CN107084699B - 一种单向器空转角试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单向器空转角试验台，属于机械技术领域。它解决了现有的单向器试验台不具备单向器空转角测量功能的问题。本单向器空转角试验台包括机架，机架上设有能做直线运动的直线驱动件以及能转动的扭矩输出件，直线驱动件上设有用于供单向器的输出轴插入并形成周向固定的定位孔，扭矩输出件能够插入到单向器的星轮的中心孔内并形成周向固定，直线驱动件或扭矩输出件上固定有角度位移传感器。本单向器空转角试验台能够对空转角进行测量且测量过程稳定、测量结果准确、适用性广等优点。

Description

一种单向器空转角试验台

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种单向器试验台，尤其涉及一种单向器空转角试验台。

背景技术

起动机单向器是起动机上将电机生产的扭矩传递给飞轮的传动装置，起动机单向器种类繁多，但滚柱式单向器因其结构简单而被广泛应用于中、小型起动机乃至大型起动机中。滚柱式起动机单向器主要包括星轮以及输出轴(输出轴也叫起动齿轮)，输出轴连接在星轮的一端，星轮中心孔的侧壁上设有滚道且在滚道内安装有滚柱与扁簧，滚道具有锥度，可实现输出轴一端与滚柱的分离和楔紧。

对于滚柱式单向器而言，空转角是一项重要技术参数。单向器在理想的楔合过程中，它的结构尺寸要保证满足自锁条件，以此来保证滚柱不会滚动。但是在实际设计及应用的过程中，由于滚柱变形、星轮变形或是滚珠与星轮的接触变形及滚道锥度的原因，导致滚柱会在一定范围内发生滚动，从而使得楔合开始时主动件运动，从动件仍保持静止，形成楔合时的空转角。空转角是滚柱式单向器的普遍现象，满足技术标准的空转角是允许存在的。但是当滚道锥度过大，或是滚柱与星轮之间有变形导致输出轴与星轮啮合不可靠等情况的发生，就会导致空转角超出技术标准，从而容易引起单向器失效或是卡死。

目前，虽然市面上出现了一些能够对单向器进行测量的试验台或是试验装置，利用电机与电磁离合器作为扭矩输出件来驱动单向器转动，但是大部分试验台都仅涉及单向器的正反向扭矩试验，而不具备能够对单向器的空转角进行测量的功能。而在设计过程中，设计人员为了保证单向器的空转角符合技术标准，都是利用公式来预先计算并设计滚道的锥度，以使所可能产生的空转角符合技术标准。但由于实际生产与设计时所预想的理想状态往往存在较大的偏差，因此利用公式计算出结果的方式并不能完全确定出单向器的空转角。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种单向器空转角试验台，所要解决的技术问题是如何对单向器的空转角进行测量。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种单向器空转角试验台，包括机架，机架上设有能做直线运动的直线驱动件以及能转动的扭矩输出件，其特征在于，所述的直线驱动件上设有用于供单向器的输出轴插入并形成周向固定的定位孔，所述的扭矩输出件能够插入到单向器的星轮的中心孔内并形成周向固定，所述的直线驱动件或扭矩输出件上固定有角度位移传感器。

在测量时，将单向器安装在扭矩输出件上，并由扭矩输出件插入到单向器的星轮的中心孔内而使星轮与扭矩输出件之间形成周向固定。接着控制直线驱动件做直线运动向扭矩输出件靠近，以使单向器上的输出轴的端部插入到定位孔内使得输出轴与定位块之间形成周向固定。

然后控制扭矩输出件转动，由于被测量的单向器的星轮与扭矩输出件形成周向固定，单向器的输出轴与定位块形成周向固定而保持不动，若是星轮与输出轴之间无空转角存在，那么星轮也应该是克服扭矩输出件的扭矩保持不动的；而若是星轮与输出轴之间存在空转角，那么星轮就会相对于输出轴产生转动。

在单向器的星轮相对于单向器的输出轴产生转动的过程中，通过固定在扭矩输出件上或直线驱动件上的角度位移传感器来测量被测单向器的星轮相对于输出轴转动的角度位移量，该角度位移量即被测单向器的空转角值，并利用测量到的角度位移量与标准值进行比较，以便于测量人员判断被测单向器的空转角是否超过技术标准的空转角。本单向器空转角试验台利用星轮与输出轴的装配关系，通过扭矩输出件对星轮进行周向固定以及直线驱动件对输出轴进行周向固定，并结合角度位移传感器与扭矩输出件及直线驱动件相配合实现了单向器空转角的测量，并在单向器具有空转角的情况下通过角度位移传感器的测量值可以方便测量人员判断空转角是否满足技术标准，且测量过程比较稳定、测量结果比较准确。

在上述的单向器空转角试验台中，所述的定位孔的内壁上设有用于与单向器的输出轴上的齿相啮合的啮合齿，所述的扭矩输出件上设有用于与单向器的星轮的中心孔内壁上的齿相啮合的连接齿。

单向器的星轮的中心孔内壁上具有齿，扭矩输出件插入到单向器的星轮的中心孔内，并通过连接齿与星轮的中心孔内壁上的齿相啮合而使星轮与扭矩输出件形成周向固定。同样的，单向器的输出轴是带有齿的，当直线驱动件向单向器的输出轴靠近并使输出轴插入到定位孔内时，通过啮合齿与输出轴上的齿相啮合而与定位块形成周向固定而保持固定不动。最后再配合上角度位移传感器就可以实现空转角的测量。

在上述的单向器空转角试验台中，所述的机架上固定有固定杆，固定杆上固定有固定板且固定板沿固定杆的轴向位置可调，固定板位于啮合齿与连接齿之间，且在固定板上具有与连接齿正对的让位孔。

本单向器空转角试验台可为立式也可为卧式，此处以立式为例，为了防止单向器在测量过程中出现轴向窜动，可通过套设在固定杆上的固定板对单向器进行轴向限位。具体方式是这样的：根据星轮的上端面来调整位于固定板的位置，使固定板的下端面抵靠在星轮的上端面上，单向器的输出轴从固定板上的让位孔穿过，然后将固定板重新定位，这样一来单向器的位置就被锁死而防止轴向窜动。

通过固定板与锁紧螺母的配合实现了单向器的轴向限位，保证了单向器空转角测量的稳定性与准确性。

在上述的单向器空转角试验台中，所述的固定杆上具有螺纹连接段，固定板套接在螺纹连接段上，且螺纹连接段上在固定板的两侧分别螺纹连接有锁紧螺母。

利用两个锁紧螺母分别旋紧而将固定板夹紧固定在固定杆上，同样的也是因为锁紧螺母的存在使得固定板的位置可以根据被测量单向器的规格而进行调节。当被测量单向器的规格变化时，将位于固定杆外侧的锁紧螺母旋下，并根据被测量单向器的星轮端面的位置来移动固定板，然后再将两个锁紧螺母分别旋紧进行固定板的定位即可。通过两个锁紧螺母的配合实现了固定板位置的可调以及位置调节后的定位，提高了适用性，保证了测量各种规格单向器的空转角时的稳定性与准确性。

在上述的单向器空转角试验台中，所述的直线驱动件上设有有固定块以及定位块，定位孔设于定位块上，固定块上从固定块与连接齿相对的一侧开设有连接孔，定位块位于连接孔内并与固定块形成周向固定，所述的固定块与连接齿相对的一侧面上通过紧固件连接有环形挡板。

单向器的规格不同时，单向器的输出轴的外径也是不同的，因此为了对不同规格的单向器的输出轴都能够进行定位，在直线驱动件上连接固定块，将定位块设置在固定块的连接孔内形成周向固定，并利用环形挡板对定位块进行限制，这种方式实际上形成了可更换定位块的结构。

当被测单向器的规格改变时，将环形挡板从固定块上拆下，然后将定位块取下，再根据所需被测单向器的规格来选择具有与该单向器的输出轴外径相配的定位孔的定位块，然后将该定位块装入固定块上的连接孔内，再重新连接上环形挡板将定位块轴向限位在连接孔内即可。通过这样的结构，使本单向器空转角试验台对不同规格的单向器都能够进行空转角的测量，适用性更广。

在上述的单向器空转角试验台中，所述的连接孔内设有弹性缓冲件，所述的定位块在弹性缓冲件的弹力作用下抵靠在环形挡板上。

由于定位块是通过气缸的活塞杆推出而压向单向器的输出轴进行配合的，而且定位块与单向器的输出轴又是通过输出轴插入到定位孔内并与啮合齿相啮合形成连接的，因此对于定位块上的啮合齿在装配时的要求会比较高。

为了降低装配要求，通过在连接孔内设置弹性缓冲件，弹性缓冲件的弹力作用在定位块上，那么即使当单向器的输出轴外的齿刚开始并不与啮合齿完全啮合，但是在输出轴插入的过程中，弹性缓冲件的弹力会通过定位块作用在输出轴上，而使输出轴在轴向移动的同时发生周向转动，从而使输出轴与定位孔完全正对啮合。弹性缓冲件的设置使得本单向器空转角试验台在定位单向器时变得更加方便，且定位精度高，这也同时保证了测量的精确性。

在上述的单向器空转角试验台中，所述的弹性缓冲件为板状弹片。

在上述的单向器空转角试验台中，作为另一种技术方案，所述的弹性缓冲件为蝶形弹簧。

无论是采用板状弹片或是蝶形弹簧，都能够将弹力作用在定位块上以使输出轴在轴向移动的同时发生周向转动，来保证输出轴与定位孔完全正对啮合。

在上述的单向器空转角试验台中，所述的扭矩输出件包括联轴器与传动轴，所述的传动轴设置在机架上且能够相对于机架转动，所述的连接齿位于传动轴的一端，角度位移传感器固定在传动轴上，所述的传动轴的另一端插入到联轴器的其中一个连接端内，所述的传动轴外侧具有挡肩，所述的传动轴与联轴器通过穿过挡肩并插入联轴器内的紧固件相固定。

单向器的规格不同时，单向器的星轮上的中心孔的孔径也是不同的，因此为了对不同规格的单向器的星轮都能够进行定位，利用紧固件来固定联轴器与传动轴，实际上使传动轴也形成了可拆卸的结构。

当被测单向器的规格改变时，将固定用的紧固件旋下，然后将传动轴从联轴器上拔下，再更换上具有与该单向器的星轮中心孔的孔径相配的传动轴，然后再重新利用紧固件将传动轴与联轴器相固定即可。通过与定位块可更换的结构相配合，使本单向器空转角试验台对不同规格的单向器都能够进行空转角的测量，适用性更广。

在上述的单向器空转角试验台中，所述的传动轴的轴线与定位孔的轴线共线。

由于单向器的装配精度很高，装配好后的单向器的输出轴轴线与星轮上的中心孔的中心线是共线的，因此为了使单向器能够通过传动轴与定位块实现精确定位以保证空转角的准确测量，需要将传动轴的轴线与定位孔的轴线设置为共线。

与现有技术相比，本单向器空转角试验台通过气缸、定位块、传动轴、电磁离合器以及角度位移传感器的配合实现了单向器空转角的测量，并在单向器具有空转角的情况下方便测量人员判断空转角是否满足技术标准，且测量过程比较稳定、测量结果比较准确。

另外，通过对定位块以及传动轴的更换，使本单向器空转角试验台对不同规格单向器的空转角均能够进行测量，适用性更广，实用价值更高。

附图说明

图1是本单向器空转角试验台的正视局部剖视图。

图2是图1中的局部放大图。

图3是图2中定位块处的放大图。

图4是本单向器空转角试验台的侧视局部剖视图。

图中，1、机架；2、直线驱动件；3、电机；4、电磁离合器；5、传动轴；5a、连接齿；5b、挡肩；6、定位块；6a、定位孔；6b、啮合齿；7、角度位移传感器；8、固定杆；8a、螺纹连接段；9、固定板；9a、让位孔；10、锁紧螺母；11、固定块；11a、连接孔；12、环形挡板；13、紧固件；14、弹性缓冲件；15、联轴器；16、联结块；17、静态扭矩传感器；18、扳手；19、减速机；20、上板；21、下板；22、电控箱；23、电流控制箱；24、仪表板；25、单向器；25a、星轮；25b、输出轴；26、扭矩输出件。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2、图3和图4所示，一种单向器空转角试验台，包括机架1，机架1上端具有上板20，上板20上固定有直线驱动件2，直线驱动件2为气缸，气缸的活塞杆向下穿过上板20，且在气缸的活塞杆端部连接有联结块16，联结块16通过固定在机架1上的扳手18而与机架1形成固连，联结块16的下端固定有静态扭矩传感器17，静态扭矩传感器17的下端固连有固定块11。固定块11上贯设有连接孔11a，连接孔11a内嵌设有定位块6，连接孔11a是非圆形孔，定位块6的外型与连接孔11a的形状相同，定位孔6a由此与固定块11形成周向固定，定位块6的中心处具有定位孔6a，定位孔6a的内壁上具有啮合齿6b。固定块11的下端通过紧固件13连接有环形挡板12，且定位块6的下端面抵靠在环形挡板12的上端面上。由于直线驱动件2是用来实现定位块6的直线运动的，因此除了气缸外，还可以选择推杆电机作为直线驱动件2使用，采用推杆电机也能够实现定位块6的直线运动。

固定块11内还设有弹性缓冲件14，弹性缓冲件14作用在定位块6的上端，且在弹性缓冲件14的弹力作用下使得定位块6的下端面顶在环形挡板12的上端面上。在本实施例中，弹性缓冲件14为板状弹片，当然，除了板状弹片外，还可以采用蝶形弹簧等作为弹性缓冲件14使用。

如图1所示，机架1下端固定有扭矩输出件26，扭矩输出件26从下至上依次包括电机3、电磁离合器4以及减速机19，电机3的输出轴与电磁离合器4的输入轴通过联轴器15相连接，电磁离合器4的输出轴与减速机19的输入轴通过联轴器15相连接。机架1上设有下板21，扭矩输出件26还包括设置在下板21上且能够转动的传动轴5，传动轴5的轴线与连接孔11a的中心线共线。传动轴5的下端与减速机19的输出轴通过联轴器15相连接，传动轴5的下端插入到联轴器15的上连接端内，传动轴5外侧具有挡肩5b，传动轴5与联轴器15通过穿过挡肩5b并插入联轴器15内的紧固件13相固定，传动轴5的上端外侧具有连接齿5a，传动轴5上固定有角度位移传感器7。

如图2所示，下板21上靠近传动轴5处固定有固定杆8，固定杆8的上端为螺纹连接段8a，螺纹连接段8a上螺纹连接有两个锁紧螺母10，固定杆8上套设有固定板9，固定板9位于两个锁紧螺母10之间，且在固定板9上具有与传动轴5的上端部正对的让位孔9a。

如图1所示，机架1上还设有电控箱22、电流控制箱23以及仪表板24，电机3采用Y系列三相电机3，电流控制箱23用于向电机3输出峰值，电控箱22用于设定电磁离合器4的输出扭矩，仪表板24用于显示静态扭矩传感器17以及角度位移传感器7的测量值。

如图2所示，在测量时，将单向器25安装在传动轴5上，单向器25与传动轴5的配合是通过单向器25的星轮25a上的孔与传动轴5上端的连接齿5a实现的，使得星轮25a与传动轴5之间形成周向固定。为了防止单向器25在测量过程中出现轴向窜动，可通过套设在固定杆8上的固定板9对单向器25进行轴向限位。具体方式是这样的：根据星轮25a的上端面来调整位于固定板9下方的锁紧螺母10的位置，使固定板9的下端面抵靠在星轮25a的上端面上，单向器25的输出轴25b从固定板9上的让位孔9a穿过，然后将位于固定板9上方的锁紧螺母10向下旋紧，从而将固定板9锁紧，这样一来单向器25的位置就被锁死而防止轴向窜动。

接着控制气缸的活塞杆向下推出，使得单向器25上的输出轴25b的上端插入到定位块6中心处的连接孔11a内，单向器25的输出轴25b上是带有齿的，那么输出轴25b上端上的齿会与连接孔11a内壁上的啮合齿6b啮合在一起，使得输出轴25b与定位块6之间形成周向固定。在输出轴25b插入到定位块6上的定位孔6a的过程中，可能会出现定位孔6a内壁上的啮合齿6b的角度与输出轴25b上的齿的角度不正对的问题，通过在连接孔11a内设置弹性缓冲件14，弹性缓冲件14的弹力作用在定位块6上，那么即使当单向器25的输出轴25b外的齿刚开始并不与啮合齿6b完全啮合，但是在输出轴25b插入的过程中，弹性缓冲件14的弹力会通过定位块6作用在输出轴25b上，而使输出轴25b在轴向移动的同时发生周向转动，从而使输出轴25b与定位孔6a完全正对啮合。

另外，当被测单向器25的规格不同时，单向器25的输出轴25b的外径也是不同的，因此为了对被测单向器25的输出轴25b能够更好地进行定位，可以选择对定位块6进行更换。具体的更换方式是这样的：当被测单向器25的规格改变时，将环形挡板12从固定块11上拆下，然后将定位块6取下，再根据所需被测单向器25的规格来选择具有与该单向器25的输出轴25b外径相配的定位孔6a的定位块6，然后将该定位块6装入固定块11上的连接孔11a内，再重新连接上环形挡板12将定位块6轴向限位在连接孔11a内即可。同样的，单向器25的星轮25a的中心孔的孔径也会因为规格的不同而不同，那么将固定用的紧固件13旋下，然后将传动轴5从联轴器15上拔下，再更换上具有与该单向器25的星轮25a中心孔的孔径相配的传动轴5，然后再重新利用紧固件13将传动轴5与联轴器15相固定即可。通过这样的结构，使本单向器空转角试验台对不同规格的单向器25都能够进行很好地定位。

单向器25定位好后，然后控制电机3启动，电机3的输出轴25b通过联轴器15带动电磁离合器4工作并最终通过传动轴5输出扭矩。由于被测量的单向器25的星轮25a与传动轴5形成周向固定，单向器25的输出轴25b与定位块6形成周向固定而保持不动，若是星轮25a与输出轴25b之间无空转角存在，那么星轮25a也应该是带着传动轴5保持不动的；而若是星轮25a与输出轴25b之间存在空转角，那么星轮25a就会相对于输出轴25b产生转动。

在单向器25的星轮25a相对于单向器25的输出轴25b产生转动的过程中，通过固定在传动轴5上的角度位移传感器7来测量被测单向器25的角度位移量，该角度位移量即单向器25的空转角值，并利用测量到的角度位移量与标准值进行比较，以便于测量人员判断被测单向器25的空转角是否超过技术标准的空转角。

除了对单向器的空转角进行测量外，本单向器空转角试验台还可以对单向器25的正、反向扭矩进行测量。当传动轴5带动星轮25a相对于输出轴25b转动至与空转角相对应的角度位移后，星轮25a会与输出轴25b楔合在一起。在星轮25a与输出轴25b楔合在一起的情况下，传动轴5仍然会向星轮25a输出扭矩，但由于固定块11与联结块16之间固定有静态扭矩传感器17，而联结块16又通过扳手18与机架1形成固连，因此传动轴5及星轮25a以及输出轴25b均不转动，且施加在星轮25a上的扭矩会被静态扭矩传感器17所检测。该过程为单向器25的正向扭矩试验。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种单向器空转角试验台，包括机架（1），机架（1）上设有能做直线运动的直线驱动件（2）以及能转动的扭矩输出件（26），其特征在于，所述的直线驱动件（2）上设有用于供单向器（25）的输出轴（25b）插入并形成周向固定的定位孔（6a），定位孔（6a）的内壁上设有用于与单向器（25）的输出轴（25b）上的齿相啮合的啮合齿（6b），所述的扭矩输出件（26）能够插入到单向器（25）的星轮（25a）的中心孔内并形成周向固定，直线驱动件（2）上设有固定块（11）以及定位块（6），定位孔（6a）设于定位块（6）上，固定块（11）上从固定块（11）与扭矩输出件（26）相对的一侧开设有连接孔（11a），定位块（6）位于连接孔（11a）内并与固定块（11）形成周向固定，所述的固定块（11）与扭矩输出件（26）相对的一侧面上通过紧固件（13）连接有环形挡板（12），连接孔（11a）内设有弹性缓冲件（14），所述的定位块（6）在弹性缓冲件（14）的弹力作用下抵靠在环形挡板（12）上，所述的直线驱动件（2）或扭矩输出件（26）上固定有角度位移传感器（7）。

2.根据权利要求1所述的单向器空转角试验台，其特征在于，所述的扭矩输出件（26）上设有用于与单向器（25）的星轮（25a）的中心孔内壁上的齿相啮合的连接齿（5a）。

3.根据权利要求2所述的单向器空转角试验台，其特征在于，所述的机架（1）上固定有固定杆（8），固定杆（8）固定有固定板（9）且固定板（9）沿固定杆（8）的轴向位置可调，固定板（9）位于啮合齿（6b）与连接齿（5a）之间，且在固定板（9）上具有与连接齿（5a）正对的让位孔（9a）。

4.根据权利要求3所述的单向器空转角试验台，其特征在于，所述的固定杆（8）上具有螺纹连接段（8a），固定板（9）套接在螺纹连接段（8a）上，且螺纹连接段（8a）上在固定板（9）的两侧分别螺纹连接有锁紧螺母（10）。

5.根据权利要求1所述的单向器空转角试验台，其特征在于，所述的弹性缓冲件（14）为板状弹片。

6.根据权利要求1所述的单向器空转角试验台，其特征在于，所述的弹性缓冲件（14）为蝶形弹簧。

7.根据权利要求2或3所述的单向器空转角试验台，其特征在于，所述的扭矩输出件（26）包括联轴器（15）与传动轴（5），所述的传动轴（5）设置在机架（1）上且能够相对于机架（1）转动，所述的连接齿（5a）位于传动轴（5）的一端，角度位移传感器固定在传动轴（5）上，所述的传动轴（5）的另一端插入到联轴器（15）的其中一个连接端内，所述的传动轴（5）外侧具有挡肩（5b），所述的传动轴（5）与联轴器（15）通过穿过挡肩（5b）并插入联轴器（15）内的紧固件（13）相固定。

8.根据权利要求7所述的单向器空转角试验台，其特征在于，所述的传动轴（5）的轴线与定位孔（6a）的轴线共线。