台上，所述车用摩擦盘套在主轴上后与主轴固定连接，浮动式卡钳与供压站连接。

进一步地，还包括滑轨、电机工作台、滑移台、第一直线驱动器，滑轨固定在电机工作台上，滑移台滑动配合在滑轨上，所述驱动电机以及第一扭矩传感器分别与滑移台固定连接，第一直线驱动器与滑移台固定连接。

进一步地，所述工作台设有轴承座，在轴承座上安装有第一轴承，所述主轴插入到第一轴承中与第一轴承固定。

进一步地，所述主轴的周面上设有第一轴肩，主轴通过该第一轴肩与第一轴承过盈配合。

进一步地，滑动式连轴机构包括直线驱动器、安装板、第二轴承、第一连轴套，直线驱动器的一端与工作台固定连接，直线驱动器的另一端与安装板固定连接，安装板上设有通孔，第二轴承固定在安装板上的通孔中，第一连轴套的一端通过键与第二扭矩传感器周向固定，且第一连轴套与第二扭矩传感器在轴向形成滑动配合，第一连轴套的另一端穿过第二轴承并与第二轴承紧固。

进一步地，滑动式连轴机构还包括第二连轴套，第二连轴套的一端与扭矩传感器的输入端固定连接，第二连轴套的周面上设有键槽。

进一步地，所述车用摩擦盘的中心孔的孔壁面上设有台阶，所述主轴上设有第二轴肩，该第二轴肩通过螺钉与台阶紧固。

进一步地，所述供压站为液压站或气压站。

本发明通过分别在回转式执行机构输入端、输出端增加扭矩传感器，在输出端增加车用摩擦盘及浮动式卡钳，通过供压站为浮动式卡钳提供压力，以提供不同大小的卡钳摩擦制动力，最终通过PLC测试软件读出电动执行机构输入端实时力矩、输出端实时力矩，并自动计算实时传动效率曲线。通过此次改进，准确地计算出了多回转式电动执行机构实时传动效率，为其传动设计改进提供了准确数据支撑。通过摩擦盘代替磁粉制动器的方式，提高了制动器使用寿命，并大大降低了制动器的制造成本及后期维护成本。另外，通过开放式自冷式设计，也避免了摩擦发热量过大的问题。

附图说明

图1为本发明的一种实施例的结构示意图

图2为图1的俯视图；

图3为本发明中效率测试曲线图；

附图中，1为轴承座，2为第一轴承,3为车用摩擦盘，4为主轴，4a为第一轴肩，4b为第二轴肩，5为工作台，6支柱，7为直线驱动器，8为安装板，9为执行机构测试工装板，10为电动执行机构组件，11为执行机构联轴器，12为第一扭矩传感器，13为连轴套，14为电机安装板，15为驱动电机，16为第一直线驱动器，17为电机工作台，18为长立柱，19为滑轨，20为滑套，21为短立柱，22为第一连轴套，23为键，24为第二轴承，25为第二连轴套，26为第二扭矩传感器，27为固定板，28为浮动式卡钳，29为供压站，30为滑移台。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的回转式执行机构传动效率测试设备，包括输入部分和输出部分，下面对输入部分和输出部分进行详细的说明：

输入部分包括驱动电机15、第一扭矩传感器12、执行机构联轴器11、滑轨19、电机工作台17、滑移台30、第一直线驱动器16。驱动电机15的输出端与第一扭矩传感器12的一端连接，在第一扭矩传感器12的输入端设有连轴套13，第一扭矩传感器12通过连轴套13与驱动机构的输出端固定连接。第一扭矩传感器12的另一端与执行机构联轴器11连接，执行机构联轴器11用于连接被测电动执行机构组件10的输入端。第一扭矩传感器12的电信号输出端与PLC连接。所述滑轨19固定在电机工作台17上，在电机工作台17上连接有支撑工作台的长立柱18和短立柱21，长立柱18可以直接支撑在地基上，短立柱21支撑在检测平台上（检测平台在图中未示出），滑移台30滑动配合在滑轨19上，优选地，滑移台上设置有滑套20，滑移台30通过滑套20与滑轨19滑动配合，第一直线驱动器16与滑移台30固定连接，第一直线驱动器16固定在电机工作台17上，第一直线驱动器优先采用气缸，也可以采用油缸或丝杆机构等直线驱动器。为了增加驱动电机15、第一扭矩传感器12以及执行机构联轴器11的灵活度，所述驱动电机15以及第一扭矩传感器12分别与滑移台30固定连接，驱动电机15通过电机安装板14与滑移台固定，电机安装板的截面呈L形。当第一直线驱动器16的活塞杆伸出时，第一直线驱动器16推动滑移台30向电动执行机构组件10方向移动，最终使执行机构联轴器11与电动执行机构组件10的输入端啮合。

输出部分包括工作台5、主轴4、第二扭矩传感器26、具有中心孔的车用摩擦盘3、对车用摩擦盘3进行制动的浮动式卡钳28以及供压站29。所述工作5包括上台板、下台板以及立柱，上台板和下台板通过立柱连接。主轴4的一端可转动地连接在工作台5上，所述工作台5设有轴承座1，该轴承座通过螺钉固定在工作台5的下台板上，在轴承座1内安装有第一轴承2，所述主轴4插入到第一轴承2中与第一轴承2固定，因为此机构冲击小，第一轴承2采用深沟球轴承，既能支撑主轴4，又能使主轴4灵活转动。。优选地，主轴4的周面上设有第一轴肩4a，主轴4通过该第一轴肩4a与第一轴承2过盈配合，从而使主轴4与第一轴承紧固。主轴4的另一端与第二扭矩传感器26的一端连接，优选地，在主轴4的端部设有孔，第二扭矩传感器26的一端穿过工作台5的上台板后插入到主轴4上的孔中并通过键与主轴4紧固。第二扭矩传感器26固定在工作台5上，优选地，第二扭矩传感器26的外圆周通过一个固定板27与工作台5的上台板固定连接。

第二扭矩传感器26的电信号输出端与PLC连接。第二扭矩传感器26的另一端设有滑动式连轴机构，滑动式连轴机构包括直线驱动器7、安装板8、第二轴承24、第一连轴套22。直线驱动器7优先采用气缸，也可以采用油缸或丝杆机构等直线驱动器。直线驱动器7的一端与工作台5固定连接，优选地，在工作台5上设有支柱6，直线驱动器7固定在支柱6上。直线驱动器7的另一端与安装板8固定连接，安装板8上设有通孔，第二轴承24固定在安装板8上的通孔中，通孔为台阶孔，第二轴承24安装在通孔中后通过该通孔的台阶可以对第二轴承24形成轴向限位。第一连轴套22的一端通过键23与第二扭矩传感器26周向固定，且第一连轴套22与第二扭矩传感器26在轴向形成滑动配合，第一连轴套22的另一端穿过第二轴承24并与第二轴承24紧固，所述键23可以是花键，在第一连轴套22和第二扭矩传感器26的端部均可以设置花键，第一连轴套22上的花键插入到第二扭矩传感器26的端部上的键槽中，以及第二扭矩传感器26上的花键插入到第一连轴套22上的键槽中，从而使得两者在周向上形成固定关系，而沿轴向形成滑动配合的关系。然而，对于第二扭矩传感器26来说，通常是以采购的形式获得的，因此，在采购到的第二扭矩传感器26的端部加工出花键比较繁锁，并且第二扭矩传感器26的扭力输入端部的长度有限，使得第一连轴套22滑动的距离很短。因此，优选的方式是在滑动式连轴机构中还可以增加一个第二连轴套25，第二连轴套25的一端与第二扭矩传感器26的输入端固定连接，第二连轴套25的周面上设有键槽，第一连轴套22与第二连轴套25通过键连接，同样可以使第一连轴套22与第二连轴套25在周向形成紧固，在轴向形成滑动配合，而第二连轴套25只需与第二扭矩传感器26的输入端固定连接即可，这样，通过第二连轴套25简化了在第二扭矩传感器26形成花键的工序，并且又延长了第一连轴套22轴向滑动的距离。

直线驱动器7的活塞杆伸出时，推动安装板8使第二轴承24随安装板8一起运动，由于第二轴承24与第一连轴套22紧固为一体，因此，第二轴承24给予第一连轴套22轴向的作用力，从而使得第一连轴套22向电动执行机构测试组件10的方向移动，最终使第一连轴套22与电动执行机构测试组件10的输出端啮合。

车用摩擦盘3套在主轴4上后与主轴4固定连接，车用摩擦盘3的中心孔的孔壁面上设有台阶，所述主轴4上设有第二轴肩4b，该第二轴肩4b通过螺钉与车用摩擦盘3的台阶紧固。电动执行机构测试组件10与执行机构测试工装板9固定连接，电动执行机构测试组件10输出端与主轴4同心，车用摩擦盘3与主轴4同心，并采用螺钉固定连接，主轴4转动带动车用摩擦盘3回转。

浮动式卡钳28与供压站29连接。所述供压站29为液压站或气压站，由于液压的作用力更大，因此，供压站29优先采用液压站。

本发明的测试过程：

通入电信号，使直线驱动器7向上运动（沿图1所示的方向看），使第一连轴套22沿第二扭矩传感器26的轴向滑动后，与电动执行机构组件10输出端空心轴啮合，控制第一直线驱动器16向左运动，使执行机构联轴器11电动执行机构组件10输入端蜗杆相连，控制驱动电机15低速运转，使电动执行机构组件10输入端及输出端与测试机构同时啮合，测试开始。

通入控制信号使驱动电机15正常运转，驱动电机15带动被测试的电动执行机构10转动，并最终带动整个被测试的电动执行机构10组件空转。手动预设最高油压压力，控制供压站29，开始往浮动式卡钳28中给油，浮动式卡钳28夹紧车用摩擦盘3，产生摩擦力，第一扭矩传感器12、第二扭矩传感器26采集微量扭矩变形量，并通过信号放大器反馈给PLC中的测试软件，PLC中的测试软件转换信号读出输入端、输出端实时扭矩值，并上传数据库，绘制出实时传动效率曲线图。调节供压站29油压，获得不同的输入端、输出端实时扭矩值。

本发明不仅仅局限于上述实施例，可以通过调整输入端、输出端不同联轴器大小，完成不同型号的多回转电动执行机构效率测试。

Claims (8)

1.回转式执行机构传动效率测试设备，包括驱动电机、第一扭矩传感器、执行机构联轴器，驱动电机的输出端与第一扭矩传感器的一端连接，第一扭矩传感器的另一端与执行机构联轴器连接，其特征在于，还包括工作台、主轴、第二扭矩传感器、具有中心孔的车用摩擦盘、对车用摩擦盘进行制动的浮动式卡钳以及供压站，主轴的一端可转动地连接在工作台上，主轴的另一端与第二扭矩传感器的一端连接，第二扭矩传感器的另一端设有滑动式连轴机构，第二扭矩传感器固定在工作台上，所述车用摩擦盘套在主轴上后与主轴固定连接，浮动式卡钳与供压站连接。

2.根据权利要求1所述的回转式执行机构传动效率测试设备，其特征在于：还包括滑轨、电机工作台、滑移台、第一直线驱动器，滑轨固定在电机工作台上，滑移台滑动配合在滑轨上，所述驱动电机以及第一扭矩传感器分别与滑移台固定连接，第一直线驱动器与滑移台固定连接。

3.根据权利要求1所述的回转式执行机构传动效率测试设备，其特征在于：所述工作台设有轴承座，在轴承座上安装有第一轴承，所述主轴插入到第一轴承中与第一轴承固定。

4.根据权利要求3所述的回转式执行机构传动效率测试设备，其特征在于：所述主轴的周面上设有第一轴肩，主轴通过该第一轴肩与第一轴承过盈配合。

5.根据权利要求1所述的回转式执行机构传动效率测试设备，其特征在于：滑动式连轴机构包括直线驱动器、安装板、第二轴承、第一连轴套，直线驱动器的一端与工作台固定连接，直线驱动器的另一端与安装板固定连接，安装板上设有通孔，第二轴承固定在安装板上的通孔中，第一连轴套的一端通过键与第二扭矩传感器周向固定，且第一连轴套与第二扭矩传感器在轴向形成滑动配合，第一连轴套的另一端穿过第二轴承并与第二轴承紧固。

6.根据权利要求5所述的回转式执行机构传动效率测试设备，其特征在于：滑动式连轴机构还包括第二连轴套，第二连轴套的一端与扭矩传感器的输入端固定连接，第二连轴套的周面上设有键槽。

7.根据权利要求1所述的回转式执行机构传动效率测试设备，其特征在于：所述车用摩擦盘的中心孔的孔壁面上设有台阶，所述主轴上设有第二轴肩，该第二轴肩通过螺钉与台阶紧固。

8.根据权利要求1所述的回转式执行机构传动效率测试设备，其特征在于：所述供压站为液压站或气压站。