CN113899575A - 精密减速器测试平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明精密减速器测试平台及方法涉及一种性能测试平台。其目的是为了提供一种测试精度高、项目全面、使用方便的精密减速器测试平台及方法。本发明精密减速器测试平台及方法包括电机、磁粉加载装置和工控机，电机和磁粉加载装置之间的位置用于安装减速器，减速器与电机和磁粉加载装置之间分别安装有转速传感器和力矩传感器，减速器上还安装有位置传感器，位置传感器连接有运动控制器，工控机用于控制运动控制器。
Description
技术领域
本发明涉及减速器性能测试技术领域，特别是涉及一种精密减速器测试平台及方法。
背景技术
减速器是工业中常用的一种机械装置，通常作为原动件与工作机之间的减速传动装置，在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，其内部由复杂的机械结构配合安装而成。
行星减速器是一种较为典型的减速器，其主要包括行星轮、太阳轮、齿圈和壳体。行星减速器在生产出成品后，需要对其性能和寿命进行测试，具体项目可能包括传动精度、承载能力和传动效率等项目的测试。目前市面上还缺少能够一次性对上述全部项目进行测试的平台或者设备。研究人员对其性能的测试还需要借助多个平台进行多次测试，操作繁琐，反复装配误差也较高，不利于对其性能进行良好的检测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种测试精度高、项目全面、使用方便的精密减速器测试平台及方法。
本发明提供的其中一个技术方案，是一种精密减速器测试平台，包括电机、磁粉加载装置和工控机，电机和磁粉加载装置之间的位置用于安装减速器，减速器与电机和磁粉加载装置之间分别安装有转速传感器和力矩传感器，减速器上还安装有位置传感器，位置传感器连接有运动控制器，工控机用于控制运动控制器。
本发明精密减速器测试平台，其中所述减速器安装在电机和磁粉加载装置中间，减速器的输入端与电机的输出端连接，减速器的输出端与磁粉加载装置的输入端连接。
本发明精密减速器测试平台，其中所述转速传感器和力矩传感器分别连接数据采集仪。
本发明精密减速器测试平台，其中所述电机连接电机驱动器，磁粉加载装置连接磁粉加载控制器。
本发明精密减速器测试平台，其中所述运动控制器分别连接电机驱动器和磁粉加载控制器。
本发明提供的另一个技术方案，是一种基于上述测试平台的精密减速器测试方法，包括以下步骤：
S10，组装基础测试平台，将力矩传感器和转速传感器分别安装在减速器的输入端和输出端，减速器的输入端和输出端连接分别连接电机和磁粉加载装置，将位置传感器安装在减速器上；
S20，组装数据采集和控制系统，设置数据采集仪采集力矩传感器和转速传感器的数据，设置电机驱动器控制电机，设置磁粉加载控制器控制磁粉加载装置，设置运动控制器控制电机驱动器和磁粉加载控制器，并采集位置传感器的数据，设置工控机控制运动控制器；
S30，进行减速器的传动精度测试；
S40，进行减速器的承载能力测试；
S50，进行减速器的传动效率测试。
本发明精密减速器测试方法，在步骤S30中，减速器的传动精度测试包括以下步骤：
S301，通过伺服驱动减速器及电机进行旋转，设定不同的速度；
S302，当减速器达到热平衡状态下，记录该转速下平均电流值作为标准值；
S303，减速器长时间工作后，重新坚持该转速下的平均电流值，跟标准值进行比较，误差在5％的范围内为合格。
本发明精密减速器测试方法，其特征在于：在步骤S40中，减速器的承载能力测试包括以下步骤：
S401，通过电机驱动器控制电机处于一定速度的运行，通过磁粉加载控制器控制磁粉加载装置逐步增加摩擦力；
S402，通过力矩传感器检测减速器的输出扭矩的数值，直到减速器的输出扭矩为额定输出扭矩；
S403，继续增大磁粉加载装置的摩擦力，通过检测力矩传感器的数值，直到减速器发生损坏，多次测试以此计算减速器的极限承载能力。
本发明精密减速器测试方法，在步骤S05中，减速器的传动效率计算为减速器输出端的实际输出扭矩与理论电机的输入扭矩和减速比的乘积的比值。
本发明精密减速器测试平台及方法与现有技术不同之处在于，本发明精密减速器测试平台通过搭建测试平台，对减速器进行输入输出转速、力矩和回差数据的采集，使研究人员能够掌握减速器的基本性能。而通过本发明的精密减速器测试方法，可以对减速器进行传动精度、承载能力、传动效率等多维度的性能测试，方便研究人员对减速器的性能进行全面测试，并且全部测试可以在一个测试平台上进行，避免重复装配，可以有效提高测试精度。
下面结合附图对本发明的精密减速器测试平台及方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明精密减速器测试平台及方法的系统流程图；
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本发明精密减速器测试平台包括电机和磁粉加载装置。电机的工作状态由电机驱动器控制，磁粉加载装置的工作状态由磁粉加载控制器控制。减速器安装在电机和磁粉加载装置中间，减速器的输入端与电机的输出端连接，减速器的输出端与磁粉加载装置的输入端连接。
减速器与电机和磁粉加载装置之间分别安装有转速传感器和力矩传感器，两个转速传感器和力矩传感器分别用于采集减速器的输入输出转速、力矩和回差的数据。转速传感器和力矩传感器的数据通过数据采集仪进行采集。减速器上还安装有位置传感器，位置传感器用于采集减速器由于磨损导致的位置变化。
电机驱动器和磁粉加载控制器由运动控制器统一进行控制，位置传感器获得的位置信息也会反馈到运动控制器上。运动控制器将获得的数据上传到工控机，再由操作人员通过工控机发出指令控制运动控制器进行工作。
实施例2
本实施例是一种精密减速器测试方法，利用实施例1中所搭建的测试平台对减速器的相关性能进行测试。
测试方法具体包括以下步骤：
S10，组装基础测试平台，将力矩传感器和转速传感器分别安装在减速器的输入端和输出端，减速器的输入端和输出端连接分别连接电机和磁粉加载装置，将位置传感器安装在减速器上；
S20，组装数据采集和控制系统，设置数据采集仪采集力矩传感器和转速传感器的数据，设置电机驱动器控制电机，设置磁粉加载控制器控制磁粉加载装置，设置运动控制器控制电机驱动器和磁粉加载控制器，并采集位置传感器的数据，设置工控机控制运动控制器；
S30，进行减速器的传动精度测试，测试项目包括减速器的制造和装配误差，传动负载，长时间工作的磨损、发热和预紧力；
S40，进行减速器的承载能力测试，测试项目包括减速器在静态载荷、动态载荷下的承载极限与传动刚度；
S50，进行减速器的传动效率测试，测量啮合摩擦损失、轴承摩擦损失和液力损失，分析上述损失对传动效率的影响规律。
在上述方法中，减速器的传动精度测试包括以下步骤：
S01，通过伺服驱动减速器及电机进行旋转，设定不同的速度；
S02，当减速器达到热平衡状态下，记录该转速下平均电流值作为标准值；
S03，减速器长时间工作后，重新坚持该转速下的平均电流值，跟标准值进行比较，误差在5％的范围内为合格。
在上述方法中，减速器的承载能力测试包括以下步骤：
S01，通过电机驱动器控制电机处于一定速度的运行，通过磁粉加载控制器控制磁粉加载装置逐步增加摩擦力；
S02，通过力矩传感器检测减速器的输出扭矩的数值，直到减速器的输出扭矩为额定输出扭矩；
S03，继续增大磁粉加载装置的摩擦力，通过检测力矩传感器的数值，直到减速器发生损坏，多次测试以此计算减速器的极限承载能力。
在上述方法中，减速器的传动效率采用如下方式进行计算：通过测试减速器输出端的实际输出扭矩，并根据理论电机的输入扭矩跟减速比的关系来在不同的工况下计算该减速器的效率，计算公式如下：
本发明精密减速器测试平台通过搭建测试平台，对减速器进行输入输出转速、力矩和回差数据的采集，使研究人员能够掌握减速器的基本性能。而通过本发明的精密减速器测试方法，可以对减速器进行传动精度、承载能力、传动效率等多维度的性能测试，方便研究人员对减速器的性能进行全面测试，并且全部测试可以在一个测试平台上进行，避免重复装配，可以有效提高测试精度。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种精密减速器测试平台，其特征在于：包括电机、磁粉加载装置和工控机，电机和磁粉加载装置之间的位置用于安装减速器，减速器与电机和磁粉加载装置之间分别安装有转速传感器和力矩传感器，减速器上还安装有位置传感器，位置传感器连接有运动控制器，工控机用于控制运动控制器。
2.根据权利要求1所述的精密减速器测试平台，其特征在于：所述减速器安装在电机和磁粉加载装置中间，减速器的输入端与电机的输出端连接，减速器的输出端与磁粉加载装置的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的精密减速器测试平台，其特征在于：所述转速传感器和力矩传感器分别连接数据采集仪。
4.根据权利要求1所述的精密减速器测试平台，其特征在于：所述电机连接电机驱动器，磁粉加载装置连接磁粉加载控制器。
5.根据权利要求4所述的精密减速器测试平台，其特征在于：所述运动控制器分别连接电机驱动器和磁粉加载控制器。
6.一种精密减速器测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S10，组装基础测试平台，将力矩传感器和转速传感器分别安装在减速器的输入端和输出端，减速器的输入端和输出端连接分别连接电机和磁粉加载装置，将位置传感器安装在减速器上；
S20，组装数据采集和控制系统，设置数据采集仪采集力矩传感器和转速传感器的数据，设置电机驱动器控制电机，设置磁粉加载控制器控制磁粉加载装置，设置运动控制器控制电机驱动器和磁粉加载控制器，并采集位置传感器的数据，设置工控机控制运动控制器；
S30，进行减速器的传动精度测试；
S40，进行减速器的承载能力测试；
S50，进行减速器的传动效率测试。
7.根据权利要求6所述的精密减速器测试方法，其特征在于：在步骤S30中，减速器的传动精度测试包括以下步骤：
S301，通过伺服驱动减速器及电机进行旋转，设定不同的速度；
S302，当减速器达到热平衡状态下，记录该转速下平均电流值作为标准值；
S303，减速器长时间工作后，重新坚持该转速下的平均电流值，跟标准值进行比较，误差在5％的范围内为合格。
8.根据权利要求6所述的精密减速器测试方法，其特征在于：在步骤S40中，减速器的承载能力测试包括以下步骤：
S401，通过电机驱动器控制电机处于一定速度的运行，通过磁粉加载控制器控制磁粉加载装置逐步增加摩擦力；
S402，通过力矩传感器检测减速器的输出扭矩的数值，直到减速器的输出扭矩为额定输出扭矩；
S403，继续增大磁粉加载装置的摩擦力，通过检测力矩传感器的数值，直到减速器发生损坏，多次测试以此计算减速器的极限承载能力。
9.根据权利要求6所述的精密减速器测试方法，其特征在于：在步骤S05中，减速器的传动效率计算为减速器输出端的实际输出扭矩与理论电机的输入扭矩和减速比的乘积的比值。
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