CN112747920A - 一种轮边减速器机械功率封闭式试验台及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮边减速器机械功率封闭式试验台及试验方法，包括调速电机、加载器、扭矩转速传感器、陪试轮边减速器、试验轮边减速器、陪试轮边减速器连接轴、试验轮边减速器连接轴和传动轴；陪试轮边减速器通过陪试轮边减速器支座固定在地面上；试验轮边减速器通过试验轮边减速器支座固定在地面上；陪试轮边减速器连接轴固定在陪试轮边减速器的壳体上，试验轮边减速器连接轴固定在试验轮边减速器的壳体上，陪试轮边减速器连接轴和试验轮边减速器连接轴之间通过加载器连接；调速电机的输出端通过扭矩转速传感器与陪试轮边减速器的太阳轮连接轴连接；陪试轮边减速器和试验轮边减速器的太阳轮连接轴之间通过传动轴连接。

Description

一种轮边减速器机械功率封闭式试验台及试验方法

技术领域

本发明涉及一种轮边减速器机械功率封闭式试验台及试验方法，属于机械传动性能测试技术领域。

背景技术

商用汽车为了实现大传动比的需求，常在驱动轮旁设置轮边减速器。轮边减速器结构紧凑，传动稳定的特点能够节省车辆设计空间。然而，由于轮边减速器内部构件多，结构复杂，为了保证传动的可靠性，需要对轮边减速器的性能进行试验分析。

目前，轮边减速器传动性能试验台多采用功率开放式结构，功率开放式试验台存在整体能耗高、占地面积大、试验台测试范围受到电机功率限制等缺陷，而现有的功率封闭式试验台因具有结构紧凑、电机功率低和系统能耗小等特点，逐渐被广泛应用，然而，现有的功率封闭式试验台通过在传动轴上粘贴应变片的方式测试传动性能，该方法虽能完成传动性能的测试，但操作难度较大，一方面是由于传动轴与其他部件的配合，使得应变片的粘贴较为困难，而应变片的准确粘贴又直接影响测试数据精度；另一方面是传动轴不断转动，应变片的连接导线布置较为不便。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够针对轮边减速器传动性能进行测试的功率封闭式试验台及试验方法，传动性能包括系统的动力学响应和传动效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种轮边减速器机械功率封闭式试验台，包括调速电机、加载器、扭矩转速传感器、陪试轮边减速器、试验轮边减速器、陪试轮边减速器连接轴、试验轮边减速器连接轴和传动轴；

所述陪试轮边减速器和试验轮边减速器相对分布，其中，所述陪试轮边减速器通过陪试轮边减速器支座固定在地面上，所述陪试轮边减速器的行星架固定于其壳体上；所述试验轮边减速器通过试验轮边减速器支座固定在地面上，所述试验轮边减速器的行星架固定于其壳体上；所述陪试轮边减速器连接轴和试验轮边减速器连接轴相对分布在所述陪试轮边减速器和试验轮边减速器之间，所述陪试轮边减速器连接轴固定在所述陪试轮边减速器的壳体上，所述试验轮边减速器连接轴固定在所述试验轮边减速器的壳体上，所述陪试轮边减速器连接轴和试验轮边减速器连接轴之间通过所述加载器连接；所述调速电机分布于所述陪试轮边减速器的一侧，所述调速电机的输出端通过所述扭矩转速传感器与所述陪试轮边减速器的太阳轮连接轴连接；所述陪试轮边减速器的太阳轮连接轴和试验轮边减速器的太阳轮连接轴之间通过所述传动轴连接，所述传动轴活动穿设在所述陪试轮边减速器连接轴、试验轮边减速器连接轴和加载器内。

在一些实施例中，所述加载器包括刚性联轴器式加载器，所述刚性联轴器式加载器包括刚性联轴器、加载杠杆、砝码支架和加载砝码；所述加载杠杆固定连接在所述刚性联轴器的左半联轴器上，所述砝码支架悬挂在所述加载杠杆上，所述加载砝码放置在所述砝码支架的底部；所述刚性联轴器的左半联轴器连接所述陪试轮边减速器连接轴，所述刚性联轴器的右半联轴器连接所述试验轮边减速器连接轴，所述左半联轴器和右半联轴器之间通过紧固件连接。

在一些实施例中，在所述陪试轮边减速器和试验轮边减速器内部均设置有无线温度传感器，所述无线温度传感器用于监测所述陪试轮边减速器或试验轮边减速器内润滑油温度。

在一些实施例中，在所述试验轮边减速器的壳体上设置有无线加速度传感器，所述无线加速度传感器用于采集试验过程中所述试验轮边减速器的振动加速度响应信号。

在一些实施例中，所述陪试轮边减速器和试验轮边减速器上的太阳轮连接轴和传动轴为一根一体成型的连接轴。

在一些实施例中，所述试验轮边减速器和陪试轮边减速器的结构、规格完全一致，包括内部齿轮、轴承以及连接件的参数规格一致；轮边减速器内部设置的无线温度传感器的规格及安装位置一致；轮边减速器所使用的润滑油温度、牌号及润滑油油量一致。

在一些实施例中，所述陪试轮边减速器支座和试验轮边减速器支座的结构相同，均包括轮边减速器支架和半轴套管；所述轮边减速器支架固定在地面上，所述半轴套管一端固定在所述陪试轮边减速器支架上，所述陪试轮边减速器或试验轮边减速器转动连接在所述半轴套管的另一端上。

另外地，本发明还提供一种基于上述实施例中试验台的试验方法，包括以下步骤：

1)断开调速电机，通过加载器向试验台加载封闭的内力矩T_load；

2)在试验轮边减速器上设置无线加速度传感器，将调速电机与扭矩转速传感器连接，并启动调速电机；

3)为保证测试数据的稳定性与准确性，将试验台磨合运行设定时间；

4)调速电机的工作功率为试验台的总摩擦功率损耗值，扭矩转速传感器采集调速电机的工作力矩T_f和工作转速ω_f，由工作力矩T_f和工作转速ω_f得到调速电机的工作功率为：P_f＝T_f·ω_f；考虑到试验轮边减速器和陪试轮边减速器是两个完全一致的轮边减速器，因此对于试验轮边减速器运转过程中的损耗力矩为：

试验轮边减速器的工作力矩为加载器所加载的力矩值T_load，工作转速为

i是试验轮边减速器的传动比，故试验轮边减速器的工作功率为：P_load＝T_load·ω_load；试验轮边减速器的传动效率为：

5)无线加速度传感器采集试验轮边减速器的加速度响应信号，通过对信号数据进行分析，得到试验轮边减速器的频域响应信号，然后对轮边减速器的动力学性能品质进行评价。

本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：本发明的陪试轮边减速器和试验轮边减速器之间通过两个轮边减速器连接轴转动配合，两个轮边减速器连接轴之间设置有加载器，陪试轮边减速器和试验轮边减速器的太阳轮连接轴之间通过传动轴连接，调速电机通过扭矩转速传感器和太阳轮连接轴相连接，试验过程中，轮边减速器壳体和轮边减速器连接轴转动配合，形成功率封闭式试验台，与传统的功率开放式传动试验台相比较，本发明结构简单紧凑、安装便捷、节能环保，克服了功率开放式传动试验台能耗高、占地面积大、试验功率受电机功率限制等不足。与现有的功率封闭式试验台相比较，本发明加载方式便捷准确，且无需在传动轴上粘贴应变片，测量精度高数据可靠。

本发明用途广泛，能够在不同试验温度和试验功率条件下对轮边减速器传动系统的动力学响应和传动效率进行试验分析。

附图说明

图1是本公开一实施例提供一种轮边减速器机械功率封闭式试验台的结构示意图；

图2是本公开一实施例提供一种轮边减速器机械功率封闭式试验台中加载器的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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“上”、“下”、“前”、“后”“内”、“外”、“横”、“竖”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系统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，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置”、“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，或一体地连接；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。

如图1所示，本公开一实施例提供一种轮边减速器机械功率封闭式试验台，包括调速电机101、加载器102、扭矩转速传感器103、陪试轮边减速器104、试验轮边减速器105、陪试轮边减速器连接轴106、试验轮边减速器连接轴107和传动轴112；

陪试轮边减速器104和试验轮边减速器105相对分布，其中，陪试轮边减速器104通过陪试轮边减速器支座固定在地面上，陪试轮边减速器104的行星架固定于其壳体上；试验轮边减速器105通过试验轮边减速器支座固定在地面上，试验轮边减速器105 的行星架固定于其壳体上；陪试轮边减速器连接轴106和试验轮边减速器连接轴107 相对分布在陪试轮边减速器104和试验轮边减速器105之间，陪试轮边减速器连接轴 106通过螺栓固定在陪试轮边减速器104的壳体上，试验轮边减速器连接轴107通过螺栓固定在试验轮边减速器105的壳体上，陪试轮边减速器连接轴106和试验轮边减速器连接轴107之间通过加载器102连接；调速电机101分布于陪试轮边减速器104 的一侧，调速电机101的输出端通过扭矩转速传感器103与陪试轮边减速器104的太阳轮连接轴连接；陪试轮边减速器104的太阳轮连接轴和试验轮边减速器105的太阳轮连接轴之间通过传动轴112连接，传动轴112活动穿设在陪试轮边减速器连接轴 106、试验轮边减速器连接轴107和加载器102内；

在一些示例中，如图2所示，加载器102包括刚性联轴器式加载器，刚性联轴器式加载器包括刚性联轴器201、加载杠杆202、砝码支架203和加载砝码204；加载杠杆202固定连接在刚性联轴器201的左半联轴器上，砝码支架203悬挂在加载杠杆202 上，加载砝码204放置在砝码支架203的底部；刚性联轴器201的左半联轴器连接陪试轮边减速器连接轴106，刚性联轴器201的右半联轴器连接试验轮边减速器连接轴 107，左半联轴器和右半联轴器之间通过紧固件(例如螺栓)连接。由此，工作时，在砝码支架203的底部放置加载砝码204，然后将左半联轴器和右半联轴器连接起来，完成试验台封闭内力矩的加载；根据砝码支架203在加载杠杆202上的位置与刚性联轴器201中心的距离L以及加载砝码204质量M，即可计算得到试验过程中施加在刚性联轴器201上的力矩T_load＝MLg，其中g为重力加速度。

在一些示例中，在陪试轮边减速器104和试验轮边减速器105内部分别设置有无线温度传感器117、118，无线温度传感器117用于监测陪试轮边减速器104内润滑油温度，无线温度传感器118用于监测试验轮边减速器105内润滑油温度。

在一些示例中，在试验轮边减速器105的壳体上设置有无线加速度传感器119，用于采集试验过程中试验轮边减速器105的振动加速度响应信号。

在一些示例中，陪试轮边减速器104和试验轮边减速器105上的太阳轮连接轴和传动轴112为一根一体成型的连接轴。

在一些示例中，试验轮边减速器105和陪试轮边减速器104的结构、规格完全一致，包括内部齿轮、轴承以及连接件的参数规格一致；轮边减速器内部设置的无线温度传感器的规格及安装位置一致；轮边减速器所使用的润滑油温度、牌号及润滑油油量一致。

在一些示例中，所述陪试轮边减速器支座包括陪试轮边减速器支架113和陪试半轴套管115，陪试轮边减速器支架113固定在地面上，陪试半轴套管115的一端固定在陪试轮边减速器支架113，陪试轮边减速器104转动连接在陪试半轴套管115的另一端上；所述试验轮边减速器支座包括试验轮边减速器支架114和试验半轴套管116，试验轮边减速器支架114固定在地面上，试验轮边减速器105通过试验半轴套管116 的一端固定在试验轮边减速器支架114上，试验轮边减速器105转动连接在试验半轴套管116上。

基于上述实施例中一种轮边减速器机械功率封闭式试验台，本公开一实施例还提供一种轮边减速器机械功率封闭式试验台的试验方法，其包括以下步骤：

1)断开调速电机101，通过加载器102向试验台加载封闭的内力矩T_load，扭矩的具体数值根据试验轮边减速器105的输出扭矩确定；

2)在试验轮边减速器105上设置无线加速度传感器，将调速电机101与扭矩转速传感器103连接，并启动调速电机101,调速电机101的转速由试验轮边减速器105的输入转速确定；

3)为保证测试数据的稳定性与准确性，将试验台磨合运行设定时间(例如10分钟)；

4)调速电机101的工作功率为试验台的总摩擦功率损耗值，扭矩转速传感器103采集调速电机的工作力矩T_f和工作转速ω_f，由工作力矩T_f和工作转速ω_f可以得到调速电机101的工作功率为：P_f＝T_f·ω_f；考虑到试验轮边减速器105和陪试轮边减速器 104是两个完全一致的轮边减速器，因此对于试验轮边减速器105，其运转过程中的损耗力矩为：

试验轮边减速器105的工作力矩为加载器102所加载的力矩值T_load，工作转速为

i是试验轮边减速器105的传动比，所以试验轮边减速器105的工作功率为：P_load＝T_load·ω_load；根据上述试验轮边减速器105的工作功率P_load和损耗力矩P_test-f可得到试验轮边减速器传动效率为：

5)无线加速度传感器采集试验轮边减速器105的加速度响应信号，通过对信号数据进行分析，可得到试验轮边减速器105的频域响应信号，然后对轮边减速器的动力学性能品质进行评价。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种轮边减速器机械功率封闭式试验台，其特征在于：包括调速电机、加载器、扭矩转速传感器、陪试轮边减速器、试验轮边减速器、陪试轮边减速器连接轴、试验轮边减速器连接轴和传动轴；

所述陪试轮边减速器和试验轮边减速器相对分布，其中，所述陪试轮边减速器通过陪试轮边减速器支座固定在地面上，所述陪试轮边减速器的行星架固定于其壳体上；所述试验轮边减速器通过试验轮边减速器支座固定在地面上，所述试验轮边减速器的行星架固定于其壳体上；所述陪试轮边减速器连接轴和试验轮边减速器连接轴相对分布在所述陪试轮边减速器和试验轮边减速器之间，所述陪试轮边减速器连接轴固定在所述陪试轮边减速器的壳体上，所述试验轮边减速器连接轴固定在所述试验轮边减速器的壳体上，所述陪试轮边减速器连接轴和试验轮边减速器连接轴之间通过所述加载器连接；所述调速电机分布于所述陪试轮边减速器的一侧，所述调速电机的输出端通过所述扭矩转速传感器与所述陪试轮边减速器的太阳轮连接轴连接；所述陪试轮边减速器的太阳轮连接轴和试验轮边减速器的太阳轮连接轴之间通过所述传动轴连接，所述传动轴活动穿设在所述陪试轮边减速器连接轴、试验轮边减速器连接轴和加载器内。

2.如权利要求1所述的一种轮边减速器机械功率封闭式试验台，其特征在于：所述加载器包括刚性联轴器式加载器，所述刚性联轴器式加载器包括刚性联轴器、加载杠杆、砝码支架和加载砝码；所述加载杠杆固定连接在所述刚性联轴器的左半联轴器上，所述砝码支架悬挂在所述加载杠杆上，所述加载砝码放置在所述砝码支架的底部；所述刚性联轴器的左半联轴器连接所述陪试轮边减速器连接轴，所述刚性联轴器的右半联轴器连接所述试验轮边减速器连接轴，所述左半联轴器和右半联轴器之间通过紧固件连接。

3.如权利要求1所述的一种轮边减速器机械功率封闭式试验台，其特征在于：在所述陪试轮边减速器和试验轮边减速器内部均设置有无线温度传感器，所述无线温度传感器用于监测所述陪试轮边减速器或试验轮边减速器内润滑油温度。

4.如权利要求1所述的一种轮边减速器机械功率封闭式试验台，其特征在于：在所述试验轮边减速器的壳体上设置有无线加速度传感器，所述无线加速度传感器用于采集试验过程中所述试验轮边减速器的振动加速度响应信号。

5.如权利要求1所述的一种轮边减速器机械功率封闭式试验台，其特征在于：所述陪试轮边减速器和试验轮边减速器上的太阳轮连接轴和传动轴为一根一体成型的连接轴。

6.如权利要求1所述的一种轮边减速器机械功率封闭式试验台，其特征在于：所述试验轮边减速器和陪试轮边减速器的结构、规格完全一致，包括内部齿轮、轴承以及连接件的参数规格一致；轮边减速器内部设置的无线温度传感器的规格及安装位置一致；轮边减速器所使用的润滑油温度、牌号及润滑油油量一致。

7.如权利要求1所述的一种轮边减速器机械功率封闭式试验台，其特征在于：所述陪试轮边减速器支座和试验轮边减速器支座的结构相同，均包括轮边减速器支架和半轴套管；所述轮边减速器支架固定在地面上，所述半轴套管一端固定在所述陪试轮边减速器支架上，所述陪试轮边减速器或试验轮边减速器转动连接在所述半轴套管的另一端上。

8.一种基于权利要求1至7任一项所述试验台的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)断开调速电机，通过加载器向试验台加载封闭的内力矩T_load；

2)在试验轮边减速器上设置无线加速度传感器，将调速电机与扭矩转速传感器连接，并启动调速电机；

3)为保证测试数据的稳定性与准确性，将试验台磨合运行设定时间；

4)调速电机的工作功率为试验台的总摩擦功率损耗值，扭矩转速传感器采集调速电机的工作力矩T_f和工作转速ω_f，由工作力矩T_f和工作转速ω_f得到调速电机的工作功率为：P_f＝T_f·ω_f；考虑到试验轮边减速器和陪试轮边减速器是两个完全一致的轮边减速器，因此对于试验轮边减速器运转过程中的损耗力矩为：

试验轮边减速器的工作力矩为加载器所加载的力矩值T_load，工作转速为

i是试验轮边减速器的传动比，故试验轮边减速器的工作功率为：P_load＝T_load·ω_load；试验轮边减速器的传动效率为：

5)无线加速度传感器采集试验轮边减速器的加速度响应信号，通过对信号数据进行分析，得到试验轮边减速器的频域响应信号，然后对轮边减速器的动力学性能品质进行评价。

Images