CN110715803B - 一种蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置和方法，试验装置包括立式支承、控制器、驱动装置、连接部件、蜗轮蜗杆减速箱和安装板；立式支承的底部固定在平面上，驱动装置的一端固定在立式支承上，驱动装置的另一端通过连接部件与蜗轮蜗杆减速箱相连，该连接部件实现了驱动装置与蜗轮蜗杆减速箱的垂直轴的相交；蜗轮蜗杆减速箱安装在安装板上，安装板底部固定在平面上；控制器通过电信号控制驱动装置前后运动，驱动装置通过伸缩进而实现连接部件以蜗轮蜗杆减速箱的输出齿轮中心旋转，进而实现蜗轮蜗杆减速箱在没有蜗轮蜗杆自锁力的情况下其输出齿轮轴旋转移动。本发明不需要单独对于蜗轮蜗杆等零件进行试验，降低了试验成本。

Description

一种蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置和方法

技术领域

本发明涉及一种应用于蜗轮蜗杆减速箱上的性能试验装置和方法，特别是一种带有过载保护和自锁性能的蜗轮蜗杆减速箱。

背景技术

蜗轮蜗杆减速箱在工程机械领域应用广泛，其主要输入为液压马达驱动，输出用于驱动回转机构。在平地机中，蜗轮蜗杆减速箱主要是用于驱动铲刀的回转，其不仅具有自锁性能而且具有过载保护性能，其在正常工作中，依靠蜗轮蜗杆的自锁性能保证铲刀在承受反推力过程中仍然角度不变，同时为了保护蜗轮蜗杆，其内部的过载保护离合器在扭矩达到设定值时实现自动打滑。目前，蜗轮蜗杆减速箱的性能试验基本依靠行业标准或者参照减速机标准，试验内容仅包括空载跑和、负载性能、超载性能和疲劳寿命等内容，其对于蜗轮蜗杆的自锁性能以及自锁保护离合器的过载扭矩性能等没有相关的依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置和方法，此装置和试验方法主要针对蜗轮蜗杆减速箱的过载保护性能和自锁扭矩性能试验。

此试验方法基于实际使用条件，提高了试验的可信度；实现自动操作，简单可靠，而且不需要单独对于蜗轮蜗杆等零件进行试验，降低了试验成本。

本发明按以下技术方案实现：

一种蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置，包括立式支承、控制器、驱动装置、连接部件、蜗轮蜗杆减速箱和安装板；所述立式支承的底部固定在平面上，所述驱动装置的一端固定在所述立式支承上，驱动装置的另一端通过连接部件与蜗轮蜗杆减速箱相连，该连接部件实现了驱动装置与蜗轮蜗杆减速箱的垂直轴的相交；所述蜗轮蜗杆减速箱安装在所述安装板上，所述安装板底部固定在平面上；所述控制器通过电信号控制驱动装置前后运动，驱动装置通过伸缩进而实现连接部件以蜗轮蜗杆减速箱的输出齿轮中心旋转，进而实现蜗轮蜗杆减速箱在没有蜗轮蜗杆自锁力的情况下其输出齿轮轴旋转移动。

进一步，所述驱动装置采用液力缸，通过控制系统实现液力缸的伸缩。

进一步，所述连接部件包括过渡块和连接板；所述过渡块的一端固定在驱动装置的端部，过渡块的另一端与连接板的一端固定连接，所述连接板的另一端与蜗轮蜗杆减速箱的输出齿轮固定连接。

进一步，所述连接板和蜗轮蜗杆减速箱的输出齿轮通过多组螺栓连接。

进一步，所述过渡块包括平板Ⅰ和平板Ⅱ，所述平板Ⅰ和平板Ⅱ呈T型结构焊接在一起；所述平板Ⅱ和连接板通过上下布置的两组螺栓连接，所述平板Ⅰ与驱动装置通过多组螺栓连接。

进一步，所述蜗轮蜗杆减速箱定于安装板上并通过止口定位而且蜗轮蜗杆减速箱的输出齿轮侧突出于安装板的另一侧。

一种基于前述的蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置的自锁扭矩试验方法，首先利用齿套替换过载保护离合器内的摩擦片组，使蜗轮蜗杆减速箱内的齿轮轴与蜗轮通过齿套刚性连接；在蜗轮蜗杆减速箱的输出端通过连接部件连接驱动装置，使用控制器控制驱动装置的前进和后退为蜗轮蜗杆减速箱加载，通过记录推力和拉力并计算两个方向的扭矩；试验过程中正反两个方向载荷的加载采用渐序加载，依次“零—额定载荷—零”，此试验的试验次数根据整机寿命确定。

进一步，试验载荷的循环次数根据蜗轮蜗杆减速箱的寿命确定，设计蜗轮蜗杆箱的寿命为10年，每年工作时间为1000小时，每小时达到最大自锁力矩不小1次，因此确定该试验载荷的循环次数为10000次；试验过程记录相应最大载荷条件下的驱动装置的受力端的相对位移量及载荷，如果试验过程中出现载荷急速下降的打滑情况，立即停止试验并调整后重新试验。

进一步，所述齿套具有内花键和外花键，其花键参数与摩擦片组的内外花键相同，分别于齿轮轴的外花键和蜗轮的内花键啮合，齿轮轴、蜗轮通过齿套形成一个刚性整体。

一种基于前述的蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置的过载保护扭矩试验方法，蜗轮蜗杆减速箱按照设计值安装过载保护摩擦片组；在蜗轮蜗杆减速箱的输出端通过连接部件连接驱动装置，使用控制器控制驱动装置的前进和后退为蜗轮蜗杆减速箱加载，载荷从0kN开始，持续增加加载力,力增加间隔随着逼近设计值不断减小，直至蜗轮蜗杆减速箱打滑，测定打滑时的力和力矩，测量蜗轮蜗杆减速箱的箱的打滑力矩即是过载保护力矩。

本发明有益效果：

由于本发明采用上述蜗轮蜗杆自锁扭矩试验和过载保护扭矩试验试验方法，填补了蜗轮蜗杆减速箱性能试验的空白；

此试验方法基于蜗轮蜗杆减速箱总成，并且试验方法采用常规试验台，而且在试验的过程中通过一台蜗轮蜗杆减速箱辅助内外花键套替换摩擦片组的方式实现两种性能试验，并最大限度的符合实际工况需求，操作简单，试验可信度更高；

试验过程中，采用液力缸为液压驱动装置，通过控制器实现液力驱动装置的自动化控制，并通过测量传感系统实现数据的输出，大大提高了试验工作效率，实现了加速耐久试验的目的，简单可靠并降低了试验成本；

本试验提出的试验次数和间隔等时间均基于实际使用工况测量总结的数据，试验结果可信度更高。

附图说明

所描述的实施例附图仅仅是本发明的一个实施例，应当理解的，本实施例附图不应该限制申请请求保护的范围。

图1是蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置主视图；

图2是蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置轴测图；

图3是蜗轮蜗杆减速箱结构图；

图4是自锁扭矩试验载荷时间关系图；

图5是齿套结构图。

图1中：1、立式支承，2、控制器，3、液力缸，4、过渡块，5、连接板，6、蜗轮蜗杆减速箱，7、安装板，61、蜗轮，62、蜗杆，63、过载保护离合器。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

1.试验装置的建立和实施：

如图1、图2所示，采用包括立式支承1、控制器2、液力缸3、过渡块4、连接板5、蜗轮蜗杆减速箱6和安装板7等零件组成的试验系统；立式支承1固定于地方，其主要用于支承液压驱动装置；液力缸2水平安装于立式支承1，其为液压驱动装置，为整个系统的动力执行单元；控制器2通过电信号控制液力缸2的伸缩，其是整个试验系统的中枢，不仅包括液力缸的驱动程序还包括轴向力的测量传感系统；过渡块4一端连接于液力缸3的端部，一端与连接板5连接，过渡块3和连接板5实现了液力驱动装置与蜗轮蜗杆减速箱的垂直轴的相交；蜗轮蜗杆减速箱6为被试验件，其固定于安装板7上并通过止口定位而且输出齿轮侧突出于安装板7的另一侧，安装板7底部刚性连接于地面保持蜗轮蜗杆减速机6的位置恒定；连接板5和蜗轮蜗杆减速箱6的输出齿轮通过螺栓连接。

通过上述建立的试验装置，可以通过控制器2发送的信号实现液力缸3的伸缩，液力缸3通过伸缩进而实现连接板5以蜗轮蜗杆减速箱6的输出齿轮中心旋转，进而实现蜗轮蜗杆减速箱6在没有蜗轮蜗杆自锁力的情况下其输出齿轮轴旋转移动。

2. 蜗轮蜗杆自锁扭矩试验

以某种蜗轮蜗杆减速箱（内部设有蜗轮61、蜗杆62和过载保护离合器63）为例，其结构如图3所示，设计蜗轮蜗杆自锁力矩不小于12000Nm，过载保护离合器63的打滑力矩为10000Nm。

由于自锁扭矩试验过程中，其试验过程主要考核蜗轮蜗杆的自锁扭矩和耐久性，而且过载保护离合器63的打滑力矩小于蜗轮蜗杆自锁扭矩，在试验开始前需要排除掉过载保护离合器63的干扰，因此试验开始阶段，首先利用齿套替换过载保护离合器63内的摩擦片组，使蜗轮蜗杆减速箱内的齿轮轴与蜗轮61通过齿套刚性连接，其齿套结构如图5所示，齿套具有内花键和外花键，其花键参数与摩擦片组的内外花键相同，分别于齿轮轴的外花键和蜗轮的内花键啮合，齿轮轴、蜗轮61通过齿套形成一个刚性整体。

测试蜗轮箱输出端受正（以力的方向指向蜗杆输入端为正，力臂L）、反两方向拉力情况下的蜗轮蜗杆自锁性能，每种情况下根据试验载荷的不同，共有两种试验工况：

载荷从0kN开始，5s加载到12000Nm，保持5s，再5s卸载至0kN；

载荷从0kN开始，5s加载到-12000Nm，保持5s，再5s卸载至0kN。

其载荷和时间关系如图4所示。

试验载荷的循环次数根据蜗轮蜗杆减速箱的寿命确定，设计蜗轮蜗杆箱的寿命为10年，每年工作时间为1000小时，每小时达到最大自锁力矩不小1次，因此确定该试验载荷的循环次数为10000次。

试验过程记录相应最大载荷条件下的液力缸3的受力端的相对位移量及载荷，如果试验过程中出现载荷急速下降的打滑情况，立即停止试验并调整后重新试验。

3.过载保护扭矩试验

试验样件采用同一个蜗轮蜗杆减速箱，按照设计值安装过载保护摩擦片组，采用与自锁扭矩试验部分同样的加载和安装方式进行试验，测量蜗轮蜗杆减速箱的箱的打滑力矩即是过载保护力矩。

载荷从0kN开始，持续增加加载力,力增加间隔随着逼近设计值不断减小，直至蜗轮蜗杆减速箱打滑，测定打滑时的力和力矩。每次加载过程中间间隔60s,测量1000次。

试验过程记录每次蜗轮蜗杆减速箱的打滑力矩。

综上，由于本发明采用上述蜗轮蜗杆自锁扭矩试验和过载保护扭矩试验试验方法，填补了蜗轮蜗杆减速箱性能试验的空白；

此试验方法基于蜗轮蜗杆减速箱总成，并且试验方法采用常规试验台，而且在试验的过程中通过一台蜗轮蜗杆减速箱辅助内外花键套替换摩擦片组的方式实现两种性能试验，并最大限度的符合实际工况需求，操作简单，试验可信度更高；

试验过程中，采用液力缸为液压驱动装置，通过控制器实现液力驱动装置的自动化控制，并通过测量传感系统实现数据的输出，大大提高了试验工作效率，实现了加速耐久试验的目的，简单可靠并降低了试验成本；

本试验提出的试验次数和间隔等时间均基于实际使用工况测量总结的数据，试验结果可信度更高。

虽然已参照典型实施例描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (1)

1.一种基于蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置的自锁扭矩试验方法，其特征在于：

蜗轮蜗杆减速箱性能试验装置包括立式支承、控制器、驱动装置、连接部件、蜗轮蜗杆减速箱和安装板；

所述立式支承的底部固定在平面上，所述驱动装置的一端固定在所述立式支承上，驱动装置的另一端通过连接部件与蜗轮蜗杆减速箱相连，该连接部件实现了驱动装置与蜗轮蜗杆减速箱的垂直轴的相交；

所述蜗轮蜗杆减速箱安装在所述安装板上，所述安装板底部固定在平面上；

所述控制器通过电信号控制驱动装置前后运动，驱动装置通过伸缩进而实现连接部件以蜗轮蜗杆减速箱的输出齿轮中心旋转，进而实现蜗轮蜗杆减速箱在没有蜗轮蜗杆自锁力的情况下其输出齿轮轴旋转移动；

所述连接部件包括过渡块和连接板；所述过渡块的一端固定在驱动装置的端部，过渡块的另一端与连接板的一端固定连接，所述连接板的另一端与蜗轮蜗杆减速箱的输出齿轮固定连接；

所述连接板和蜗轮蜗杆减速箱的输出齿轮通过多组螺栓连接；

所述过渡块包括平板Ⅰ和平板Ⅱ，所述平板Ⅰ和平板Ⅱ呈T型结构焊接在一起；所述平板Ⅱ和连接板通过上下布置的两组螺栓连接，所述平板Ⅰ与驱动装置通过多组螺栓连接；

首先利用齿套替换过载保护离合器内的摩擦片组，使蜗轮蜗杆减速箱内的齿轮轴与蜗轮通过齿套刚性连接；在蜗轮蜗杆减速箱的输出端通过连接部件连接驱动装置，使用控制器控制驱动装置的前进和后退为蜗轮蜗杆减速箱加载，通过记录推力和拉力并计算两个方向的扭矩；试验过程中正反两个方向载荷的加载采用渐序加载，依次“零—额定载荷—零”，此试验的试验次数根据整机寿命确定；

试验载荷的循环次数根据蜗轮蜗杆减速箱的寿命确定，设计蜗轮蜗杆箱的寿命为10年，每年工作时间为1000小时，每小时达到最大自锁力矩不小1次，因此确定该试验载荷的循环次数为10000次；

试验过程记录相应最大载荷条件下的驱动装置的受力端的相对位移量及载荷，如果试验过程中出现载荷急速下降的打滑情况，立即停止试验并调整后重新试验；

所述齿套具有内花键和外花键，其花键参数与摩擦片组的内外花键相同，分别于齿轮轴的外花键和蜗轮的内花键啮合，齿轮轴、蜗轮通过齿套形成一个刚性整体。

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