CN113390597A - 行星轴承碰撞测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了行星轴承碰撞测试系统，在待检测的行星轮的行星轴承中设置应变片，由应变片采集滚动体和保持架之间的碰撞力电信号，该电信号由行星轮外侧的信号发送单元发送给信号接收单元，再由信号处理单元解析获得具体的碰撞力数值。本发明的系统结构简单，而且不影响待检测的行星轮工作，能够获取真实的碰撞力数据，数据精度高且转速范围大，值得大规模工业应用。

Description

行星轴承碰撞测试系统

技术领域

本发明涉及机械设计技术领域，特别涉及行星轴承碰撞测试系统。

背景技术

行星滚针轴承在行星齿轮箱中广泛使用，其安装在行星轮的中心孔中，用来将载荷在行星架和行星轮之间传递。然而，在实际应用中，行星滚针轴承的滚动体和保持架受到高离心力的影响，导致保持架与滚动体之间的冲击碰撞比较严重，这也加剧了保持架破坏失效，影响行星齿轮箱的服役性能和可靠性。

因此，有必要设计出测试行星滚针轴承保持架与滚动体之间的冲击载荷的系统，通过测试获得转速、结构及碰撞力之间的映射关系，为行星滚针轴承保持架的结构优化设计提供数据支撑。

目前，由于行星齿轮箱的结构紧凑，行星滚针轴承的运动复杂，导致行星滚针轴承保持架冲击碰撞测试系统设计困难，且测试精度低，难以实现大规模的工业应用。

发明内容

本发明实施例提供了行星轴承碰撞测试系统，用以解决现有技术中行星轴承碰撞测试系统涉及困难，且测试精度低的问题。

一方面，本发明实施例提供了行星轴承碰撞测试系统，包括：运动装置和信号接收处理装置；

运动装置包括：太阳轮、行星轮、齿圈、传动轴、从动轮和滑环，太阳轮位于齿圈内部，行星轮位于太阳轮和齿圈之间，且行星轮与太阳轮和齿圈均啮合；

行星轮内部设置有行星轴承，行星轴承内部具有保持架，保持架上设置有应变片；

太阳轮通过传动轴与从动轮同轴连接，滑环转动设置在从动轮朝向行星轮的侧面上，滑环内部设置有信号发送单元，信号发送单元与应变片电连接；

信号接收处理装置包括：信号接收单元和信号处理单元，信号发送单元、信号接收单元和信号处理单元依次通信连接。

在一种可能的实现方式中，应变片设置在保持架的横梁上。

在一种可能的实现方式中，信号接收单元通过无线通信的方式与信号发送单元通信连接。

在一种可能的实现方式中，信号发送单元通过数据线与应变片电连接。

在一种可能的实现方式中，从动轮上设置有驱动电机，驱动电机的转轴与滑环连接，以驱动滑环在从动轮上转动。

在一种可能的实现方式中，滑环在朝向行星轮的侧面上设置有编码器，保持架在朝向滑环的侧面上设置有光栅，编码器用于检测滑环和保持架之间的相对转动角度，驱动电机驱动滑环向相对转动方向的反方向转动相对转动角度。

本发明中的行星轴承碰撞测试系统，具有以下优点：

在待检测的行星轮的行星轴承中设置应变片，由应变片采集滚动体和保持架之间的碰撞力电信号，该电信号由行星轮外侧的信号发送单元发送给信号接收单元，再由信号处理单元解析获得具体的碰撞力数值。本发明的系统结构简单，而且不影响待检测的行星轮工作，能够获取真实的碰撞力数据，数据精度高且转速范围大，值得大规模工业应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的行星轴承碰撞测试系统中运动装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的保持架与滚动体之间碰撞力采集结构示意图；

图3为本发明实施例提供的信号接收处理装置示意图。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

图1为本发明实施例提供的行星轴承碰撞测试系统中运动装置结构示意图，图2为本发明实施例提供的保持架与滚动体之间碰撞力采集结构示意图，图3为本发明实施例提供的信号接收处理装置示意图。本发明实施例提供的行星轴承碰撞测试系统，包括：运动装置和信号接收处理装置；

运动装置包括：太阳轮2、行星轮3、齿圈4、传动轴5、从动轮和滑环7，太阳轮2位于齿圈4内部，行星轮3位于太阳轮2和齿圈4之间，且行星轮3与太阳轮2和齿圈4均啮合；

行星轮3内部设置有行星轴承1，行星轴承1内部具有保持架101，保持架101上设置有应变片102；

太阳轮2通过传动轴5与从动轮同轴连接，滑环7转动设置在从动轮朝向行星轮3的侧面上，滑环7内部设置有信号发送单元，信号发送单元与应变片102电连接；

信号接收处理装置包括：信号接收单元10和信号处理单元11，信号发送单元、信号接收单元和信号处理单元依次通信连接。

示例性地，太阳轮2、行星轮3以及齿圈4均可以设置在齿轮箱内部，而传动轴5则一端位于齿轮箱内部，另一端位于齿轮箱外部，从动轮及其上的滑环7等均位于齿轮箱外部。太阳轮2在外力驱动下绕传动轴5的轴线转动，而齿圈4固定不动，此时行星轮3即可绕传动轴5的轴线转动，此称为公转。当行星轮3公转时，行星轴承1内部的保持架101和滚动体均收到离心力的影响，因而相互之间存在碰撞，二者之间的碰撞作用在应变片102上后，应变片102产生和碰撞力大小相应的电信号，电信号传输给信号发送单元后，再由信号发送单元将电信号发送给信号接收单元10，信号接收单元10再将电信号发送给信号处理单元11，在信号处理单元11中，电信号经过信号调理、模数转换等处理后，最终得到反应保持架101和滚动体之间碰撞力大小的数值，该数值可以由信号处理单元11的显示单元进行显示。滑环7包括转子端和定子端，转子端和定子端相对滑动并电连接，定子端设置在从动轮上，而转子端则与应变片102电连接。

在本发明的实施例中，传动轴5的末端设置有从动轮，从动轮的侧面上设置有滑环7，信号发送单元位于滑环7内部。从动轮经过传动轴5和太阳轮2连接后，可以和传动轴5同步以相同的速度转动，也可以在减速机构的连接下和太阳轮2的转速保持一定比例。

在一种可能的实施例中，应变片102设置在保持架101的横梁上。

示例性地，保持架101包括两个大小相同且相对设置的保持环，两个保持环之间平行设置，横梁则以等间距设置在两个保持环之间，起到连接保持环的作用，而滚动体则位于相邻的两个横梁之间。应变片102可以设置在横梁的侧面，当滚动体和保持架101在离心力的作用下发生碰撞时，应变片102发生相应的形变，以获得和碰撞力相应的电信号。

在一种可能的实施例中，信号接收单元10通过无线通信的方式与信号发送单元通信连接。

示例性地，信号接收单元10和信号发送单元之间通过蓝牙技术进行无线通信连接，以进行电信号的无线传输。

在一种可能的实施例中，信号发送单元通过数据线9与应变片102电连接。

示例性地，由于行星轮3存在公转，为避免数据线9发生缠绕，需要确保滑环7和行星轮3具有相同的公转速度。在太阳轮2驱动行星轮3转动时，行星轮3的公转角速度小于太阳轮2的转动角速度，而由于传动轴5的连接，太阳轮2和从动轮的转动角速度相同，因此会导致行星轮3的公转角速度小于滑环7的公转角速度，这样会导致数据线9缠绕在传动轴5上。为解决这个问题，可以将传动轴5分为两个子轴，两个子轴之间通过减速齿轮组连接，使从动轮的转动角速度小于太阳轮2的转动角速度，而等于行星轮3的公转角速度，采用以上方式可以确保滑环7和行星轮3同步公转，数据线9即可稳定的传输电信号。

在一种可能的实施例中，从动轮上设置有驱动电机6，驱动电机6的转轴与滑环7连接，以驱动滑环7在从动轮上转动。

示例性地，行星轮3在太阳轮2的驱动下不仅会存在公转，还会绕自身的轴线转动，此称为自转。由于自转的存在，数据线9会发生扭转，甚至导致打结，这对数据线9的稳定工作造成严重威胁。为解决这个问题，本发明的实施例中在从动轮上设置有驱动电机6，该驱动电机6优选为伺服电机，以对滑环7进行高精度的转动控制，驱动电机6驱动滑环7与行星轮3同步自转，准确来说是和行星轴承1中的保持架101同步自转，以避免数据线9发生扭转。

在一种可能的实施例中，滑环7在朝向行星轮3的侧面上设置有编码器8，保持架101在朝向滑环7的侧面上设置有光栅103，编码器8用于检测滑环7和保持架101之间的相对转动角度，驱动电机6驱动滑环7向相对转动方向的反方向转动相对转动角度。

示例性地，为提高滑环7和保持架101的自转同步性，编码器8和光栅103处在正对的位置，当滑环7和保持架101的自转出现角度偏差时，编码器8和光栅103也会相对转动一定的角度，此时编码器103产生和相对转动方向和角度对应的脉冲信号，驱动电机6根据该脉冲信号即可驱动滑环7进行相应的转动，使滑环7和保持架101时刻保持同步。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.行星轴承碰撞测试系统，其特征在于，包括：运动装置和信号接收处理装置；

所述运动装置包括：太阳轮(2)、行星轮(3)、齿圈(4)、传动轴(5)、从动轮和滑环(7)，所述太阳轮(2)位于所述齿圈(4)内部，所述行星轮(3)位于所述太阳轮(2)和齿圈(4)之间，且所述行星轮(3)与所述太阳轮(2)和齿圈(4)均啮合；

所述行星轮(3)内部设置有行星轴承(1)，所述行星轴承(1)内部具有保持架(101)，所述保持架(101)上设置有应变片(102)；

所述太阳轮(2)通过所述传动轴(5)与所述从动轮同轴连接，所述滑环(7)转动设置在所述从动轮朝向所述行星轮(3)的侧面上，所述滑环(7)内部设置有信号发送单元，所述信号发送单元与所述应变片(102)电连接；

所述信号接收处理装置包括：信号接收单元(10)和信号处理单元(11)，所述信号发送单元、信号接收单元和信号处理单元依次通信连接。

2.根据权利要求1所述的行星轴承碰撞测试系统，其特征在于，所述应变片(102)设置在所述保持架(101)的横梁上。

3.根据权利要求1所述的行星轴承碰撞测试系统，其特征在于，所述信号接收单元(10)通过无线通信的方式与所述信号发送单元通信连接。

4.根据权利要求1所述的行星轴承碰撞测试系统，其特征在于，所述信号发送单元通过数据线(9)与所述应变片(102)电连接。

5.根据权利要求1或4所述的行星轴承碰撞测试系统，其特征在于，所述从动轮上设置有驱动电机(6)，所述驱动电机(6)的转轴与所述滑环(7)连接，以驱动所述滑环(7)在所述从动轮上转动。

6.根据权利要求5所述的行星轴承碰撞测试系统，其特征在于，所述滑环(7)在朝向所述行星轮(3)的侧面上设置有编码器(8)，所述保持架(101)在朝向所述滑环(7)的侧面上设置有光栅(103)，所述编码器(8)用于检测所述滑环(7)和保持架(101)之间的相对转动角度，所述驱动电机(6)驱动所述滑环(7)向相对转动方向的反方向转动所述相对转动角度。

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