CN111458138B - 浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，在箱体内设有横隔板和纵隔板卡槽若干，实验时根据需求将横隔板或者纵隔板单独插入相应的卡槽内，从而将润滑油腔体分隔成若干个腔体。因此本发明既保证了减速箱的润滑效果，又减少了因润滑油紊流、层流、飞溅所造成的功率损失。本发明还提出了浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验方法。

Description

浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置及方法

技术领域

本发明属于齿轮传动技术领域，尤其涉及一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置及方法。

背景技术

齿轮传动功耗由有载功耗和无载功耗组成。现有的机械传动功耗测量装置是无法区分两种功耗的大小，只能笼统地计算总功耗。然而驱动电机不同运行工况下，有载功耗和无载功耗的大小和比例都是动态变化的。减速箱定型后，通过改变润滑油的体积和黏度来降低无载功耗，是减少齿轮传动总功耗的最有效方法之一。

然而，现有的齿轮减速箱实验装置主要是对齿轮参数、润滑油参数的研究，对于减速箱箱体几何结构对搅油功率损失的影响的研究甚少；并无在箱体内部添加隔板研究齿轮搅油功率损失的实验装置及研究。除齿轮润滑油等参数因素之外，齿轮箱箱体结构参数也是影响齿轮箱功率损失一大因素之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置及方法，可通过在减速箱体内部添加隔板以研究齿轮搅油功率损失，为通过进行减速箱储润滑油腔体设计来减少减速箱搅油损失这一工艺奠定了基础。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，包括一齿轮减速箱，所述齿轮减速箱包括箱体和齿轮组；所述齿轮组安装在所述箱体内；所述箱体和所述齿轮组之间形成润滑油腔体；

所述箱体内壁上卡设若干竖隔板或若干横隔板；

所述竖隔板将所述齿轮组的横向跨距分割；位于所述横向跨距内的竖隔板与所述齿轮组中的齿轮接触的部分为中空结构；所有所述竖隔板将所述润滑油腔体分割成若干独立的竖腔体；

所述横隔板均将所述润滑油腔体分割成若干个独立的横腔体；所述横隔板与所述齿轮组中的齿轮接触的部分为中空结构；

所述箱体的底部设置排油阀；所述箱体的顶部设置加油盖；所述加油盖上设置排气塞。

优选地，所述齿轮位于所述中空结构的中间位置。

优选地，所述齿轮的两侧端面分别对称开设圆柱槽；所述圆柱槽内开设若干通孔；其中一个所述圆柱槽内安装一固定法兰，另一所述圆柱槽内安装一锁紧盘；

其中，所述固定法兰的中间位置设置一凸出部；所述凸出部上开设用于连接悬臂轴的齿轮孔；所述固定法兰沿周向设置多个固定圆柱；所述固定圆柱位于所述凸出部的外侧；所述固定圆柱与所述通孔对应设置；

所述锁紧盘上开设与所述固定圆柱对应的扣槽；所述扣槽包括第一直径段和第二直径段；所述第一直径段小于第二直径段；

将所述固定法兰通过固定圆柱安装在一所述圆柱槽内，将所述锁紧盘套在所述凸出部上，所述固定圆柱伸入所述第二直径段，旋转所述锁紧盘，所述固定圆柱滑入所述第一直径段以实现锁紧。

优选地，所述齿轮的端面上开设减重孔；所述减重孔的内周面上卡设环形的沟槽；

所述减重孔内安装一圆柱塞；所述圆柱塞外侧面上开设多个对称分布的安装槽；所述安装槽内安装一凸块；所述凸块内沿轴向开设移动槽；所述安装槽内固定一弹簧；所述弹簧固定在移动槽内；

所述凸块卡在所述沟槽上已将所述圆柱塞固定在所述减重孔内。

优选地，所述齿轮减速箱的输入端依次连接一用于测量正常转速和转矩的第一转速转矩传感器、一用于输入的驱动电机；

所述齿轮减速箱的输出端依次连接一用于测量减速后的转速和转矩的第二转速转矩传感器、一用于所述齿轮减速箱输出端末端加载不同负载的磁粉制动器；

所述第一转速转矩传感器、第二转速转矩传感器和所述磁粉制动器分别连接一工业平板电脑内的信息采集卡，且所述工业平板电脑还通过驱动器连接所述驱动电机。

本发明还提出了一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验方法，所述的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，包括以下步骤：

（1）取出箱体内的横隔板或者纵隔板；将油泵通过软管连接到排气塞的口部；排油阀处连接一输出软管，输出软管伸入至油池；启动油泵，润滑油经油泵吸入，通过排气塞喷到齿轮组的啮合区，再从排油阀流回到油池；然后执行步骤（2）得到齿轮减速箱的有载功耗P_Load，之后执行步骤（3）；

（2）通过工业电脑平板设定驱动电机的输出功率和输出轴转速；

第一转速转矩传感器将测量输入端的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡；

第二转速转矩传感器将减速后的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡，数据采集卡将数据穿传送给工业平板电脑进行处理；

（3）撤去油泵和软管，打开加油盖注入浸油深度的润滑油；

然后执行步骤（2），得到浸油深度h时，齿轮减速箱的功率损失P_Total，之后执行步骤（4）；

（4）计算齿轮减速箱在浸油深度h的无载功耗P_Inload的值为P_Inload=P_Total-P_Load；

（5）重复执行步骤（3），直至测得所有浸油深度h下的无载功耗P_Inload的值；

（6）执行步骤（1），直至获取不同的工况下，所有浸油深度h下的无载功耗P_Inload的值；该工况的参数包括驱动电机的输出功率和输出轴转速。

本发明还提出了一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验方法，基于所述的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，包括以下步骤：

S1：将油泵通过软管连接到排气塞的口部；排油阀处连接一输出软管，输出软管伸入至油池；启动油泵，润滑油经油泵吸入，通过排气塞喷到齿轮组的啮合区，再从排油阀流回到油池；然后执行步骤S2得到齿轮减速箱的有载功耗G_Load，之后执行步骤S3；

S2： 通过工业电脑平板设定驱动电机的输出功率和输出轴转速；

第一转速转矩传感器将测量输入端的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡；

第二转速转矩传感器将减速后的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡，数据采集卡将数据穿传送给工业平板电脑进行处理；

S3: 撤去油泵和软管；

S4：分别设定横隔板的间距和竖隔板的间距：

将浸油深度h设定为参数变量，浸油深度h的范围是0-1；其中，将浸油深度h进行分割，形成m个浸油深度h_i；

横隔板的高度H分别与m个浸油深度h_i相等，H=H₁，H₂，H₃…H_i…H_m；其中i=1，2，3，…m；横隔板的个数为a；a=a+1；0＜a≤m；横隔板自下向上依次增加；

将齿轮组的跨距分割成n-1个分跨距；相邻竖隔板之间围成分跨距；竖隔板的个数为b；b=b+1；竖隔板自外向内依次增加；0＜b≤n；

S5：安装横隔板或者竖隔板;

S6：打开加油盖注入浸油深度h的润滑油；

然后执行步骤S2，得到浸油深度h时，齿轮减速箱的功率损失G_Total，之后执行步骤S7；

S7：在横隔板或者竖隔板处于第一位置状况下，浸油深度h时，计算齿轮减速箱无载功耗G_Inload的值为G_Inload=G_Total-G_Load；

S8：返回步骤 S4，改变横隔板或者竖隔板的个数，直至获取横隔板或者竖隔板处于所有位置状况下，浸油深度h下的无载功耗G_Inload的值；

S9：返回步骤 S4，改变浸油深度h，直至获取所有浸油深度h时，在横隔板或者竖隔板处于所有位置位置状况下，齿轮减速箱无载功耗G_Inload的值。

与现有技术相比，本发明的优点为：在箱体内设有横隔板和纵隔板卡槽若干，实验时根据需求将横隔板或者纵隔板单独插入相应的卡槽内，从而将润滑油腔体分隔成若干个腔体。因此，既保证了齿轮减速箱的润滑效果，又减少了因润滑油紊流、层流、飞溅所造成的功率损失。通过装卸纵隔板或者横隔板实验，可测得最优的隔板安装位置，从而为通过进行齿轮减速箱的储润滑油腔体设计来减少减速箱搅油损失这一工艺奠定了基础。

附图说明

图1为本发明一实施例的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置的立体图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的侧视图；

图4为图1中箱体的立体图；

图5为图1中, 横隔板的个数为m时，齿轮组和横隔板之间的位置关系图；

图6为图5的侧视图；

图7为图1中纵隔板的个数为n时，齿轮组和纵隔板之间的位置关系图；

图8为图7的侧视图；

图9为本发明一实施例的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置的中齿轮结构图；

图10为与图9中齿轮配合的固定法兰结构图；

图11（a）为与图9中齿轮配合的锁紧盘结构图；

图11（b）为图11（a）中的锁紧盘和扣槽的位置关系图；

图12（a）为图10中固定法兰上卡环的结构图；

图12（b）为本发明又一实施中卡环的结构图；

图13为图9~11（a）中齿轮、固定法兰和锁紧盘的装配图；

图14为本发明又一实施例的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置的中，安装在齿轮上的圆柱塞的结构图；

图15为与图14配合的端盖结构图；

图16为与14配合的齿轮结构图。

其中，1-驱动电机，2-第一联轴器，3-第一转速转矩传感器，4-第二联轴器，5-齿轮减速箱，6-第三联轴器，7-第二转速转矩传感器，8-第四联轴器，9-磁粉制动器，10-电机制动器支架，11-扭矩传感器支架，12-排油阀，13-排气塞， 14-加油盖，15-玻璃板，16-箱体，17-齿轮轴，18-主动齿轮，19-被动齿轮，20-齿轮，21-圆柱槽，22-空白区域，23-通孔，24-固定法兰，25-固定圆柱，26-齿轮孔，27-锁紧盘，28-扣槽，29-第一扣槽，30- 滑柄，31-卡环，32-锁紧盘边缘，33-圆柱塞，34-凸块，35-圆柱塞内侧面，36-固定槽，37-端盖，38-卡耳，39-第一齿轮，40-减重孔，41-沟槽，42-旋转孔，43-第一弹簧固定块，44-第二弹簧固定块，45-旋转轴。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

如图1~4所示，一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，包括一齿轮减速箱5、第二联轴器4、第一联轴器、第一转速转矩传感器、驱动电机1、第三联轴器6、第四联轴器8、第二转速转矩传感器7和磁粉制动器9。其中，电机制动器支架10支撑驱动电机1；2个扭矩传感器支架11分别支撑第一转速转矩传感器和第二转速转矩传感器7。

齿轮减速箱5的输入端（用于输入的齿轮轴17）依次连接第二联轴器4、一用于测量正常转速和转矩的第一转速转矩传感器3、第一联轴器2、一用于输入的驱动电机1；齿轮减速箱5的输出端（用于输出的齿轮轴17）依次连接第三联轴器6、一用于测量减速后的转速和转矩的第二转速转矩传感器7、第四联轴器8、一用于齿轮减速箱5输出端末端加载不同负载的磁粉制动器9。

第一转速转矩传感器3、第二转速转矩传感器7和磁粉制动器9分别连接一工业平板电脑内的信息采集卡，且工业平板电脑还通过驱动器连接驱动电机1。工业平板电脑中采用获取的数据计算得到该齿轮减速箱5的输入功率和输出功率的过程为本领域常用的技术手段，故不再详述。

齿轮减速箱5包括箱体16和齿轮组；齿轮组包括互相啮合的主动齿轮18和被动齿轮19；齿轮组安装在箱体16内；箱体16和齿轮组之间形成润滑油腔体。箱体16的底部设置排油阀12；箱体16的顶部设置加油盖14；加油盖14上设置排气塞13。

箱体16内壁上卡设若干竖隔板或若干横隔板；优选地，箱体16的形状为长方体，便于安装横隔板或者竖隔板。

竖隔板将齿轮组的横向跨距分割；位于横向跨距内的竖隔板与齿轮组中的齿轮接触的部分为中空结构。所有竖隔板将润滑油腔体分割成若干独立的竖腔体，如图7~8所示。

横隔板均将润滑油腔体分割成若干个独立的横腔体；横隔板与齿轮组中的齿轮接触的部分为中空结构，如图5~6所示。优选地，齿轮位于所述中空结构的中间位置。

在本实施例中，齿轮安装在箱体16内的悬臂轴上，悬臂轴通过轴承安装在箱体16上，前述悬臂轴和箱体16之间的安装方式为现有技术，在此不再赘述。进一步地，对齿轮结构进行了设计。

为实现基于中心距相同的不同齿轮组进行如下2种实验，实验组数较大，还需要频繁更换齿轮，导致实验步骤繁琐，操作复杂不便；同时随着齿轮参数的增加，齿轮的重量也将大大增加，这对齿轮轴提出更高的要求，尤指悬臂轴，但往往由于实验装置体积的限制无法实现；为此特设计2种新型齿轮结构，一种新型齿轮摆脱了通过轴键螺母等部件安装齿轮，为齿轮安装提供了一种便捷结构如图9~13所示；另一种新型齿轮大大减少齿轮重量，如图14~16所示。

首先，如图9~13所示，设计一种齿轮结构，通过固定法兰结构固定齿轮环，无需通过轴键更换齿轮，只需转动锁紧盘，即可拆卸原装齿轮环。

具体方案为：齿轮20的两侧端面分别对称开设圆柱槽21；圆柱槽21内开设若干通孔23；其中一个圆柱槽21内安装一固定法兰24，另一圆柱槽21内安装一锁紧盘27； 其中，固定法兰24的中间位置设置一凸出部；凸出部上开设用于连接悬臂轴的齿轮孔26；固定法兰24沿周向设置多个固定圆柱25；固定圆柱25位于凸出部的外侧；固定圆柱25与通孔23对应设置；锁紧盘27上开设与固定圆柱25对应的扣槽28；扣槽28包括第一直径段和第二直径段；第一直径段小于第二直径段；将固定法兰24通过固定圆柱25安装在一圆柱槽21内，将锁紧盘27套在凸出部上，固定圆柱25伸入第二直径段，旋转锁紧盘27，固定圆柱25滑入第一直径段以实现锁紧。

如图9齿轮20中间为一定半径范围的空白区域22，齿轮端面设计对称圆柱槽21，槽面上开若干通孔23。

如图10为固定法兰24，通常为轻型材料，其通过键与轴相连，且更换齿轮时固定法兰不移动。26为轴孔即齿轮孔，25为固定圆柱，固定圆柱25末端开有一定深度与宽度的槽，保证此处圆柱直径较小。

图11（a）为锁紧盘27，当齿轮20与固定法兰24相扣时，为保证齿轮20轴向定位，将固定圆柱25通过扣槽28大直径孔处（第二直径段），使锁紧盘27与固定法兰24相连且夹紧齿轮20，此时将锁紧盘27顺时针旋转，使固定圆柱25移至扣槽28小直径端（第一直径段）（扣槽小直径端直径与固定圆柱槽处的直径相等，扣槽大直径端略大于固定圆柱25的直径），锁紧盘27夹紧齿轮20并限制其轴向运动，此时锁紧盘边缘32与圆柱槽21的内边缘接触。

为防止齿轮旋转时带动锁紧盘27造成相对周向旋转，在任一扣槽28或第一扣槽29处设计卡环31，固定法兰对应该卡环31的位置处没有固定圆柱25；如图12（a），卡环31为活动卡环，其与锁紧盘27分别为两个独立部件，卡环31与滑柄30为一整体，中间设有一旋转轴，卡环30通过锁紧盘27内置弹簧调控位置，滑动滑柄31可控制卡环30的缩进与伸出。

如图12（b）所示，为本发明又一实施例中的卡环31的结构。卡环31上设计有旋转孔42、滑柄30，与卡环31相配合的扣槽28设计为抽壳结构如图11（b），且设计一固定旋转轴45（固定在锁紧盘27上），卡环31通过其上的旋转孔42与扣槽28的壳内的旋转轴45配合安装，起到固定旋转的作用；卡环31上43为第一弹簧固定块；图11（b）中44为第二弹簧固定块，均为安装弹簧的位置，高度略微突出，只是起到固定弹簧的作用；当锁紧盘27安装在指定位置后，由于卡环31已经预先活动安装在锁紧盘27上且位于扣槽28内，只需旋转锁紧盘27，旋转锁紧盘27就能将卡环31压进锁紧盘27的壳体内，扣槽28小直径端将固定圆柱25卡死，此时卡环31因为弹簧回复原位，起到卡紧作用；当需要卸下锁紧盘27时，向上滑动滑柄30即可控制卡环31缩进锁紧盘壳体内，反向旋转锁紧盘27，即可使固定圆柱25到达扣槽28的大直径端，从而卸下锁紧盘27。

开设减重孔是大型齿轮常用的减重方式。但是浸油润滑状态下，减重孔通常存在较大的涡流，从而增大了搅油功耗，本发明设计了一种既能减重，又能避免减重孔搅油功耗的装置。

由于大齿轮质量较大，对轴的质量校核要求较高，减重孔结构的应用越加广泛；对于减速箱齿轮搅油实验，齿轮结构往往对实验结果造成重大影响，有无减重孔结构的齿轮产生的实验结果往往天差地别。一方面受齿轮重量的影响，某些结构中减重孔必不可少；一方面出于节约材料与实验成本的考虑；特设计一种堵住齿轮减重孔的结构，此结构不仅达到减重孔减少重量的目的，而且安装方便快捷，部件多样，可满足各种材料的齿轮，堵住齿轮减重孔的。

为此，本发明设计的一种堵塞减重孔零部件，通过弹性滑块定位，只需按压即可方便塞入与取出减重孔零部件，如图14~16所示。

如图14~16所示，具体方案为：齿轮的端面上开设减重孔；减重孔的内周面上卡设环形的沟槽41；减重孔内安装一圆柱塞33；圆柱塞33外侧面上开设多个对称分布的安装槽；安装槽内安装一凸块34；凸块34内沿轴向开设移动槽；安装槽内固定一弹簧；弹簧固定在移动槽内； 凸块34卡在沟槽41上已将圆柱塞33固定在减重孔内。

图16为一具有四个减重孔40（减重通孔）的第二齿轮39，在减重孔40内周面开一定深度与度的沟槽41。

图14为圆柱塞33，圆柱侧面周围设计4个对称分布的凸块34，凸块34由弹簧控制，整个圆柱塞由轻型材料制作。将圆柱塞33对准减重孔40用力按下，凸块34回缩，当下降到沟槽41处，凸块34伸出并卡在沟槽处，由于弹簧控制凸块不会回缩（需施加一定压力，弹簧才会回缩），自圆柱塞33端面再次用力下压，同理，圆柱塞33取出。由于齿轮材料不一，且为保证减重孔处圆柱塞端面材料与齿轮材料相同，特设计端盖37如图15（端盖材料与齿轮材料相同），自圆柱塞33端面按压端盖37，由卡耳38（由弹簧控制）扣在圆柱塞内侧面35

上的固定槽36处，使端盖37与圆柱塞33紧固相连。

本实施例提出了一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验方法，即无载功耗测量实验方法，基于上述浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，包括以下步骤：

（1）取出箱体16内的横隔板或者纵隔板，将油泵通过软管连接到排气塞13的口部；排油阀处连接一输出软管，输出软管伸入至油池；启动油泵，润滑油经油泵吸入，通过排气塞13喷到齿轮组的啮合区，再从排油阀流回到油池；然后执行步骤（2）得到齿轮减速箱5的有载功耗P_Load，之后执行步骤（3）；

（2）通过工业电脑平板设定驱动电机1的输出功率和输出轴转速；

第一转速转矩传感器3将测量输入端的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡；

第二转速转矩传感器7将减速后的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡，数据采集卡将数据穿传送给工业平板电脑进行处理；

（3）撤去油泵和软管，打开加油盖14注入浸油深度的润滑油；

然后执行步骤（2），得到浸油深度h时，齿轮减速箱5的功率损失P_Total，之后执行步骤（4）；

（4）计算齿轮减速箱5在浸油深度h的无载功耗P_Inload的值为P_Inload=P_Total-P_Load；

（5）重复执行步骤（3），直至测得所有浸油深度h下的无载功耗P_Inload的值；

（6）执行步骤（1），直至获取不同的工况下，所有浸油深度h下的无载功耗P_Inload的值；该工况的参数包括驱动电机1的输出功率和输出轴转速。

本实施例还提出了一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验方法，即基于分隔浸油体积的最小搅油损失实验方法，基于上述浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，包括以下步骤：

S1：将油泵通过软管连接到排气塞13的口部；排油阀处连接一输出软管，输出软管伸入至油池；启动油泵，润滑油经油泵吸入，通过排气塞13喷到齿轮组的啮合区，再从排油阀流回到油池；然后执行步骤S2得到齿轮减速箱5的有载功耗G_Load，之后执行步骤S3。

S2: 通过工业电脑平板设定驱动电机1的输出功率和输出轴转速；

第一转速转矩传感器3将测量输入端的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡；

第二转速转矩传感器7将减速后的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡，数据采集卡将数据穿传送给工业平板电脑进行处理。

S3: 撤去油泵和软管。

S4：分别设定横隔板的间距和竖隔板的间距：将浸油深度h设定为参数变量，浸油深度h的范围是0-1；图1所示，当齿轮组为浸入润滑油的临界状态时（即：齿轮下端刚好接触到润滑油液面时），h=0；当齿轮组浸油深度到达齿轮中心时，h=0.5；当油液完全浸没齿轮组时，h=1。已有研究表明，浸油深度对搅油功耗的影响较大。由于不同齿轮的尺寸不同，实验中无法给出浸油深度的具体值，因此采用润滑油液面相对于齿轮的位置，来表示浸油深度h。

其中，将浸油深度h进行分割，形成m个浸油深度h_i，在本实施例中，将浸油深度h进行m等分。

横隔板的高度H分别与一个浸油深度h_i相等，H=H₁，H₂，H₃…H_i…H_m；其中i=1，2，3，…m；横隔板的个数为a；a=a+1；0＜a≤m；横隔板自下向上依次增加；即m为常数，人为设定。如图5~6所示，横隔板的个数最后增加至m个。

将齿轮组的跨距L分割成n-1个分跨距；相邻竖隔板之间围成分跨距；竖隔板的个数为b；b=b+1；竖隔板自外向内依次增加；0＜b≤n, 即n为常数，人为设定。如图7~8所示，竖隔板S的个数最后增加至n个。在本实施例中，将跨距n等分。S=S₁，S₂，S₃，…S_j，…S_n。

S5：安装横隔板或者竖隔板。

S6：打开加油盖14注入浸油深度h的润滑油；

然后执行步骤S2，得到浸油深度h时，齿轮减速箱5的功率损失G_Total，之后执行步骤S7。

S7：在横隔板或者竖隔板处于第一位置状况下，浸油深度h时，计算齿轮减速箱5无载功耗G_Inload的值为G_Inload=G_Total-G_Load。

S8：返回步骤 S4，改变横隔板或者竖隔板的个数，直至获取横隔板或者竖隔板处于所有位置状况下，浸油深度h下的无载功耗G_Inload的值。

S9：返回步骤 S4，改变浸油深度h，直至获取所有浸油深度h时，在横隔板或者竖隔板处于所有位置位置状况下，齿轮减速箱5无载功耗G_Inload的值。

在本实施例中，步骤S2中的驱动电机1的输出功率和输出轴转速，保持与步骤（2）中驱动电机1的输出功率和输出轴转速的设定值相同。上述2中方法中，润滑油的润滑油粘度μ、齿轮参数等也保持相同。

在本实施例中，减重孔产生的搅油损失=堵塞减重孔前的齿轮搅油损失-堵塞减重孔后的齿轮搅油损失。测量时，不堵塞减重孔测得齿轮搅油损失（即执行S1~ S9）；之后堵塞减重孔测得齿轮搅油损失（即执行S1~ S9）；最后计算两者的差值。

综上，本实施例的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置及方法具有以下优点：

1）齿轮减速箱5内设有横隔板、纵隔板卡槽若干，实验时根据需求将横隔板、纵隔板单独插入相应的卡槽内，从而将润滑油腔体分隔成若干个腔体。因此既保证了齿轮减速箱5的润滑效果，又减少了因润滑油紊流、层流、飞溅所造成的功率损失。通过安装隔板实验，可测得最优的隔板安装位置，从而为通过进行齿轮减速箱的储液仓设计来减少减速箱搅油损失奠定了基础。

2）箱体的输入轴、输出轴都布置在同一侧，另一侧为有机的玻璃板15等透明材料，便于观测箱体内机械传动和搅油情况。

3）齿轮组拆卸方便，可更换中心距相同的齿轮对进行重复实验。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，包括一齿轮减速箱，所述齿轮减速箱包括箱体和齿轮组；所述齿轮组安装在所述箱体内；所述箱体和所述齿轮组之间形成润滑油腔体；其特征在于：

所述箱体内壁上卡设若干竖隔板或若干横隔板；

所述竖隔板将所述齿轮组的横向跨距分割；位于所述横向跨距内的竖隔板与所述齿轮组中的齿轮接触的部分为中空结构；所有所述竖隔板将所述润滑油腔体分割成若干独立的竖腔体；

所述横隔板均将所述润滑油腔体分割成若干个独立的横腔体；所述横隔板与所述齿轮组中的齿轮接触的部分为中空结构；所述齿轮的两侧端面分别对称开设圆柱槽；所述圆柱槽内开设若干通孔；其中一个所述圆柱槽内安装一固定法兰，另一所述圆柱槽内安装一锁紧盘；

其中，所述固定法兰的中间位置设置一凸出部；所述凸出部上开设用于连接悬臂轴的齿轮孔；所述固定法兰沿周向设置多个固定圆柱；所述固定圆柱位于所述凸出部的外侧；所述固定圆柱与所述通孔对应设置；

所述锁紧盘上开设与所述固定圆柱对应的扣槽；所述扣槽包括第一直径段和第二直径段；所述第一直径段小于第二直径段；

将所述固定法兰通过固定圆柱安装在一所述圆柱槽内，将所述锁紧盘套在所述凸出部上，所述固定圆柱伸入所述第二直径段，旋转所述锁紧盘，所述固定圆柱滑入所述第一直径段以实现锁紧；

所述箱体的底部设置排油阀；所述箱体的顶部设置加油盖；所述加油盖上设置排气塞。

2.根据权利要求1所述的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，其特征在于，所述齿轮位于所述中空结构的中间位置。

3.根据权利要求1所述的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，其特征在于：所述齿轮的端面上开设减重孔；所述减重孔的内周面上卡设环形的沟槽；

所述减重孔内安装一圆柱塞；所述圆柱塞外侧面上开设多个对称分布的安装槽；所述安装槽内安装一凸块；所述凸块内沿轴向开设移动槽；所述安装槽内固定一弹簧；所述弹簧固定在移动槽内；

所述凸块卡在所述沟槽上以将所述圆柱塞固定在所述减重孔内。

4.根据权利要求1所述的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，其特征在于：

所述齿轮减速箱的输入端依次连接一用于测量正常转速和转矩的第一转速转矩传感器、一用于输入的驱动电机；

所述齿轮减速箱的输出端依次连接一用于测量减速后的转速和转矩的第二转速转矩传感器、一用于所述齿轮减速箱输出端末端加载不同负载的磁粉制动器；

所述第一转速转矩传感器、第二转速转矩传感器和所述磁粉制动器分别连接一工业平板电脑内的信息采集卡，且所述工业平板电脑还通过驱动器连接所述驱动电机。

5.一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验方法，基于权利要求4所述的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取出箱体内的横隔板或者纵隔板；将油泵通过软管连接到排气塞的口部；排油阀处连接一输出软管，输出软管伸入至油池；启动油泵，润滑油经油泵吸入，通过排气塞喷到齿轮组的啮合区，再从排油阀流回到油池；然后执行步骤（2）得到齿轮减速箱的有载功耗P_Load，之后执行步骤（3）；

（2）通过工业电脑平板设定驱动电机的输出功率和输出轴转速；

第一转速转矩传感器将测量输入端的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡；

第二转速转矩传感器将减速后的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡，数据采集卡将数据穿传送给工业平板电脑进行处理；

（3）撤去油泵和软管，打开加油盖注入浸油深度的润滑油；

然后执行步骤（2），得到浸油深度h时，齿轮减速箱的功率损失P_Total，之后执行步骤（4）；

（4）计算齿轮减速箱在浸油深度h的无载功耗P_Inload的值为P_Inload=P_Total-P_Load；

（5）重复执行步骤（3），直至测得所有浸油深度h下的无载功耗P_Inload的值；

（6）执行步骤（1），直至获取不同的工况下，所有浸油深度h下的无载功耗P_Inload的值；该工况的参数包括驱动电机的输出功率和输出轴转速。

6.一种浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验方法，基于权利要求4所述的浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将油泵通过软管连接到排气塞的口部；排油阀处连接一输出软管，输出软管伸入至油池；启动油泵，润滑油经油泵吸入，通过排气塞喷到齿轮组的啮合区，再从排油阀流回到油池；然后执行步骤S2得到齿轮减速箱的有载功耗G_Load，之后执行步骤S3；

S2： 通过工业电脑平板设定驱动电机的输出功率和输出轴转速；

第一转速转矩传感器将测量输入端的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡；

第二转速转矩传感器将减速后的转矩和转速数据传送给工业平板电脑内部设置的数据采集卡，数据采集卡将数据穿传送给工业平板电脑进行处理；

S3: 撤去油泵和软管；

S4：分别设定横隔板的间距和竖隔板的间距：

将浸油深度h设定为参数变量，浸油深度h的范围是0-1；其中，将浸油深度h进行分割，形成m个浸油深度h_i；

横隔板的高度H分别与m个浸油深度h_i相等，H=H₁，H₂，H₃…H_i…H_m；其中i=1，2，3，…m；横隔板的个数为a；a=a+1；0＜a≤m；横隔板自下向上依次增加；

将齿轮组的跨距分割成n-1个分跨距；相邻竖隔板之间围成分跨距；竖隔板的个数为b；b=b+1；竖隔板自外向内依次增加；0＜b≤n；

S5：安装横隔板或者竖隔板;

S6：打开加油盖注入浸油深度h的润滑油；

然后执行步骤S2，得到浸油深度h时，齿轮减速箱的功率损失G_Total，之后执行步骤S7；

S7：在横隔板或者竖隔板处于第一位置状况下，浸油深度h时，计算齿轮减速箱无载功耗G_Inload的值为G_Inload=G_Total-G_Load；

S8：返回步骤 S4，改变横隔板或者竖隔板的个数，直至获取横隔板或者竖隔板处于所有位置状况下，浸油深度h下的无载功耗G_Inload的值；

S9：返回步骤 S4，改变浸油深度h，直至获取所有浸油深度h时，在横隔板或者竖隔板处于所有位置状况下，齿轮减速箱无载功耗G_Inload的值。

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