CN107435711B - 一种高效自主加载齿轮跑合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效自主加载齿轮跑合装置，包括一固定支架，固定支架上包括有至少一组齿轮跑合单元，齿轮跑合单元包括有小齿轮轴系和大齿轮轴系，小齿轮轴系和大齿轮轴系相互平行设置，且小齿轮轴系与大齿轮轴系相啮合；大齿轮系的其中一大齿轮上设置有齿轮加载装置，用于小齿轮系与大齿轮系之间啮合力的施加；齿轮加载装置包括有：大齿轮转接块，固定在大齿轮轴系的大齿轮上，并沿其径向设置；大齿轮轴转接块，固定在大齿轮轴系的大齿轮轴上，并沿其径向设置，且与大齿轮转接块垂直；大齿轮轴转接块上还连接有一转接块，转接块与大齿轮转接块平行；加载螺杆，连接大齿轮转接块与转接块。

Description

一种高效自主加载齿轮跑合装置

技术领域

本发明涉及齿轮跑合装置设计技术领域，具体涉及一种高效自主加载齿轮跑合装置。

背景技术

齿轮加载跑合装置主要用于齿轮最终装入机械系统前的齿面磨合、固体润滑齿轮表面镀覆前的齿面磨合以及齿轮加载寿命试验等。

为实现齿轮加载，传统的齿轮跑合装置一般在齿轮输出端安装扭矩加载装置，如磁粉制动器、加载电机等。上述加载方式中，为确保齿轮运转过程中负载扭矩加载的准确性，还需在齿轮输出端与扭矩加载装置传动链之间串联扭矩传感器，对加载扭矩进行监测并调整加载装置的输出力矩，为确保力矩加载精度，必要时还需对加载装置进行力矩闭环控制。当齿轮跑合所需负载力矩较大时，传统齿轮跑合装置会在齿轮输出端安装增速器，齿轮输入端安装减速器，降低驱动电机和加载装置的输出力矩要求。

综上所述，传统的齿轮跑合装置一般采用外部设备加载的方式实现齿面加载，存在的不足之处是整个加载装置的传动链长、所需的安装空间大、系统复杂程度高；另外，传统的齿轮跑合装置一般一次只能跑合一对齿轮，若需同时跑合多对齿轮，则需进一步提高系统复杂度，并且驱动和加载系统的输出力矩要求将成倍提高，在需要较多齿轮试验子样数以及批量跑合要求下，传统的齿轮跑合装置效率较低，试验所需的经济成本较高。

发明内容

针对背景技术中提出的问题，本发明提供了一种高效自主加载齿轮跑合装置，包括一固定支架，所述固定支架上包括有至少一组齿轮跑合单元，所述齿轮跑合单元包括有小齿轮轴系和大齿轮轴系，所述小齿轮轴系和所述大齿轮轴系相互平行设置，且所述小齿轮轴系与所述大齿轮轴系相啮合；所述大齿轮系的其中一大齿轮上设置有齿轮加载装置，用于所述小齿轮系与所述大齿轮系之间啮合力的施加；所述齿轮加载装置包括有：

大齿轮转接块，固定在所述大齿轮轴系的大齿轮上，并沿其径向设置；

大齿轮轴转接块，固定在所述大齿轮轴系的大齿轮轴上，并沿其径向设置，且与所述大齿轮转接块垂直；所述大齿轮轴转接块上还连接有一转接块，所述转接块与所述大齿轮转接块平行；

加载螺杆，连接所述大齿轮转接块与所述转接块。

较佳地，所述加载螺杆连接所述大齿轮转接块与所述转接块，且一端通过加载螺母拧紧，所述加载螺杆上还套设有一叠簧组件，所述叠簧组件位于所述加载螺母与所述连接块之间。

较佳地，所述大齿轮轴系包括有输入端大齿轮、加载端大齿轮和大齿轮轴，所述大齿轮轴可转动的安装在所述固定支架上，所述输入端大齿轮固定在所述小齿轮轴上，所述加载端大齿轮可转动的安装在所述大齿轮轴上；所述加载装置安装在所述加载端大齿轮上。

较佳地，所述输入端大齿轮和所述加载端大齿轮的齿数、模数均相同。

较佳地，所述小齿轮轴系包括有输入端小齿轮、加载端小齿轮和小齿轮轴，所述小齿轮轴可转动安装在所述固定支架上，所述输入端小齿轮和所述加载端小齿轮同轴固定在所述小齿轮轴上；所述输入端小齿轮与所述输入端大齿轮啮合，所述加载端小齿轮与所述加载端大齿轮啮合。

较佳地，所述输入端小齿轮和所述加载端小齿轮的齿数、模数以及与所述小齿轮轴之间的安装方式均相同。

较佳地，所述高效自主加载齿轮跑合装置包括有两组或两组以上的所述齿轮跑合单元，相邻两所述齿轮跑合单元之间的小齿轮轴通过联轴器相连。

较佳地，所述齿轮跑合单元的径向方向上还布置有与之啮合的另一个大齿轮轴系。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本发明提供的高效自主加载齿轮跑合装置，加载装置直接布置在大齿轮轴系的一大齿轮上，从而使得在相互啮合的齿轮副之间通过内力自主加载，在不显著增加传动系统输出能力和系统复杂程度的前提下，无需外部加载模块，可同时驱动多对齿轮副进行加载跑合试验；本发明解决了传统齿轮跑合装置传动链长、系统复杂以及试验效率较低等问题，具有系统简洁、结构紧凑、试验效率高以及经济性好等优点；

而且，该齿轮跑合装置所需驱动力小，便于实现多组齿轮同时进行加载跑合，提高了设备的利用率，缩短了试验时间，降低了试验成本。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明提供的自主加载齿轮跑合装置的立体结构示意图主视图；

图2为本发明提供的自主加载齿轮跑合装置的主视图；

图3为本发明提供的自主加载齿轮跑合装置的剖视图；

图4为本发明提供的自主加载跑合装置的扩展原理图。

符号说明：1-加载小齿轮、2-加载大齿轮、3-大齿轮转接件、4-加载螺杆、5-叠簧组件、6-加载螺母、7-转接块、8-大齿轮轴转接件、9-固定支架、10-输入端小齿轮、11-小齿轮轴、12-平键、13-输入端大齿轮、14-大齿轮轴、15-滚动轴承。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

实施例1

参照图1-4，本发明提供了一种高效自主加载齿轮跑合装置，包括一固定支架9，固定支架9上包括有至少一组齿轮跑合单元，齿轮跑合单元包括有小齿轮轴系和大齿轮轴系，小齿轮轴系和大齿轮轴系相互平行设置，且小齿轮轴系与大齿轮轴系相啮合；大齿轮系的其中一大齿轮上设置有齿轮加载装置，用于小齿轮系与大齿轮系之间啮合力的施加；齿轮加载装置包括有大齿轮转接块3、大齿轮轴转接块8和加载螺杆4，大齿轮转接块3固定在大齿轮轴系的大齿轮上，并沿其径向设置；大齿轮轴转接块8固定在大齿轮轴系的大齿轮轴上，并沿其径向设置，且与大齿轮转接块3垂直；大齿轮轴转接块8上还连接有一转接块7，转接块7与大齿轮转接块3平行；加载螺杆4连接大齿轮转接块3与转接块7。

其中，小齿轮轴系的小齿轮轴的输入端连接驱动装置(例如驱动电机)，同时在齿轮加载装置的共同作用下，从而带动整个齿轮跑合装置实现跑合。

其中，该高效自主加载齿轮跑合装置在本实施例中只包括有一组齿轮跑合单元，当然在其他实施例也可进行轴向扩展，包括有多组齿轮跑合单元，也可进行扩展，此处不做限制。

本发明提供的高效自主加载齿轮跑合装置，加载装置直接布置在大齿轮轴系的一大齿轮上，从而使得在相互啮合的齿轮副之间通过内力自主加载，在不显著增加传动系统输出能力和系统复杂程度的前提下，无需外部加载模块，可同时驱动多对齿轮副进行加载跑合试验；本发明解决了传统齿轮跑合装置传动链长、系统复杂以及试验效率较低等问题，具有系统简洁、结构紧凑、试验效率高以及经济性好等优点；而且，该齿轮跑合装置所需驱动力小，便于实现多组齿轮同时进行加载跑合，提高了设备的利用率，缩短了试验时间，降低了试验成本。

在本实施例中，小齿轮轴系包括有输入端小齿轮10、加载端小齿轮1和小齿轮轴11；小齿轮轴11可转动在固定支架9上，具体的小齿轮轴11通过滚动轴承15等方式安装在固定支架9上；输入端小齿轮10和加载端小齿轮1同轴固定在小齿轮轴上，具体通过平键12等方式固定在下齿轮轴11上。

其中，输入端小齿轮10和加载端小齿轮1的齿数、模数以及与小齿轮轴11之间的安装方式均相同。

在本实施例中，大齿轮轴系包括有有输入端大齿轮13、加载端大齿轮2和大齿轮轴14；大齿轮轴14可转动的安装在固定支架9上，具体的大齿轮轴14通过滚动轴承15等方式安装在固定支架9上；输入端大齿轮13固定在小齿轮轴14上，具体的通过平键12等方式实现固定连接；加载端大齿轮2可转动的安装在大齿轮轴上，具体的通过滚动轴承15等方式实现滚动连接；输入端小齿轮12与输入端大齿轮13相啮合，加载端小齿轮1与加载端大齿轮2相啮合。

其中，输入端大齿轮13和加载端大齿轮2的齿数、模数均相同。

在本实施例中，加载装置安装在加载端大齿轮2上。具体的，大齿轮转接块3固定在加载端大齿轮2上，并沿加载端大齿轮2的径向设置；大齿轮轴转接块8固定在大齿轮轴14上，并沿大齿轮轴14的径向设置，且大齿轮轴转接块8与大齿轮转接块3相互垂直。

在本实施例中，加载螺杆4连接大齿轮转接块3与转接块7，且一端通过加载螺母6拧紧，加载螺杆4上还套设有一叠簧组件5，叠簧组件5位于加载螺母6与连接块之间，拧紧加载螺母6压缩叠簧组件5；控制叠簧组件5轴向压缩量或拧紧力矩，使加载螺杆4分别对加载大齿轮2和大齿轮轴14之间施加相对作用力，最终使两对相互啮合的齿轮副之间均产生啮合力，通过外部驱动设备驱动小齿轮轴转动，可实现两对齿轮副在设定的载荷下进行加载跑合。

本发明采用叠簧组件进行内部自主加载，无需外部加载设备，设计方案简单可靠，结构紧凑。

下面就本实施例提供的高效自主加载齿轮跑合装置的工作原理作进一步的说明:

对齿面进行加载时，采用扳手拧紧加载螺母6，叠簧组件5被压缩，加载螺杆4受到轴向拉力，从而实现各齿轮副啮合力的加载，各齿轮的受力方向如图4所示；

其中，加载螺杆4对加载大齿轮2产生顺时针方向扭矩(参照方向为图2的主视方向，下同)，加载螺杆4对大齿轮轴14产生逆时针方向扭矩；根据力矩传递原理，与加载大齿轮2啮合的加载小齿轮1受到逆时针方向扭矩，与大齿轮轴14固定安装的输入端大齿轮13受到逆时针方向扭矩，与输入端大齿轮13啮合的输入端小齿轮10受到顺时针方向扭矩；

最终在加载大齿轮2与加载小齿轮1、输入端大齿轮12与输入端小齿轮10之间的齿面产生啮合力，而大齿轮轴14和小齿轮轴11的两端均分别受到两个大小相同但方向相反的扭矩，处于受力平衡状态，在外部驱动设备驱动小齿轮轴11的输入端时，整个齿轮跑合装置开始运转；

由于叠簧组件在工作范围内压缩量与对其施加的轴向压缩力呈一一对应关系，因此可以通过控制叠簧组件的轴向压缩量来控制作用在加载螺杆4上的轴向拉力大小；根据加载螺杆中心处加载大齿轮2上的半径大小，最终可以控制施加到各啮合齿面的载荷；当然，在其他实施例中，若对齿轮加载力矩精度要求不高，也可以通过定力扳手控制加载螺母6的拧紧力矩，由力矩与轴向力的换算公式，粗略控制施加在加载螺杆4上的轴向拉力。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上进行的修改。

如图4中所示，在实施例1的基础上齿轮跑合装置可以进行径向扩展和轴向扩展，在条件允许下，可以同时进行径向扩展和轴向扩展。

径向扩展：可以在小齿轮轴系的径向方向，再布置一组或多组大齿轮轴系，该扩展的大齿轮轴系及其安装方式与实施例1中所述的大齿轮轴系完全相同，此时每个小齿轮同时与两个或以上的大齿轮进行啮合，每个啮合部位的载荷相同。

综上，本发明提供的齿轮跑合装置采用内部螺杆加载、叠簧组件加载的方式对啮合齿轮副进行加载，确保各齿面加载的同时，又使整个装置自身处于平衡状态。因此，采用外部驱动设备驱动齿轮跑合装置时，所需的驱动力为各齿轮副在齿面啮合过程中的摩擦力，而普通单级齿轮传动效率一般在95％以上，即由齿面摩擦力产生的驱动力矩一般不超过齿轮实际传递扭矩的5％。在实施例1中，两对齿轮副啮合，所需外部驱动力矩不超过齿轮副实际传递力矩的10％；在实施例2中，同时跑合6对齿轮副，所需外部驱动力矩不超过齿轮副实际传递力矩的30％。而传统齿轮跑合装置，跑合一对齿轮副时，所需外部驱动力矩为实际齿轮副传递力矩，若需同时跑合多对齿轮，相应的外部驱动力矩也将成倍增长。

本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施案例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (8)

1.一种高效自主加载齿轮跑合装置，包括一固定支架，所述固定支架上包括有至少一组齿轮跑合单元，所述齿轮跑合单元包括有小齿轮轴系和大齿轮轴系，所述小齿轮轴系和所述大齿轮轴系相互平行设置，且所述小齿轮轴系与所述大齿轮轴系相啮合；所述大齿轮轴系的其中一大齿轮上设置有齿轮加载装置，用于所述小齿轮轴系与所述大齿轮轴系之间啮合力的施加；其特征在于，所述齿轮加载装置包括有：

大齿轮转接块，固定在所述大齿轮轴系的大齿轮上，并沿其径向设置；

大齿轮轴转接块，固定在所述大齿轮轴系的大齿轮轴上，并沿其径向设置，且与所述大齿轮转接块垂直；所述大齿轮轴转接块上还连接有一转接块，所述转接块与所述大齿轮转接块平行；

加载螺杆，连接所述大齿轮转接块与所述转接块。

2.根据权利要求1所述的高效自主加载齿轮跑合装置，其特征在于，所述加载螺杆的一端通过加载螺母拧紧，所述加载螺杆上还套设有一叠簧组件，所述叠簧组件位于所述加载螺母与所述转接块之间。

3.根据权利要求1所述的高效自主加载齿轮跑合装置，其特征在于，所述大齿轮轴系包括有输入端大齿轮、加载端大齿轮和大齿轮轴，所述大齿轮轴可转动的安装在所述固定支架上，所述输入端大齿轮固定在所述大齿轮轴上，所述加载端大齿轮可转动的安装在所述大齿轮轴上；所述加载装置安装在所述加载端大齿轮上。

4.根据权利要求3所述的高效自主加载齿轮跑合装置，其特征在于，所述输入端大齿轮和所述加载端大齿轮的齿数、模数均相同。

5.根据权利要求3所述的高效自主加载齿轮跑合装置，其特征在于，所述小齿轮轴系包括有输入端小齿轮、加载端小齿轮和小齿轮轴，所述小齿轮轴可转动安装在所述固定支架上，所述输入端小齿轮和所述加载端小齿轮同轴固定在所述小齿轮轴上；所述输入端小齿轮与所述输入端大齿轮啮合，所述加载端小齿轮与所述加载端大齿轮啮合。

6.根据权利要求5所述的高效自主加载齿轮跑合装置，其特征在于，所述输入端小齿轮和所述加载端小齿轮的齿数、模数以及与所述小齿轮轴之间的安装方式均相同。

7.根据权利要求1所述的高效自主加载齿轮跑合装置，其特征在于，所述高效自主加载齿轮跑合装置包括有两组或两组以上的所述齿轮跑合单元，相邻两所述齿轮跑合单元之间的小齿轮轴通过联轴器相连。

8.根据权利要求1或7所述的高效自主加载齿轮跑合装置，其特征在于，所述齿轮跑合单元的径向方向上还布置有与之啮合的另一个大齿轮轴系。