CN109520733A - 一种永磁联轴器的加载试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种永磁联轴器的加载试验装置，涉及联轴器技术领域，它包括永磁联轴器、输入端角度编码器、变频电机、输入端转速扭矩传感器、输入轴、输出轴、输出端转速扭矩传感器、电涡流制动器和输出端角度传感器，输入端角度编码器设于变频电机上，变频电机输出端与输入端转速扭矩传感器连接，输入端转速扭矩传感器输出端与输入轴一端连接，输入轴另一端与永磁联轴器连接，永磁联轴器与输出轴一端连接，输出轴与输出端转速扭矩传感器连接，输出端转速扭矩传感器与电涡流制动器连接，电涡流制动器与输出端角度传感器连接。本永磁联轴器的加载试验装置装置结构紧凑、布置形式简单、便于永磁联轴器内外磁体转子的拆装。
Description
技术领域：
本发明涉及联轴器技术领域，具体涉及一种永磁联轴器的加载试验装置。
背景技术：
永磁联轴器是一种非接触式传扭装置，主要依靠内、外磁体间的相互作用力实现传扭。这种联轴器最主要优势在于对输入、输出轴的对中精度要求不高，并能在一定程度上起到隔振的作用，可以实现动态拆装功能。为了保证联轴器具有足够的传扭能力，设计过程中要求永磁联轴器内磁体转子与外磁体转子之间的间隙较小，而较小的间隙增加了其内、外磁体转子的拆装难度。
目前现有的永磁联轴器试验装置无法同时满足永磁联轴器的静态及动态性能试验要求。永磁联轴器的静态试验要求试验装置具备改变内、外磁体转子的静态转角差，并具备测量不同静态转角差对应扭矩值的能力。动态试验要求试验装置可调节永磁联轴器的输入端转速、输出端负载，试验过程中具备测量永磁联轴器的输入端转速与扭矩、输出端转速与扭矩以及输入输出端动态转角差的能力。
且目前现有的试验装置不利于间隙较小的永磁联轴器的拆装，沿径向拆装会导致内、外磁体受磁力作用吸引在一起，不易于分开。沿轴向拆装在无法保证内、外转子位置度的情况下同样会使得内、外磁体受磁力作用吸引在一起。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种永磁联轴器的加载试验装置，它既能进行永磁联轴器静态试验又能进行动态试验，且结构紧凑、便于被试联轴器拆装的永磁联轴器加载试验装置。
本发明采用的技术方案为：一种永磁联轴器的加载试验装置，包括永磁联轴器、输入端角度编码器、变频电机、输入端转速扭矩传感器、输入轴、输出轴、输出端转速扭矩传感器、电涡流制动器和输出端角度传感器，永磁联轴器包括永磁联轴器外转子和永磁联轴器内转子，永磁联轴器外转子内套有永磁联轴器内转子，所述的输入端角度编码器设于变频电机上，变频电机输出端通过尼龙柱销和测扭仪联接法兰与输入端转速扭矩传感器连接，输入端转速扭矩传感器输出端与输入轴一端连接，输入轴另一端与永磁联轴器连接，永磁联轴器输出端与输出轴一端连接，输出轴与输出端转速扭矩传感器连接，输出端转速扭矩传感器输出端与电涡流制动器连接，电涡流制动器通过固定轴连接法兰与输出端角度传感器连接，输出端角度传感器通过固定走连接螺栓固定在固定轴支撑座上。
所述的永磁联轴器、输入端角度编码器、变频电机、输入端转速扭矩传感器、输入轴、输出轴、输出端转速扭矩传感器、电涡流制动器、固定轴连接法兰和输出端角度传感器布置于同一轴线上。
所述的输入端转速扭矩传感器、输入轴、输出轴、输出端转速扭矩传感器和电涡流制动器底端分别与输入端转速扭矩传感器底座、输入轴底座、输出轴底座、输出端转速扭矩传感器底座和负载底座固定连接。
所述的变频电机置于电机支撑座上。
所述的电机支撑座、输入端转速扭矩传感器底座、输入轴底座、输出轴底座、输出端转速扭矩传感器底座和负载底座均通过底座连接键与试验台底座连接。
所述的输入轴上安装手动机构组件，手动机构组件包括手柄、刻度盘、蜗杆、蜗轮、蜗杆轴承、蜗杆轴承座、手动机构支撑座和蜗轮连接螺栓，蜗轮通过蜗轮连接螺栓与输入轴连接，蜗轮与蜗杆相互配合，蜗杆两端通过蜗杆轴承与蜗杆轴承座连接，蜗杆轴承座置于手动机构支撑座上，手动机构支撑座置于输入轴底座上，所述的蜗杆一端与手柄固定连接，蜗杆上设有刻度盘。
所述的输入轴和输出轴的两端均安装传动轴轴承座组件，传动轴轴承座组件包括轴承端盖、调整垫片、螺塞、轴承挡板、传动轴轴承和传动轴轴承座（86），传动轴轴承分别套在输入轴和输出轴的两端，传动轴轴承置于传动轴轴承座上，传动轴轴承座置于输入轴底座上，传动轴轴承两端面分别安装轴承端盖和轴承挡板，传动轴轴承上安装螺塞，传动轴轴承与轴承端盖之间设有调节垫片。
所述的固定轴连接法兰更换为转接轴和弹性联轴器。
本发明的有益效果是：本永磁联轴器的加载试验装置，为永磁联轴器提供一套既可用于静态试验又可用于动态试验的加载试验装置，该装置结构紧凑、布置形式简单、便于永磁联轴器内外磁体转子的拆装。采用本发明专利可以在紧凑的空间内完成永磁联轴器的动、静态性能试验。
附图说明：
图1是本发明静态试验布置图；
图2是本发明动态试验布置图；
图3是本发明永磁联轴器剖面图；
图4是本发明手动机构组件安装时正视图；
图5是本发明手动机构组件安装时侧视图；
图6是本发明手动机构组件拆除时正视图；
图7是本发明手动机构组件拆除时侧视图；
图8是本发明永磁联轴器内转子和永磁联轴器外转子拆装图；
图9是本发明永磁联轴器内转子和永磁联轴器外转子安装图。
具体实施方式：
参照各图，一种永磁联轴器的加载试验装置，包括永磁联轴器、输入端角度编码器30、变频电机40、输入端转速扭矩传感器60、输入轴90、输出轴100、输出端转速扭矩传感器110、电涡流制动器120和输出端角度传感器170，永磁联轴器包括永磁联轴器外转子10和永磁联轴器内转子20，永磁联轴器外转子10内套有永磁联轴器内转子20，所述的输入端角度编码器30设于变频电机40上，变频电机40输出端通过尼龙柱销42和测扭仪联接法兰50与输入端转速扭矩传感器60连接，输入端转速扭矩传感器60输出端与输入轴90一端连接，输入轴90另一端与永磁联轴器连接，永磁联轴器输出端与输出轴100一端连接，输出轴100与输出端转速扭矩传感器110连接，输出端转速扭矩传感器110输出端与电涡流制动器120连接，电涡流制动器120通过固定轴连接法兰130与输出端角度传感器170连接，输出端角度传感器170通过固定走连接螺栓142固定在固定轴支撑座140上。所述的永磁联轴器、输入端角度编码器30、变频电机40、输入端转速扭矩传感器60、输入轴90、输出轴100、输出端转速扭矩传感器110、电涡流制动器120、固定轴连接法兰130和输出端角度传感器170布置于同一轴线上。所述的输入端转速扭矩传感器60、输入轴90、输出轴100、输出端转速扭矩传感器110和电涡流制动器120底端分别与输入端转速扭矩传感器底座65、输入轴底座95、输出轴底座105、输出端转速扭矩传感器底座115和负载底座125固定连接。所述的变频电机40置于电机支撑座45上。所述的电机支撑座45、输入端转速扭矩传感器底座65、输入轴底座95、输出轴底座105、输出端转速扭矩传感器底座115和负载底座125均通过底座连接键与试验台底座160连接。所述的输入轴90上安装手动机构组件70，手动机构组件70包括手柄71、刻度盘72、蜗杆73、蜗轮74、蜗杆轴承75、蜗杆轴承座76、手动机构支撑座77和蜗轮连接螺栓78，蜗轮74通过蜗轮连接螺栓78与输入轴90连接，蜗轮74与蜗杆73相互配合，蜗杆73两端通过蜗杆轴承75与蜗杆轴承座76连接，蜗杆轴承座76置于手动机构支撑座77上，手动机构支撑座77置于输入轴底座95上，所述的蜗杆73一端与手柄71固定连接，蜗杆72上设有刻度盘72。所述的输入轴90和输出轴100的两端均安装传动轴轴承座组件80，传动轴轴承座组件80包括轴承端盖81、调整垫片82、螺塞83、轴承挡板84、传动轴轴承85和传动轴轴承座86，传动轴轴承85分别套在输入轴90和输出轴100的两端，传动轴轴承85置于传动轴轴承座86上，传动轴轴承座86置于输入轴底座95上，传动轴轴承85两端面分别安装轴承端盖81和轴承挡板84，传动轴轴承85上安装螺塞83，传动轴轴承85与轴承端盖81之间设有调节垫片82。所述的固定轴连接法兰130更换为转接轴132和弹性联轴器135。
试验装置中各传动部件通过法兰连接，输入/输出端转速扭矩传感器两端的测扭仪连接法兰50采用尼龙柱销42替代铰制孔螺栓完成连接。固定轴连接法兰130通过固定轴连接螺栓142固连在固定轴支撑座140上，以保证永磁联轴器内转子20始终静止。进行静态试验时，通过转动手柄71带动输入轴90与永磁联轴器外转子10转动一定角度，从而使永磁联轴器外转子10与永磁联轴器内转子20间产生静态转角差，转角差可通过刻度盘72或输入端角度编码器30读取，对应扭矩值通过输入端转速扭矩传感器60读取。
参照图1和图2，永磁联轴器试验加载装置进行动态试验的布置形式与静态试验的布置形式大体相同，区别在于：进行动态试验时需将手动机构组件70拆下，具体拆卸方式见图5；将固定轴连接法兰130拆下替换为转接轴132与弹性联轴器135，分别与电涡流制动器120和输出端角度传感器170连接在一起。进行动态试验时，启动变频电机40与电涡流制动器120，通过变频电机40调节被试联轴器的运转速度，通过电涡流制动器120调节被试联轴器的负载扭矩。永磁联轴器输入端扭矩与转速通过输入端转速扭矩传感器60读取，输出端扭矩与转速通过输入端转速扭矩传感器110读取，永磁联轴器内转子20和永磁联轴器外10转子的动态转角差通过处理输入端角度编码器30与输出端角度传感器170的读数得到。
参照图4和图5，静态试验前需安装手动机构，具体安装方式为将蜗轮74通过蜗轮连接螺栓78与输入轴90固连在一起，可通过薄垫片适当调整手动机构支撑座77高度保证蜗杆73与蜗轮74有较好的啮合位置，转动手柄71时蜗杆73和蜗轮74应随之转动，手柄71转动角度可直接从刻度盘72上读取。动态试验前需拆除手动机构，参照图6和图7，具体拆装方式为将手柄71、刻度盘72、蜗杆73、蜗轮74、蜗杆轴承75和蜗杆轴承座76作为一个整体从手动机构支撑座77上拆下，蜗轮74及手动机构支撑座77保持在静态试验位置不动，试验过程中蜗轮74和手动机构支撑座77不会干涉到试验装置的动态运转。
输入轴90和输出轴100两端各装配两个传动轴轴承座组件80，轴承座组件80主要由轴承端盖81、调整垫片82、螺塞83、轴承挡板84、传动轴轴承85、传动轴轴承座86组成。传动轴轴承85为深沟球轴承最佳，润滑方式为脂润滑，试验时无需通润滑油，只需定期通过螺塞83向传动轴轴承85内注入润滑脂即可。传动轴轴承85间隙可通过调整垫片82调整。
参照图8和图9，拆装永磁联轴器时利用底座连接键150可在试验台底座160的滑道上沿轴向滑动的特点调整各传动部件的轴向位置。输入轴90及其输入轴底座95固连在试验台底座160上，沿图中所示方向滑动输出轴底座105及底座上所有部件，可使永磁联轴器内转子20和永磁联轴器外转子10保持较为均匀的间隙接近，完成永磁联轴器的装配。同理，沿反方向滑动输出轴105即可实现永磁联轴器内转子20和永磁联轴器外转子10保持较为均匀的间隙分离，实现永磁联轴器的拆卸。
试验装置配有一套手动机构组件70，进行静态时将手动机构组件90装于试验装置的输入轴90上，用于调节永磁联轴器内转子20和永磁联轴器外转子10的静态转角差，转角差可直接从刻度盘72上读取。手动机构组件70主要由蜗杆副组成，所选蜗杆副的传动比较大且具有自锁功能，不仅能保证永磁联轴器内转子20和永磁联轴器外转子10的静态转角差较为准确，同时能减少试验人员转动手动机构所需的力矩。手动机构组件70易于拆除，拆除后即可进行永磁联轴器动态试验。
试验装置输入轴90和输出轴100均采用滚动轴承支撑，轴承润滑方式为脂润滑。选用这种润滑形式即无需配备油路系统为试验装置供油，简化了试验装置结构形式，且能保证轴承具有较长的使用寿命。试验装置的传动部件均通过法兰连接，其中输入/输出端转速扭矩传感器两端的法兰选用尼龙柱销替代铰制孔螺栓完成连接，选用这种连接形式不仅能对扭矩传感器的同轴度起到一定补偿，且这种连接形式与弹性联轴器相比可有效减少整个试验装置的轴向尺寸。
试验装置整体底座中间设有滑道，各传动部件的独立底座下设有键槽，永磁离合器在拆装过程中依靠键实现左右定位。利用键可在滑道上沿轴向滑动的特点实现永磁联轴器内转子20和永磁联轴器外转子10的接近与分离。利用这种结构可保证内、外磁体间隙均匀，以防内、外磁体在拆装过程中因一侧间隙过小而吸引在一起，便于永磁联轴器的拆装。
综上所述，本永磁联轴器的加载试验装置其特点是能将永磁联轴器的静态及动态试验集成在一套装置上完成，该试验装置结构紧凑、布置形式简单、易于永磁联轴器内、外磁体转子的拆装，为永磁联轴器提供一套既可用于静态试验又可用于动态试验的加载试验装置，该装置结构紧凑、布置形式简单、便于永磁联轴器内外磁体转子的拆装。采用本发明专利可以在紧凑的空间内完成永磁联轴器的动、静态性能试验。
Claims (8)
1.一种永磁联轴器的加载试验装置，其特征在于：包括永磁联轴器、输入端角度编码器（30）、变频电机（40）、输入端转速扭矩传感器（60）、输入轴（90）、输出轴（100）、输出端转速扭矩传感器（110）、电涡流制动器（120）和输出端角度传感器（170），永磁联轴器包括永磁联轴器外转子（10）和永磁联轴器内转子（20），永磁联轴器外转子（10）内套有永磁联轴器内转子（20），所述的输入端角度编码器（30）设于变频电机（40）上，变频电机（40）输出端通过尼龙柱销（42）和测扭仪联接法兰（50）与输入端转速扭矩传感器（60）连接，输入端转速扭矩传感器（60）输出端与输入轴（90）一端连接，输入轴（90）另一端与永磁联轴器连接，永磁联轴器输出端与输出轴（100）一端连接，输出轴（100）与输出端转速扭矩传感器（110）连接，输出端转速扭矩传感器（110）输出端与电涡流制动器（120）连接，电涡流制动器（120）通过固定轴连接法兰（130）与输出端角度传感器（170）连接，输出端角度传感器（170）通过固定走连接螺栓（142）固定在固定轴支撑座（140）上。
2.根据权利要求1所述的一种永磁联轴器的加载试验装置，其特征在于：所述的永磁联轴器、输入端角度编码器（30）、变频电机（40）、输入端转速扭矩传感器（60）、输入轴（90）、输出轴（100）、输出端转速扭矩传感器（110）、电涡流制动器（120）、固定轴连接法兰（130）和输出端角度传感器（170）布置于同一轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种永磁联轴器的加载试验装置，其特征在于：所述的输入端转速扭矩传感器（60）、输入轴（90）、输出轴（100）、输出端转速扭矩传感器（110）和电涡流制动器（120）底端分别与输入端转速扭矩传感器底座（65）、输入轴底座（95）、输出轴底座（105）、输出端转速扭矩传感器底座（115）和负载底座（125）固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种永磁联轴器的加载试验装置，其特征在于：所述的变频电机（40）置于电机支撑座（45）上。
5.根据权利要求3或4所述的一种永磁联轴器的加载试验装置，其特征在于：所述的电机支撑座（45）、输入端转速扭矩传感器底座（65）、输入轴底座（95）、输出轴底座（105）、输出端转速扭矩传感器底座（115）和负载底座（125）均通过底座连接键与试验台底座（160）连接。
6.根据权利要求1所述的一种永磁联轴器的加载试验装置，其特征在于：所述的输入轴（90）上安装手动机构组件（70），手动机构组件（70）包括手柄（71）、刻度盘（72）、蜗杆（73）、蜗轮（74）、蜗杆轴承（75）、蜗杆轴承座（76）、手动机构支撑座（77）和蜗轮连接螺栓（78），蜗轮（74）通过蜗轮连接螺栓（78）与输入轴（90）连接，蜗轮（74）与蜗杆（73）相互配合，蜗杆（73）两端通过蜗杆轴承（75）与蜗杆轴承座（76）连接，蜗杆轴承座（76）置于手动机构支撑座（77）上，手动机构支撑座（77）置于输入轴底座（95）上，所述的蜗杆（73）一端与手柄（71）固定连接，蜗杆（72）上设有刻度盘（72）。
7.根据权利要求1所述的一种永磁联轴器的加载试验装置，其特征在于：所述的输入轴（90）和输出轴（100）的两端均安装传动轴轴承座组件（80），传动轴轴承座组件（80）包括轴承端盖（81）、调整垫片（82）、螺塞（83）、轴承挡板（84）、传动轴轴承（85）和传动轴轴承座（86），传动轴轴承（85）分别套在输入轴（90）和输出轴（100）的两端，传动轴轴承（85）置于传动轴轴承座（86）上，传动轴轴承座（86）置于输入轴底座（95）上，传动轴轴承（85）两端面分别安装轴承端盖（81）和轴承挡板（84），传动轴轴承（85）上安装螺塞（83），传动轴轴承（85）与轴承端盖（81）之间设有调节垫片（82）。
8.根据权利要求1所述的一种永磁联轴器的加载试验装置，其特征在于：所述的固定轴连接法兰（130）更换为转接轴（132）和弹性联轴器（135）。
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