CN110608880A - 一种齿轮箱加载试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种齿轮箱加载试验装置，属于齿轮箱检测技术领域。该齿轮箱加载试验装置包括试验台架、驱动电机、待测齿轮箱、辅助齿轮箱、负载电机和检测机构，试验台架上设置有传动机构，驱动电机、待测齿轮箱、传动机构、辅助齿轮箱和负载电机依次传动连接。相较于现有技术中的负载设备，该试验装置通过利用负载电机作为测试待测齿轮箱的负载，不仅施加负载方便，便于调节负载的大小，且负载电机占用空间小。并且通过将反向运行并作为发电机使用的负载电机与驱动电机电连接，能够利用负载电机发的电供驱动电机运转，有利于实现节能减排。此外，通过在待测齿轮箱上设置检测机构，便于试验人员及时获取待测齿轮箱在测试过程中的预设参数。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮箱检测技术领域，尤其涉及一种齿轮箱加载试验装置。
背景技术
齿轮箱是机械工业的基础组成部分，广泛应用于冶金、汽车、风电、轨道以及机床等行业。齿轮箱的性能直接影响着各个设备的寿命及安全性。故在齿轮箱组成的产品定型时一般会进行型式试验。而加载试验是型式试验中关键的一项试验。加载试验即给齿轮箱施加一定的转速和扭矩，以考核齿轮箱组成及带载能力。
传统的齿轮箱加载试验一般由电机作为驱动设备，配合液压或电控的加载设备，通过调节负载的加载力矩来控制实验力矩。但是该种利用液压或电控作为加载设备存在以下缺点：1、对于需要提供大负载、精确控制的负载的试验，所需的负载设备不仅体积巨大且成本高昂；2、由于需要同时提供驱动齿轮箱及负载设备的运行，试验过程中极为浪费能源，尤其对于加载力矩大、试验时间长的试验来说，耗能则更为严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种齿轮箱加载试验装置，占地面积小，试验成本低，且试验过程中所需的能源少，有利于实现节能减排。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种齿轮箱加载试验装置，包括：
试验台架，所述试验台架上设置有传动机构；
驱动电机、待测齿轮箱、辅助齿轮箱和负载电机，所述驱动电机、所述待测齿轮箱、所述传动机构、所述辅助齿轮箱和所述负载电机依次传动连接；
所述负载电机与所述驱动电机电连接，所述负载电机被配置为能够反向转动，以为所述驱动电机提供负载，并作为发电机发电，以为所述驱动电机供电；
检测机构，设置在所述待测齿轮箱上，用于检测所述待测齿轮箱的预设参数。
作为优选，所述检测机构包括：
扭矩仪，用于检测所述待测齿轮箱的输入转速以及输入扭矩。
作为优选，所述检测机构还包括振动检测机构、声音检测机构和温度检测机构中的至少一个，所述振动检测机构用于检测所述待测齿轮箱的试验振动，所述声音检测机构用于检测所述待测齿轮箱的试验噪音，所述温度检测机构用于检测所述待测齿轮箱的温度。
作为优选，所述试验台架为立式台架，所述立式台架包括安装箱，所述传动机构设置在所述安装箱内，所述安装箱的顶部设置有第一安装孔和第二安装孔，所述待测齿轮箱的输出端穿过所述第一安装孔与所述传动机构连接，所述辅助齿轮箱的输入端穿过所述第二安装孔与所述传动机构连接。
作为优选，所述试验台架为卧式台架，所述卧式台架包括安装箱，所述传动机构设置在所述安装箱内，所述安装箱的侧部设置有第一安装孔和第二安装孔，所述待测齿轮箱的输出端穿过所述第一安装孔与所述传动机构连接，所述辅助齿轮箱的输入端穿过所述第二安装孔与所述传动机构连接。
作为优选，所述传动机构包括连接轴以及套设在所述连接轴上的惰轮，所述连接轴的两端连接在所述安装箱上，所述惰轮被配置为能够转动，所述待测齿轮箱的输出端上设置有第一齿轮，所述辅助齿轮箱的输入端上设置有第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮同时与所述惰轮啮合。
作为优选，所述连接轴的两端转动连接在所述安装箱上，所述惰轮固定套设在所述连接轴上。
作为优选，所述连接轴的两端固定连接在所述安装箱上，所述惰轮转动连接在所述连接轴上。
作为优选，所述安装箱包括箱体以及多个箱盖，所述箱体的顶部或者侧部开口，每一所述箱盖均能够盖设在所述开口处，多个所述箱盖上设置有不同规格的所述第一安装孔和所述第二安装孔，以用于分别安装不同型号的所述待测齿轮箱以及不同型号的所述辅助齿轮箱。
作为优选，所述齿轮箱加载试验装置还包括：
显示机构，所述显示机构与所述检测机构连接，用于显示所述检测机构检测的参数。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种齿轮箱加载试验装置，该齿轮箱加载试验装置包括试验台架、驱动电机、待测齿轮箱、辅助齿轮箱、负载电机和检测机构，试验台架上设置有传动机构，驱动电机、待测齿轮箱、传动机构、辅助齿轮箱和负载电机依次传动连接。相较于现有技术中的负载设备，该试验装置通过利用负载电机作为测试待测齿轮箱的负载，不仅施加负载方便，便于调节负载的大小，且负载电机占用空间小。并且负载电机反向驱动，能够使负载电机作为发电机发电使用，通过将负载电机与驱动电机电连接，能够利用负载电机发的电供驱动电机运转，有利于实现节能减排。此外，通过在待测齿轮箱上设置检测机构，便于试验人员及时获取待测齿轮箱在测试过程中的预设参数。
附图说明
图1是本发明实施例一所提供的齿轮箱加载试验装置的使用状态图；
图2是本发明实施例一所提供的齿轮箱加载试验装置的结构示意图；
图3是本发明实施例一所提供的立式台架和传动机构的第一种结构的示意图；
图4是本发明实施例一所提供的立式台架和传动机构的第二种结构的示意图；
图5是本发明实施例二所提供的齿轮箱加载试验装置的结构示意图；
图6是本发明实施例二所提供的卧式台架的主视图；
图7是本发明实施例二所提供的卧式台架和传动机构的结构示意图。
图中：
1、试验台架；101、箱体；102、箱盖；103、中心距调节连接板；
2、传动机构；201、连接轴；202、惰轮；203、轴承；204、闷盖；205、定位轴套；206、挡板；
3、待测齿轮箱；4、驱动电机；5、辅助齿轮箱；6、负载电机；7、显示机构；8、电控参数设置台；9、电控柜；10、扭矩仪；11、传感器；12、联轴器；13、安装架。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
本实施例提供了一种齿轮箱加载试验装置，该齿轮箱加载试验装置能够给待测齿轮箱3提供一定的负载，使待测齿轮箱3在该负载下进行运行，从而获取待测齿轮箱3在有负载情况下是否能够正常运行以及在运行过程中的一些相关参数。该齿轮箱加载试验装置可适用于对作为增速机或者减速机的齿轮箱进行测试。
如图1和图2所示，该齿轮箱加载试验装置包括试验台架1、驱动电机4、待测齿轮箱3、辅助齿轮箱5、负载电机6和检测机构。试验台架1上设置有传动机构2。驱动电机4与待测齿轮箱3的输入端传动连接，待测齿轮箱3的输出端与传动机构2的一端传动连接。辅助齿轮箱5的输入端与传动机构2的另一端传动连接，辅助齿轮箱5的输出端与负载电机6传动连接。负载电机6被配置为能够反向转动，以为驱动电机4提供负载，并作为发电机发电，负载电机6与驱动电机4电连接，以为驱动电机4供电。检测机构设置在待测齿轮箱3上，用于检测待测齿轮箱3的预设参数。
相较于现有技术中的负载设备，该试验装置通过利用负载电机6作为测试待测齿轮箱3的负载，不仅施加负载方便，便于调节负载的大小，且负载电机6占用空间小。并且负载电机6被反向驱动，能够使负载电机6作为发电机发电使用，通过将负载电机6与驱动电机4电连接，能够利用负载电机6发的电供驱动电机4运转，有利于实现节能减排。此外，通过在待测齿轮箱3上设置检测机构，便于试验人员及时获取待测齿轮箱3在测试过程中的预设参数。
本实施例中的齿轮箱加载试验装置与现有技术中的加载试验装置的能耗对比如下：
原加载试验装置的试验耗能为：
P1＝2Tnh；
本实施例中的齿轮箱加载试验装置的试验耗能为：
P2＝(2-η1-η2)Tnh≤0.35Tnh；
其中，P1-原加载试验装置的试验耗能；P2-齿轮箱加载试验装置的试验耗能；T-试验力矩；n-试验转速；h-试验时间；η1-待测齿轮箱3的效率(该效率一般大于0.85)；η1-齿轮箱加载试验装置的效率(该效率一般大于0.8)。
按照以上计算，每次试验最少能够节约的能源为1.65Tnh，且随着试验载荷的不断加大，试验时间的不断加长，能够节约的能源将不断累积，减少了能耗。
在本实施例中，试验台架1为立式台架，驱动电机4、待测齿轮箱3、辅助齿轮箱5、负载电机6均设置在试验台架1的上方。具体地，如图2至图4所示，立式台架包括安装箱，传动机构2设置在安装箱内，安装箱的顶部设置有第一安装孔和第二安装孔。
驱动电机4竖直设置，并通过安装架13安装至待测齿轮箱3的上方。驱动电机4的电机轴竖直向下设置，并与待测齿轮箱3的输入轴通过联轴器12连接。联轴器12位于安装架13内，且安装架13上设置有允许驱动电机4的电机轴以及待测齿轮箱3的输入轴进入的避让孔。可选地，联轴器12为叠片联轴器或者鼓形齿联轴器，以提高连接强度。待测齿轮箱3的输出端穿过第一安装孔与传动机构2连接。
负载电机6也竖直设置，并通过安装架13安装至辅助齿轮箱5的上方。负载电机6的电机轴竖直向下设置，并与辅助齿轮箱5的输入轴通过联轴器12连接。联轴器12位于安装架13内，且安装架13上设置有允许负载电机6的电机轴以及辅助齿轮箱5的输入轴进入的避让孔。可选地，联轴器12为叠片联轴器或者鼓形齿联轴器，以提高连接强度。辅助齿轮箱5的输入端穿过第二安装孔与传动机构2连接。
可选地，为了扩大该齿轮箱加载试验装置的适用范围，在本实施例中，安装箱包括箱体101以及多个箱盖102，箱体101的顶部开口，每一箱盖102均能够盖设在顶部开口处，多个箱盖102上设置有不同规格的第一安装孔和第二安装孔，以用于分别安装不同型号的待测齿轮箱3以及不同型号的辅助齿轮箱5。当需要测试不同型号的待测齿轮箱3，或者对待测齿轮箱3加载不同的负载时，均可以通过更换不同规格的箱盖102，以实现不同规格的待测齿轮箱3和辅助齿轮箱5的安装。
当然，也可以不设置多个不同规格不同的箱盖12，而是增设一个中心距调节连接板103，将中心距调节连接板103设置在与箱体101固定连接的箱盖102上。通过更换不同的中心距调节连接板103实现不同规格待测齿轮箱3和辅助齿轮箱5的安装，同时减少不同试验间的影响因素。在本实施例中，中心距调节连接板103可以满足不同机械的安装距能够在500mm范围内调节。
如图3和图4所示，传动机构2包括连接轴201以及套设在连接轴201上的惰轮202。连接轴201竖直设置，连接轴201的两端连接在安装箱上，惰轮202被配置为能够转动，待测齿轮箱3的输出轴上设置有第一齿轮，辅助齿轮箱5的输入轴上设置有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮同时与惰轮202啮合。通过利用惰轮202和连接轴201作为传动机构2，实现了试验过程的平稳传递，减少输出部分可能产生的冲击对试验结果的影响，维持试验装置的平稳性，实现了试验降噪操作。
可选地，如图3所示，通过将连接轴201的两端转动连接在安装箱上，惰轮202固定套设在连接轴201上，从而使惰轮202能够实现转动。具体地，箱体101的底板以及箱盖102上相对的位置各设置有一个轴端安装孔，连接轴201的端部转动连接在该轴端安装孔内。轴端安装孔可以为盲孔，也可以为通孔，在本实施例中，为了便于制造以及实现连接轴201的安装，将轴端安装孔设置为通孔。
为了避免异物从轴端安装孔进入安装箱，在轴端安装孔上盖设有闷盖204，闷盖204通过连接螺栓连接在安装箱上。由于闷盖204和连接轴201之间具有一定距离，为了保证连接轴201转动的稳定性，在连接轴201的端部设置有轴端压紧螺栓，轴端压紧螺栓的螺帽端抵接在闷盖204上。
惰轮202和连接轴201之间可以通过键连接，也可以通过过盈配合实现连接。进一步地，为了提高连接轴201转动的稳定性，降低其转动过程中受到的摩擦力，在两个轴端安装孔内各设置有一个轴承203，并将转动轴的两端分别置于两个轴承203内。
当然除了上述方法实现惰轮202的转动连接外，也可以如图4所示，将连接轴201的两端固定连接在安装箱上，惰轮202转动连接在连接轴201上。具体地，在箱体101的底板和箱盖102各设置有一个轴端安装孔，连接轴201的端部固定连接在该轴端安装孔内。轴端安装孔可以为盲孔，也可以为通孔，在本实施例中，为了便于制造以及实现连接轴201的安装，将轴端安装孔设置为通孔。
为了避免异物从轴端安装孔进入安装箱，在轴端安装孔上上盖设有挡板206，挡板206通过连接螺栓连接在安装箱上，并通过连接螺栓固定在连接轴201上。惰轮202套设在连接轴201的中部，为了降低惰轮202转动过程中的摩擦力，以及提高惰轮202的转动稳定性，在惰轮202和连轴转之间设置有轴承203。为了对惰轮202进行限位，连接轴201上还设置有定位轴套205。
该齿轮箱加载试验装置还包括显示机构7，显示机构7与检测机构连接，用于显示检测机构检测的参数，以便试验人员及时获知试验过程中的各项相关数据。如图2所示，检测机构包括扭矩仪10，扭矩仪10设置在联轴器12上，并通过检测数据线与显示机构7连接。扭矩仪10用于检测输入转速以及输入扭矩，并将输入转速和输入扭矩的数据传递给显示机构7显示。在本实施例中，通过该齿轮箱加载试验装置的电控系统的控制，利用扭矩仪10的实时反馈以及系统纠错，可以实现试验输入的稳定性，从而保证试验进程与试验要求一致。
可选地，检测机构还包括多个传感器11，具体包括作为振动检测机构、声音检测机构和温度检测机构的三个传感器11，振动检测机构、声音检测机构和温度检测机构均通过检测数据线与显示机构7连接。振动检测机构用于检测待测齿轮箱3的试验振动，声音检测机构用于检测待测齿轮箱3的试验噪音，温度检测机构用于检测待测齿轮箱3的温度。当然，该齿轮箱加载试验装置还可以根据需求设置其他检测机构，在此不再一一列举。
此外，如图1所示，该齿轮箱加载试验装置还包括电控参数设置台8以及电控柜9，电控参数设置台8通过连接导线与电控柜9连接，以控制电控柜9的运行。电控柜9通过连接导线与驱动电机4、负载电机6连接，以控制驱动电机4、负载电机6的运行转速，从而达到改变待测齿轮箱3的负载大小，并将负载电机6作为发电机发的电经过处理后给驱动电机4使用的目的。电控参数设置台8和电控柜9内均设置有控制器，在本实施例中，控制器可以是集中式或分布式的控制器，比如，控制器可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制电控柜9、驱动电机4和负载电机6实现其功能。
实施例二
本实施例提供了一种齿轮箱加载试验装置，该齿轮箱加载试验装置与实施例一中的齿轮箱加载试验装置结构基本相同。区别在于，在本实施例中，如图5所示，试验台架1为卧式台架。具体地，卧式台架包括安装箱，传动机构2设置在安装箱内，安装箱的侧部设置有第一安装孔和第二安装孔。可选地，第一安装孔和第二安装孔可以位于安装箱的同侧或者相对侧，在本实施例中，为了便于布置，选择将第一安装孔和第二安装孔设置在安装箱相对的两侧。
如图5和图6所示，驱动电机4水平设置，并通过安装架13安装至待测齿轮箱3的一侧。驱动电机4的电机轴水平设置，并与待测齿轮箱3的输入轴通过联轴器12连接。联轴器12位于安装架13内，且安装架13上设置有允许驱动电机4的电机轴以及待测齿轮箱3的输入轴进入的避让孔。可选地，联轴器12为叠片联轴器或者鼓形齿联轴器，以提高连接强度。待测齿轮箱3的输出端穿过第一安装孔与传动机构2连接。
负载电机6也水平设置，并通过安装架13安装至辅助齿轮箱5的另一侧。负载电机6的电机轴水平设置，并与辅助齿轮箱5的输入轴通过联轴器12连接。联轴器12位于安装架13内，且安装架13上设置有允许负载电机6的电机轴以及辅助齿轮箱5的输入轴进入的避让孔。可选地，联轴器12为叠片联轴器12或者鼓形齿联轴器12，以提高连接强度。辅助齿轮箱5的输入端穿过第二安装孔与传动机构2连接。
可选地，为了扩大该齿轮箱加载试验装置的适用范围，在本实施例中，安装箱包括箱体以及多个箱盖。其中多个箱盖分为用于设置第一安装孔的第一侧箱盖以及用于设置第二安装孔的第二侧箱盖两类，每一类侧箱盖均包括多个具有不同规格第一安装孔和多个具有不同规格的第二安装孔。当需要测试不同型号的待测齿轮箱3，或者对待测齿轮箱3加载不同的负载时，均可以通过更换不同规格的箱盖，以实现不同规格的待测齿轮箱3和辅助齿轮箱5的安装。当然在其他实施例中，如果第一安装孔和第二安装孔位于安装箱的同一侧，也可以仅设置一类侧箱盖。
在本实施例中，如图7所示，传动机构2与实施例一中基本相同，均包括连接轴201以及套设在连接轴201上的惰轮202。连接轴201水平设置，连接轴201的两端连接在安装箱上，惰轮202被配置为能够转动，待测齿轮箱3的输出轴上设置有第一齿轮，辅助齿轮箱5的输入轴上设置有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮同时与惰轮202啮合。惰轮202、连接轴201与安装箱的连接方法与实施例一中基本相同，在此不再赘述。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种齿轮箱加载试验装置，其特征在于，包括：
试验台架(1)，所述试验台架(1)上设置有传动机构(2)；
驱动电机(4)、待测齿轮箱(3)、辅助齿轮箱(5)和负载电机(6)，所述驱动电机(4)、所述待测齿轮箱(3)、所述传动机构(2)、所述辅助齿轮箱(5)和所述负载电机(6)依次传动连接；
所述负载电机(6)与所述驱动电机(4)电连接，所述负载电机(6)被配置为能够反向转动，以为所述驱动电机(4)提供负载，并作为发电机发电，以为所述驱动电机(4)供电；
检测机构，设置在所述待测齿轮箱(3)上，用于检测所述待测齿轮箱(3)的预设参数。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱加载试验装置，其特征在于，所述检测机构包括：
扭矩仪(10)，用于检测所述待测齿轮箱(3)的输入转速以及输入扭矩。
3.根据权利要求2所述的齿轮箱加载试验装置，其特征在于，
所述检测机构还包括振动检测机构、声音检测机构和温度检测机构中的至少一个，所述振动检测机构用于检测所述待测齿轮箱(3)的试验振动，所述声音检测机构用于检测所述待测齿轮箱(3)的试验噪音，所述温度检测机构用于检测所述待测齿轮箱(3)的温度。
4.根据权利要求1所述的齿轮箱加载试验装置，其特征在于，
所述试验台架(1)为立式台架，所述立式台架包括安装箱，所述传动机构(2)设置在所述安装箱内，所述安装箱的顶部设置有第一安装孔和第二安装孔，所述待测齿轮箱(3)的输出端穿过所述第一安装孔与所述传动机构(2)连接，所述辅助齿轮箱(5)的输入端穿过所述第二安装孔与所述传动机构(2)连接。
5.根据权利要求1所述的齿轮箱加载试验装置，其特征在于，
所述试验台架(1)为卧式台架，所述卧式台架包括安装箱，所述传动机构(2)设置在所述安装箱内，所述安装箱的侧部设置有第一安装孔和第二安装孔，所述待测齿轮箱(3)的输出端穿过所述第一安装孔与所述传动机构(2)连接，所述辅助齿轮箱(5)的输入端穿过所述第二安装孔与所述传动机构(2)连接。
6.根据权利要求4或5所述的齿轮箱加载试验装置，其特征在于，
所述传动机构(2)包括连接轴(201)以及套设在所述连接轴(201)上的惰轮(202)，所述连接轴(201)的两端连接在所述安装箱上，所述惰轮(202)被配置为能够转动，所述待测齿轮箱(3)的输出端上设置有第一齿轮，所述辅助齿轮箱(5)的输入端上设置有第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮同时与所述惰轮(202)啮合。
7.根据权利要求6所述的齿轮箱加载试验装置，其特征在于，
所述连接轴(201)的两端转动连接在所述安装箱上，所述惰轮(202)固定套设在所述连接轴(201)上。
8.根据权利要求6所述的齿轮箱加载试验装置，其特征在于，
所述连接轴(201)的两端固定连接在所述安装箱上，所述惰轮(202)转动连接在所述连接轴(201)上。
9.根据权利要求4或5所述的齿轮箱加载试验装置，其特征在于，
所述安装箱包括箱体(101)以及多个箱盖(102)，所述箱体(101)的顶部或者侧部开口，每一所述箱盖(102)均能够盖设在所述开口处，多个所述箱盖(102)上设置有不同规格的所述第一安装孔和所述第二安装孔，以用于分别安装不同型号的所述待测齿轮箱(3)以及不同型号的所述辅助齿轮箱(5)。
10.根据权利要求1所述的齿轮箱加载试验装置，其特征在于，所述齿轮箱加载试验装置还包括：
显示机构(7)，所述显示机构(7)与所述检测机构连接，用于显示所述检测机构检测的参数。
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