CN112268698A - 一种电机和减速器疲劳测试试验台 - Google Patents

一种电机和减速器疲劳测试试验台 Download PDF

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魏正耀
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Abstract

本发明提供了一种电机和减速器疲劳测试试验台，包括铸铁平台、和设于铸铁平台两端的第一机组和第二机组，第一机组包括第一驱动电机和减速器，第一驱动电机与减速器通过第一联轴器连接，减速器通过第二联轴器连接第一扭矩传感器，减速器的轴上通过磁力吸附有制动作用的第一磁粉环；第二机组包括第二驱动电机和第二扭矩传感器，第二驱动电机上设有第二驱动电机轴上的第二磁粉环，第二驱动电机上设有第二温度传感器和第二噪音传感器。本试验台的两个试验区，能同时进行电机、减速器试验寿命的测试，提高测试效率，节约工时；本试验台具有高精度传感器，能实现对电机和减速器的工作状态参数的实时智能化监测，检测精度高。

Description

一种电机和减速器疲劳测试试验台
技术领域
本发明涉及机械试验测试技术领域，特别是一种电机和减速器疲劳测试试验台。
背景技术
减速器、电机是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、以及太空探索等领域都能见到它的身影。随着生产技术的快速发展，减速器、电机的运用环境变得越来越复杂，在很多严峻的环境下会发生疲劳故障，因此需要一种电机和减速器疲劳测试试验台装置，对电机和减速器疲劳分析，寿命计算，以及工况模拟，确保减速器和电机在各个应用领域、环境有一个可靠性保证。传统减速器、电机的疲劳试验操作过程复杂、装置复杂，试验效率较低，浪费大量的物力、人力，且工况模拟、加载模拟与现实情况相差较大。
专利号为CN106644459B公开了一种链轮疲劳试验测试装置及测试方法，该测试装置包括驱动系统和制动系统，驱动系统包括交流伺服电机，交流伺服电机输出轴连接行星减速器输入轴，行星减速器输出轴通过联轴器一连接驱动轴一端，驱动轴另一端连接驱动链轮三爪卡盘，驱动链轮固定在驱动链轮三爪卡盘上，制动系统包括一维运动平台，一维运动平台上设有磁粉制动器，磁粉制动器输出轴通过联轴器二连接扭矩传感器一端，扭矩传感器另一端通过联轴器三连接制动轴一端，制动轴另一端连接制动链轮三爪卡盘，制动链轮固定在制动链轮三爪卡盘上。本发明链轮疲劳试验测试装置能够针对某一特定工况，输入相定的交变负载，来反映链轮真实的疲劳性能。
但是该测试方法和装置，在使用过程中的检测精度不高，误差较大，无法满足目前的使用需求。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种高精度检测，并能够同时对电机以及减速器进行检测，能够模拟现实情况的电机和减速器疲劳测试试验台。
本发明的技术方案是：一种电机和减速器疲劳测试试验台，包括铸铁平台、和分别设于铸铁平台两端的第一机组和第二机组，
所述第一机组包括第一驱动电机和减速器，第一驱动电机与减速器通过第一联轴器连接，减速器通过第二联轴器连接第一扭矩传感器，减速器的轴上通过磁力吸附有制动作用的第一磁粉环；减速器上设有第一温度传感器和第一噪音传感器；
所述第二机组包括第二驱动电机和第二扭矩传感器，第二驱动电机通过第三联轴器连接第二扭矩传感器，第二驱动电机上设有制动作用的第二磁粉环，第二驱动电机上设有第二温度传感器和第二噪音传感器。
本方案的优点在于，能够实现同时对减速器和电机进行模拟和疲劳测试，第一机组主要用于对减速器进行测试，第二机组主要是用于对电机进行疲劳测试，进而实现对减速器和电机的寿命疲劳检测实现数据分析，本方案主要对配套的待测驱动电机和待测的减速机进行检测过程中，能够同时对两者进行检测，检测过程中根据检测的参数值进行分析，实现对配套的驱动电机和减速机之间的匹配值，当待测驱动电机和减速器之间的参数经分析后两者的差别在合理范围内，则说明两者的匹配符合要求；当待测驱动电机或者减速机分析后的数值相对于另一方过高或者过低，疲劳值低的驱动电机或者减速机会影响疲劳值高的一方，进而影响其两者的使用寿命，当疲劳值均符合匹配要求，则能够说明两者达到最佳的匹配状态，便于降低两者之间的相互损伤，进而提高两者的使用寿命。同时便于准确把握其使用寿命，便于能够及时检修或者更换，进而保证减速器或者电机的传动效果，避免安全事故的发生，试验台上的各个零部件的装配位置不是一成不变，可以根据工况需求，更换装配位置关系，实现试验台的多功能化，进而提高试验台的应用范围，可以对不同型号的减速器以及电机进行检测。
进一步，所述第一扭矩传感器、第一温度传感器、第一噪音传感器、第二扭矩传感器、第二温度传感器和第二噪音传感器均与显示终端连接，实现对试验电机和试验减速器的温度、轮齿状态、轴的扭矩的实时监测，轮齿状态则通过噪音传感器测量出来的频率来判别轮齿的状态好坏，各个传感器具有精度高、灵敏度高的特点，进而保证对各个参数的检测和采集，来实现对减速器和电机的高精度的检测。
进一步，所述第一扭矩传感器、第一温度传感器、第一噪音传感器、第二扭矩传感器、第二温度传感器和第二噪音传感器测得的参数均通过通讯传入显示终端。优选地，显示终端内部会根据已经设计好的寿命计算算法进行数值分析，从而对寿命疲劳进行计算。
进一步，所述第一驱动电机、减速器、第一扭矩传感器分别通过第一电机支架、减速器支架、第一扭矩传感器支架安装在铸铁平台上。
进一步，所述第一温度传感器与第一噪音传感器安装在减速器外壳上，第一温度传感器通过定位套与外壳轴肩定位配合装配。
进一步，所述第二驱动电机、第二扭矩传感器分别通过第二电机支架、第二扭矩传感器支架安装在铸铁平台上，第二电机支架与第二驱动电机一体成型。
进一步，所述第二温度传感器和第二噪音传感器均安装在第二驱动电机的壳体上。
进一步，所述第一磁粉环、第二磁粉环、第一驱动电机和第二驱动电机均受控制系统的控制，通过控制系统对其正反转、转速进行控制。
进一步，所述第一磁粉环和第二磁粉环均能通过加载磁粉实现载荷的增减。磁粉加载是根据电磁原理和利用磁粉传递转矩的；它具有激磁电流和传递的转矩基本成线性关系。在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动节约能源，可以长时间运行等优点。
进一步，扭矩传感器、温度传感器、噪音传感器、以及电机的频率转速参数均通过对应的采集模块、以及RS485通讯传入显示终端计算机或者通过PLC控制系统和以太网传入计算机。优选地，采集模块包括温度采集模块、噪音采集模块、变频器等。
本发明具有如下特点：（1）本试验台的两个试验区，能够同时进行电机、减速器试验寿命的测试，提高测试效率，节约工时。
（2）本试验台具有高精度传感器，能实现对电机和减速器的工作状态参数的实时智能化监测，检测精度高。
（3）采用磁粉加载磁粉环进行制动，它具有激磁电流和传递的转矩基本成线性关系。在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动节约能源，可以长时间运行等优点。
（4）该试验台各个电机和减速器以及相应支架的装配位置可以根据不同工况进行组合排列，实现试验台的多功能化。该试验台能够根据不同工况，通过不同实验参数设计进行不同工况的模拟，进而提高了其应用范围，便于对不同型号的电机、减速器进行检测。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
图1-为本发明试验台装配图；
图2-为本发明试验台控制原理流程图；
1-第一驱动电机；2-第一电机支架；3-铸铁平台；4-第一磁粉环；5-第一联轴器；6-第一温度传感器；7-定位套；8-第一噪音传感器；9-减速器；10-减速器支架；11-第二联轴器；12-第一扭矩传感器；13-第一扭矩传感器支架；14-第二扭矩传感器；15-第二扭矩传感器支架；16-第三联轴器；17-第二磁粉环；18-第二驱动电机；19-第二电机支架；20-第二温度传感器；21-第二噪音传感器。
具体实施方式
如附图所示：一种电机和减速器疲劳测试试验台，包括铸铁平台3、和分别设于铸铁平台3两端的第一机组和第二机组，第一机组包括第一驱动电机1和减速器9，第一驱动电机1与减速器9通过第一联轴器5连接，减速器9通过第二联轴器11连接第一扭矩传感器12，减速器9的轴上设有制动作用的第一磁粉环4；第一驱动电机1、减速器9、第一扭矩传感器12分别通过第一电机支架2、减速器支架10、第一扭矩传感器支架13安装在铸铁平台3上；第一电机支架2、减速器支架10、第一扭矩传感器支架13均通过螺栓固定在铸铁平台3上，便于提高固定的效果，便于提高检测的精度；第一驱动电机1与第一电机支架2、减速器9与减速器支架10均通过法兰盘螺栓固连，便于提高两者之间的连接强度；第一温度传感器6与第一噪音传感器8安装在减速器9外壳上，第一温度传感器6通过定位套7与外壳轴肩定位配合装配，第一机组主要进行减速器9的各种加载工况的模拟以及相应工况疲劳寿命测试。
第二机组包括第二驱动电机18和第二扭矩传感器14，第二驱动电机18通过第三联轴器16连接第二扭矩传感器14，第二驱动电机18轴上设有制动作用的第二磁粉环17，第二磁粉环17通过磁力吸附在第二驱动电机18轴上，第二驱动电机18上设有第二温度传感器20和第二噪音传感器21。第二驱动电机18、第二扭矩传感器14分别通过第二电机支架19、第二扭矩传感器支架15安装在铸铁平台3上，第二电机支架19与第二驱动电机18一体成型。第二电机支架19、第二扭矩传感器支架15均通过螺栓固定安装在铸铁平台3上，便于提高安装的效果和固定效果，便于保证检测的精度；第二温度传感器20和第二噪音传感器21均安装在第二驱动电机18的壳体上，第二机组主要进行电机的各种加载工况的模拟以及相应工况疲劳寿命测试。
本方案能够实现同时对减速器9和电机进行模拟和疲劳测试，第一机组主要用于对减速器9进行测试，第二机组主要是用于对电机进行疲劳测试，进而实现对减速器9和电机的寿命疲劳检测实现数据分析，便于准确把握其使用寿命，便于能够及时检修或者更换，进而保证减速器9或者电机的传动效果，避免安全事故的发生，试验台上的各个零部件的装配位置不是一成不变，可以根据工况需求，更换装配位置关系，实现试验台的多功能化，进而提高试验台的应用范围，可以对不同型号的减速器9以及电机进行检测。
在实施例中，第一扭矩传感器12、第一温度传感器6、第一噪音传感器8、第二扭矩传感器14、第二温度传感器20和第二噪音传感器21均与显示终端连接，实现对测试电机和测试减速器9的温度、轮齿状态、轴的扭矩的实时监测，轮齿状态则通过噪音传感器测量出来的频率来判别轮齿的状态好坏，各个传感器具有精度高、灵敏度高的特点，进而保证对各个参数的检测和采集，来实现对减速器9和电机的高精度的检测。
在实施例中，第一扭矩传感器12、第一温度传感器6、第一噪音传感器8、第二扭矩传感器14、第二温度传感器20和第二噪音传感器21测得的参数均通过通讯传入显示终端。优选地，显示终端内部会根据已经设计好的寿命计算算法进行数值分析，从而对寿命疲劳进行计算。
在实施例中，第一磁粉环4、第二磁粉环17、第一驱动电机1和第二驱动电机18均受控制系统的控制，控制系统为PLC控制系统，通过控制系统对其正反转、转速进行控制。第一磁粉环4和第二磁粉环17（即磁粉制动器）均能通过加载磁粉实现载荷的增减。磁粉加载是根据电磁原理和利用磁粉传递转矩的；它具有激磁电流和传递的转矩基本成线性关系。在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动节约能源，可以长时间运行等优点。
使用过程中，PLC控制系统通过控制各个电机、以及磁环加载器，对不同工况的模拟，然后扭矩传感器、温度传感器、以及噪音传感器、以及电机的频率转速参数均通过各个对应的采集模块如温度采集模块、噪音采集模块、变频器等，以总线RS485通讯传入显示终端计算机或者通过PLC控制系统和以太网传入计算机，然后显示终端内部会根据编程师实现编好的寿命计算算法进行数值分析，从而对寿命疲劳进行计算。使用过程中，可以对待测的驱动电机和减速机分别进行检测，本方案主要对配套的待测驱动电机和待测的减速机进行检测过程中，能够同时对两者进行检测，检测过程中根据检测的参数值进行分析，实现对配套的驱动电机和减速机之间的匹配值，当待测驱动电机和减速器之间的参数经分析后两者的差别在合理范围内，则说明两者的匹配符合要求；当待测驱动电机或者减速机分析后的数值相对于另一方过高或者过低，疲劳值低的驱动电机或者减速机会影响疲劳值高的一方，进而影响其两者的使用寿命，当疲劳值均符合匹配要求，则能够说明两者达到最佳的匹配状态，便于降低两者之间的相互损伤，进而提高两者的使用寿命。
以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机和减速器疲劳测试试验台，包括铸铁平台、和分别设于铸铁平台两端的第一机组和第二机组，其特征在于：
所述第一机组包括第一驱动电机和减速器，第一驱动电机与减速器通过第一联轴器连接，减速器通过第二联轴器连接第一扭矩传感器，减速器的轴上通过磁力吸附有制动作用的第一磁粉环；减速器上设有第一温度传感器和第一噪音传感器；
所述第二机组包括第二驱动电机和第二扭矩传感器，第二驱动电机通过第三联轴器连接第二扭矩传感器，第二驱动电机上设有制动作用的第二磁粉环，第二驱动电机上设有第二温度传感器和第二噪音传感器。
2.根据权利要求1所述的电机和减速器疲劳测试试验台，其特征在于：所述第一扭矩传感器、第一温度传感器、第一噪音传感器、第二扭矩传感器、第二温度传感器和第二噪音传感器均与显示终端连接，实现对试验电机和试验减速器的温度、轮齿状态、轴的扭矩的实时监测，轮齿状态则通过噪音传感器测量出来的频率来判别轮齿的状态好坏。
3.根据权利要求2所述的电机和减速器疲劳测试试验台，其特征在于：所述第一扭矩传感器、第一温度传感器、第一噪音传感器、第二扭矩传感器、第二温度传感器和第二噪音传感器测得的参数均通过通讯传入显示终端。
4.根据权利要求1所述的电机和减速器疲劳测试试验台，其特征在于：所述第一驱动电机、减速器、第一扭矩传感器分别通过第一电机支架、减速器支架、第一扭矩传感器支架安装在铸铁平台上。
5.根据权利要求1所述的电机和减速器疲劳测试试验台，其特征在于：所述第一温度传感器与第一噪音传感器安装在减速器外壳上，第一温度传感器通过定位套与外壳轴肩定位配合装配。
6.根据权利要求1所述的电机和减速器疲劳测试试验台，其特征在于：所述第二驱动电机、第二扭矩传感器分别通过第二电机支架、第二扭矩传感器支架安装在铸铁平台上，第二电机支架与第二驱动电机一体成型。
7.根据权利要求1所述的电机和减速器疲劳测试试验台，其特征在于：所述第二温度传感器和第二噪音传感器均安装在第二驱动电机的壳体上。
8.根据权利要求1所述的电机和减速器疲劳测试试验台，其特征在于：所述第一磁粉环、第二磁粉环、第一驱动电机和第二驱动电机均受控制系统的控制，通过控制系统对其正反转、转速进行控制。
9.根据权利要求8所述的电机和减速器疲劳测试试验台，其特征在于：所述第一磁粉环和第二磁粉环均能通过加载磁粉实现载荷的增减。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电机和减速器疲劳测试试验台，其特征在于：扭矩传感器、温度传感器、噪音传感器、以及电机的频率转速参数均通过对应的采集模块以及RS485通讯传入显示终端计算机或者通过PLC控制系统和以太网传入计算机。
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