CN110160777A - 一种测量塑料齿轮行星减速器寿命的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量塑料齿轮行星减速器寿命的实验装置,可模拟实际工况:加载、保持、卸载和停止。该装置包括精密控制系统和多种传感器。本发明自动化程度高、精度高、强度大、刚度高不易变形能够胜任绝大多数的齿轮试验。负载机构采用机械结构,可以实现加载、保持、卸载和停止等一系列循环操作,性能稳定可靠,满足寿命实验的长时间运转。负载机构通过弹簧提供负载,可根据更换不同弹簧的弹性系数,提供不同的负载大小。待测件在温控箱中运转,覆盖绝大多数的工作环境温度。待测件支架拥有良好的互换性,装卡安全可靠。通过使用一种测量塑料齿轮行星减速器寿命的实验装置可以精确地测量行星减速器中塑料齿轮的使用寿命。
Description
背景技术
本发明涉及一种测量塑料齿轮行星减速器寿命的实验装置,属于精密测试计量技术、精密仪器以及机械传动领域。
背景技术
行星齿轮减速器作为机械设备中一种必不可少的连接和传递动力的通用零部件,已经在机械传动领域得到了广泛的应用。由于高分子合成工业迅速发展,塑料成为了制作齿轮的新型材料。由塑料齿轮组成的行星齿轮减速器具有低成本、易加工、噪声低及重量轻等特点,被应用于汽车、玩具以及智能家居等诸多方面,因此使用金属齿轮的行星减速器逐渐被塑料齿轮的行星减速器所替代。
塑料作为齿轮的一种新型材料,由于加工工艺的限制,一般采取注塑成型的加工工艺,使得内部结构没有金属齿轮稳定,而且目前还没有一套国际的测量标准可以采用。传统的测量塑料齿轮行星减速器寿命实验装置采取单一负载形式,而且都是在常温中进行,不能覆盖行星减速器的实际工况,很难客观评价塑料齿轮行星减速器的使用寿命。
发明内容
本发明能够实现对行星减速器中的塑料齿轮进行寿命测量,并且提供了一种可以调节的负载机构,可模拟实际工况:加载、保持、卸载和停止。该装置包括精密控制系统和多种传感器。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是一种测量塑料齿轮行星减速器寿命的实验装置,该装置包括底座支架(1)、输入端大理石平台(2)、伺服电机(3)、电机支架(4)、第一弹性联轴器(5)、第一扭矩传感器支架(6)、第一扭矩传感器(7)、第二弹性联轴器(8)、第一轴承座支架(9)、第一轴承座(10)、输入轴(11)、第三弹性联轴器(12)、待测减速器支架(13)、待测减速器支架盖板(14)、待测行星减速器(15)、第四弹性联轴器(16)、输出轴(17)、第二轴承座(18)、第二轴承座支架(19)、第五弹性联轴器(20)、第二扭矩传感器(21)、第二扭矩传感器支架(22)、第六弹性联轴器(23)、丝杠固定端支架(24)、丝杠(25)、丝杠固定端(26)、滑块(27)、丝杠螺母(28)、第一直线轴承(29)、第一导杆(30)、负载端输入支架(31)、压力传感器(32)、第二导杆(33)、滑板(34)、第二直线轴承(35)、第三导杆(36)、第一弹簧固定套(37)、弹簧(38)、负载端输出支架(39)、第二弹簧固定套(40)、接近开关支架(41)、接近开关(42)、输出端大理石平台(43)和温控箱(44)。
输入端大理石平台(2)、温控箱(44)和输出端大理石平台(43)依次用螺栓固定在底座支架(1)上,输入端大理石平台(2)、温控箱(44)和输出端大理石平台(43)与底座支架(1)中间均有调整片,保证输入端大理石平台(2)和输出端大理石平台(43)处于同一水平面。
伺服电机(3)通过电机支架(4)固定在输入端大理石平台(2)上,伺服电机(3)通过第一弹性联轴器(5)和扭矩传感器(7)输入端连接,扭矩传感器(7)通过扭矩传感器支架(6)固定在输入端大理石平台(2)上。扭矩传感器(7)的输出端通过第二弹性联轴器(8)和输入轴连接(11),输入轴(11)被固定在第一轴承座(10)中,保证输入轴(11)的回转精度,第一轴承座(10)通过第一轴承座支架(9)安装在输入端大理石平台(2)上。
输入轴(11)插入到温控箱(44)中,输入轴(11)通过第三弹性联轴器(12)和待测行星减速器(15)输入端连接,待测行星减速器(15)被装在待测减速器支架(13)中,用待测减速器支架盖板(14)固定,待测减速器支架(13)固定在温控箱(44)底部,中间垫有调整片,保证待测行星减速器(15)的输入端、待测行星减速器(15)的输出端和输入轴(11)、输出轴(17)在同一轴线上。待测行星减速器(15)的输出轴通过第四弹性联轴器(16)和输出轴(17)连接,输出轴(17)伸出温控箱后固定在第二轴承座(18)中,第二轴承座(18)通过第二轴承座支架(19)固定在输出端大理石平台(43)上。输出轴(17)通过第五弹性联轴器(20)和第二扭矩传感器(21)输入端连接,第二扭矩传感器(21)安装在第二扭矩传感器支架(22)上,第二扭矩传感器支架(22)固定在输出端大理石平台(43)上。第二扭矩传感器(22)通过第六弹性联轴器(23)和负载机构中的丝杠(25)连接在一起。
丝杠固定端支架(24)、负载端输入支架(31)和负载端输出支架(39)固定在输出端大理石平台(43)上,将负载机构形成一个整体,提高负载机构强度。丝杠(25)固定在丝杠固定端(26)中,丝杠固定端(26)被安装在丝杠固定端支架(24)上。丝杠(25)上的丝杠螺母(28)安装在滑块(27)中,滑块(27)由四根第一导杆(30)通过第一直线轴承(29)将丝杠的旋转运动转化成直线运动。滑块(27)的末端安装有压力传感器(32),以实时测量负载弹簧(38)的弹力。滑板(34)由四根第三导杆(36)通过第二直线轴承(35)固定在负载端输入支架(31)和负载端输出支架(39)之间,滑板(34)的左端和压力传感器(32)相连,滑板(34)的右端和两个弹簧固定套(37)连接。第一弹簧固定套(37)、第二弹簧固定套(40)和第二导杆(33)将弹簧(38)固定住,保证弹簧(38)压缩和拉伸运动的平稳,安全稳定的将弹簧(38)上的力传递到滑板(34)上。第二弹簧固定套(40)安装在负载端输出支架(39)。
接近开关支架(41)被固定在负载端输出支架(39)上,接近开关(42)固定在接近开关支架(41),测量滑板(34)的位置情况。
底座支架(1)由60*60mm方钢管和40*40mm方钢管焊接而成。
本发明有以下显著特点:
该装置自动化程度高、精度高、强度大、刚度高不易变形能够胜任绝大多数的齿轮试验。
负载机构采用机械结构,可以实现加载、保持、卸载和停止等一系列循环操作,性能稳定可靠,满足寿命实验的长时间运转。
负载机构通过弹簧提供负载,可根据更换不同弹簧的弹性系数,提供不同的负载大小。
待测件在温控箱中运转,覆盖绝大多数的工作环境温度。待测件支架拥有良好的互换性,装卡安全可靠。
附图说明
图1本发明结构示意图。
图2装卡结构示意图。
图3负载结构示意图。
图4装卡结构剖视图。
图5实验装置电控示意图。
图6实验装置实验流程图。
图中:1、底座支架,2、输入端大理石平台,3、伺服电机,4、电机支架,5、第一弹性联轴器,6、第一扭矩传感器支架,7、第一扭矩传感器,8、第二弹性联轴器,9、第一轴承座支架,10、第一轴承座,11、输入轴,12、第三弹性联轴器,13、待测减速器支架,14、待测减速器支架盖板,15、待测行星减速器,16、第四弹性联轴器,17、输出轴,18、第二轴承座,19、第二轴承座支架,20、第五弹性联轴器,21、第二扭矩传感器,22、第二扭矩传感器支架,23、第六弹性联轴器,24、丝杠固定端支架,25、丝杠,26、丝杠固定端,27、滑块,28、丝杠螺母,29、第一直线轴承,30、第一导杆,31、负载端输入支架,32、压力传感器,33、第二导杆,34、滑板,35、第二直线轴承,36、第三导杆,37、第一弹簧固定套,38、弹簧,39、负载端输出支架,40、第二弹簧固定套,41、接近开关支架,42、接近开关,43、输出端大理石平台,44、温控箱。
具体实施方式
本发明结构如图1所示该装置包括底座支架(1)、输入端大理石平台(2)、伺服电机(3)、电机支架(4)、第一弹性联轴器(5)、第一扭矩传感器支架(6)、第一扭矩传感器(7)、第二弹性联轴器(8)、第一轴承座支架(9)、第一轴承座(10)、输入轴(11)、第三弹性联轴器(12)、待测减速器支架(13)、待测减速器支架盖板(14)、待测行星减速器(15)、第四弹性联轴器(16)、输出轴(17)、第二轴承座(18)、第二轴承座支架(19)、第五弹性联轴器(20)、第二扭矩传感器(21)、第二扭矩传感器支架(22)、第六弹性联轴器(23)、丝杠固定端支架(24)、丝杠(25)、丝杠固定端(26)、滑块(27)、丝杠螺母(28)、第一直线轴承(29)、第一导杆(30)、负载端输入支架(31)、压力传感器(32)、第二导杆(33)、滑板(34)、第二直线轴承(35)、第三导杆(36)、第一弹簧固定套(37)、弹簧(38)、负载端输出支架(39)、第二弹簧固定套(40)、接近开关支架(41)、接近开关(42)、输出端大理石平台(43)和温控箱(44)。
底座支架(1)由60*60方钢管和40*40方钢管焊接而成,输入端大理石平台(2)、温控箱(44)和输出端大理石平台(43)依次用螺栓固定在底座支架(1),中间均有调整片,保证输入端大理石平台(2)和输出端大理石平台(43)处于同一水平面。
伺服电机(3)通过电机支架(4)固定在输入端大理石平台(2)上,伺服电机(3)通过第一弹性联轴器(5)和扭矩传感器(7)输入端连接,扭矩传感器(7)通过扭矩传感器支架(6)固定在输入端大理石平台(2)上。扭矩传感器(7)的输出端通过第二弹性联轴器(8)和输入轴连接(11),输入轴(11)被固定在第一轴承座(10)中,保证输入轴(11)的回转精度,第一轴承座(10)通过第一轴承座支架(9)安装在输入端大理石平台(2)上。
输入轴(11)插入到温控箱(44)中,输入轴(11)通过第三弹性联轴器(12)和待测行星减速器(15)输入端连接。如图2所示待测行星减速器(15)被装在待测减速器支架(13)中,用待测减速器支架盖板(14)固定,待测减速器支架(13)固定在温控箱(44)底部,中间垫有调整片,保证待测行星减速器(15)的输入端、待测行星减速器(15)的输出端和输入轴(11)、输出轴(17)在同一轴线上。待测行星减速器(15)的输出轴通过第四弹性联轴器(16)和输出轴(17)连接,输出轴(17)伸出温控箱后固定在第二轴承座(18)中,第二轴承座(18)通过第二轴承座支架(19)固定在输出端大理石平台(43)上。输出轴(17)通过第五弹性联轴器(20)和第二扭矩传感器(21)输入端连接,第二扭矩传感器(21)安装在第二扭矩传感器支架(22)上,第二扭矩传感器支架(22)固定在输出端大理石平台(43)上。第二扭矩传感器(22)通过第六弹性联轴器(23)和负载机构中的丝杠(25)连接在一起。
如图3~4所示丝杠固定端支架(24)、负载端输入支架(31)和负载端输出支架(39)固定在输出端大理石平台(43)上,将负载机构形成一个整体,提高负载机构强度。丝杠(25)固定在丝杠固定端(26)中,丝杠固定端(26)被安装在丝杠固定端支架(24)上。丝杠(25)上的丝杠螺母(28)安装在滑块(27)中,滑块(27)由四根第一导杆(30)通过第一直线轴承(29)将丝杠的旋转运动转化成直线运动。滑块(27)的末端安装有压力传感器(32),以实时测量负载弹簧(38)的弹力。滑板(34)由四根第三导杆(36)通过第二直线轴承(35)固定在负载端输入支架(31)和负载端输出支架(39)之间,滑板(34)的左端和压力传感器(32)相连,滑板(34)的右端和两个弹簧固定套(37)连接。第一弹簧固定套(37)、第二弹簧固定套(40)和第二导杆(33)将弹簧(38)固定住,保证弹簧(38)压缩和拉伸运动的平稳,安全稳定的将弹簧(38)上的力传递到滑板(34)上。第二弹簧固定套(40)安装在负载端输出支架(39)。
接近开关支架(41)被固定在负载端输出支架(39)上,接近开关(42)固定在接近开关支架(41),测量滑板(34)的位置情况。
实验装置电控系统如图5所示,采取工控机进行控制,工控机通过运动控制卡对驱动器产生命令信号,有驱动器和刹车模块实现电机的快速运动和停止。第一扭矩传感器和第二扭矩传感器通过扭矩采集卡实时采集扭矩值,对比扭矩值的差值判断被检减速器中的塑料齿轮的情况。所有控制器都可由软件和电控柜单独控制,即可联机工作也可脱机工作。
实验装置试验流程如图6所示,开始进行测量实验,启动该实验台进行系统自我检查确认无故障之后各零件自动复位,装卡待测减速器,设置使用寿命的次数,启动实验装置电机开始正转,负载机构开始加载采集此时的扭矩值,扭矩传感器出现异常,实验停止,电机旋转固定角度停止后,负载机构保持当前负载持续固定时间。电机反向旋转,此时负载机构为卸载。电机旋转到初始位置,一个周期结束,然后重复上面操作过程,直到测量结束绘制曲线图。测量结束后自动回位停机,取下待测件,整个实验过程结束。
通过使用一种测量塑料齿轮行星减速器寿命的实验装置可以精确地测量行星减速器中塑料齿轮的使用寿命。
对所公开实施案例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明,对本实施案例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的。本说明书中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施案例中体现。因此,本发明将不会被限制于本说明书所示的实施案例,而是要求符合本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种测量塑料齿轮行星减速器寿命的实验装置,其特征在于:该装置包括底座支架(1)、输入端大理石平台(2)、伺服电机(3)、电机支架(4)、第一弹性联轴器(5)、第一扭矩传感器支架(6)、第一扭矩传感器(7)、第二弹性联轴器(8)、第一轴承座支架(9)、第一轴承座(10)、输入轴(11)、第三弹性联轴器(12)、待测减速器支架(13)、待测减速器支架盖板(14)、待测行星减速器(15)、第四弹性联轴器(16)、输出轴(17)、第二轴承座(18)、第二轴承座支架(19)、第五弹性联轴器(20)、第二扭矩传感器(21)、第二扭矩传感器支架(22)、第六弹性联轴器(23)、丝杠固定端支架(24)、丝杠(25)、丝杠固定端(26)、滑块(27)、丝杠螺母(28)、第一直线轴承(29)、第一导杆(30)、负载端输入支架(31)、压力传感器(32)、第二导杆(33)、滑板(34)、第二直线轴承(35)、第三导杆(36)、第一弹簧固定套(37)、弹簧(38)、负载端输出支架(39)、第二弹簧固定套(40)、接近开关支架(41)、接近开关(42)、输出端大理石平台(43)和温控箱(44);
输入端大理石平台(2)、温控箱(44)和输出端大理石平台(43)依次用螺栓固定在底座支架(1)上,输入端大理石平台(2)、温控箱(44)和输出端大理石平台(43)与底座支架(1)中间均有调整片,保证输入端大理石平台(2)和输出端大理石平台(43)处于同一水平面;
伺服电机(3)通过电机支架(4)固定在输入端大理石平台(2)上,伺服电机(3)通过第一弹性联轴器(5)和扭矩传感器(7)输入端连接,扭矩传感器(7)通过扭矩传感器支架(6)固定在输入端大理石平台(2)上;扭矩传感器(7)的输出端通过第二弹性联轴器(8)和输入轴连接(11),输入轴(11)被固定在第一轴承座(10)中,保证输入轴(11)的回转精度,第一轴承座(10)通过第一轴承座支架(9)安装在输入端大理石平台(2)上;
输入轴(11)插入到温控箱(44)中,输入轴(11)通过第三弹性联轴器(12)和待测行星减速器(15)输入端连接,待测行星减速器(15)被装在待测减速器支架(13)中,用待测减速器支架盖板(14)固定,待测减速器支架(13)固定在温控箱(44)底部,中间垫有调整片,保证待测行星减速器(15)的输入端、待测行星减速器(15)的输出端和输入轴(11)、输出轴(17)在同一轴线上;待测行星减速器(15)的输出轴通过第四弹性联轴器(16)和输出轴(17)连接,输出轴(17)伸出温控箱后固定在第二轴承座(18)中,第二轴承座(18)通过第二轴承座支架(19)固定在输出端大理石平台(43)上;输出轴(17)通过第五弹性联轴器(20)和第二扭矩传感器(21)输入端连接,第二扭矩传感器(21)安装在第二扭矩传感器支架(22)上,第二扭矩传感器支架(22)固定在输出端大理石平台(43)上;第二扭矩传感器(22)通过第六弹性联轴器(23)和丝杠(25)连接在一起;
丝杠固定端支架(24)、负载端输入支架(31)和负载端输出支架(39)固定在输出端大理石平台(43)上;丝杠(25)固定在丝杠固定端(26)中,丝杠固定端(26)被安装在丝杠固定端支架(24)上;丝杠(25)上的丝杠螺母(28)安装在滑块(27)中,滑块(27)由四根第一导杆(30)通过第一直线轴承(29)将丝杠的旋转运动转化成直线运动;滑块(27)的末端安装有压力传感器(32),以实时测量负载弹簧(38)的弹力;滑板(34)由四根第三导杆(36)通过第二直线轴承(35)固定在负载端输入支架(31)和负载端输出支架(39)之间,滑板(34)的左端和压力传感器(32)相连,滑板(34)的右端和两个弹簧固定套(37)连接;第一弹簧固定套(37)、第二弹簧固定套(40)和第二导杆(33)将弹簧(38)固定住,保证弹簧(38)压缩和拉伸运动的平稳,安全稳定的将弹簧(38)上的力传递到滑板(34)上;第二弹簧固定套(40)安装在负载端输出支架(39);
接近开关支架(41)被固定在负载端输出支架(39)上,接近开关(42)固定在接近开关支架(41),测量滑板(34)的位置情况。
2.根据权利要求1所述的一种测量塑料齿轮行星减速器寿命的实验装置,其特征在于:底座支架(1)由60*60mm方钢管和40*40mm方钢管焊接而成。
3.根据权利要求1所述的一种测量塑料齿轮行星减速器寿命的实验装置,其特征在于:
采取工控机进行控制,工控机通过运动控制卡对驱动器产生命令信号,有驱动器和刹车模块实现电机的快速运动和停止;第一扭矩传感器和第二扭矩传感器通过扭矩采集卡实时采集扭矩值,对比扭矩值的差值判断被检减速器中的塑料齿轮的情况;所有控制器都可由软件和电控柜单独控制,即可联机工作也可脱机工作;
开始进行测量实验,启动该实验台进行系统自我检查确认无故障之后各零件自动复位,装卡待测减速器,设置使用寿命的次数,启动实验装置电机开始正转,负载机构开始加载采集此时的扭矩值,扭矩传感器出现异常,实验停止,电机旋转固定角度停止后,负载机构保持当前负载持续固定时间;电机反向旋转,此时负载机构为卸载;电机旋转到初始位置,一个周期结束,然后重复上面操作过程,直到测量结束绘制曲线图;测量结束后自动回位停机,取下待测件,整个实验过程结束。
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