CN114910721A - 一种矿用车辆电驱动系统加载试验台 - Google Patents

一种矿用车辆电驱动系统加载试验台 Download PDF

Info

Publication number
CN114910721A
CN114910721A CN202210421118.6A CN202210421118A CN114910721A CN 114910721 A CN114910721 A CN 114910721A CN 202210421118 A CN202210421118 A CN 202210421118A CN 114910721 A CN114910721 A CN 114910721A
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
test
base
measuring
electric drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210421118.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张礼才
张福祥
白雪峰
杨小凤
周廷
周旭
张东宝
吕继双
安四元
康鹏
刘德宁
郭洪军
李刚
马育华
韩霏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan Institute of China Coal Technology and Engineering Group
Shanxi Tiandi Coal Mining Machinery Co Ltd
Original Assignee
Taiyuan Institute of China Coal Technology and Engineering Group
Shanxi Tiandi Coal Mining Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan Institute of China Coal Technology and Engineering Group, Shanxi Tiandi Coal Mining Machinery Co Ltd filed Critical Taiyuan Institute of China Coal Technology and Engineering Group
Priority to CN202210421118.6A priority Critical patent/CN114910721A/zh
Publication of CN114910721A publication Critical patent/CN114910721A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/003—Environmental or reliability tests
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/24—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity
    • G01L3/242—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity by measuring and simultaneously multiplying torque and velocity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/26—Devices for measuring efficiency, i.e. the ratio of power output to power input
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines

Abstract

本发明属于矿用设备测试技术领域，具体涉及一种矿用车辆电驱动系统加载试验台。包括电机基座调节系统，空间位姿测量仪，联轴器、负载电机、集成测控台、信号采集模块。电机基座调节系统包括基座调节系统控制台和基座调节模块，试验电机设置在电机基座调节模块上，试验电机输出轴通过联轴器与负载电机的转轴连接；空间位置测量仪用于测量试验电机相对于负载电机的位姿，并发送至基座调节系统控制台，基座调节系统控制台用于根据位姿，向基座调节模块发送指令，调节试验电机的位置，实现试验电机与负载电机的对中；信号采集模块的输出端与集成测控台连接，用于采集试验电机的试验参数后发送给集成测控台，集成测控台的指令控制器输出端与试验控制器连接，用于向试验控制器发送电机控制指令，进而控制试验电机的转速和转矩。本发明可以实现矿用车辆电驱动系统的自动对中和精确测量。

Description

一种矿用车辆电驱动系统加载试验台
技术领域
本发明属于矿用设备测试技术领域，具体涉及一种矿用车辆电驱动系统加载试验台。
背景技术
目前，煤矿井下无轨胶轮运输绝大多数使用防爆柴油机车，只有少数使用进口的防爆蓄电池车辆。随着大量防爆柴油机车在煤矿井下的应用，有害气体和噪声严重超标，对井下人员职业健康形成危害。开发基于电驱动的井下新能源车辆是解决上述问题的重要途径。
电驱动系统是井下新能源车辆的核心系统，由于井下工况恶劣，运载力大，车辆运行过程中经常受到惯性载荷、冲击载荷作用，目前车辆电气试验，仅能完成电机等部件试验，无法全面获取电气驱动系统综合特性。因此，开发矿用车辆电驱动系统加载试验台是提升新能源车辆可靠性的基础。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，以实现矿用车辆电驱动系统的整体性能试验。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，包括：基座调节模块、基座调节系统控制台、空间位姿测量仪、联轴器、负载电机、集成测控台、信号采集模块；
待测驱动系统包括试验控制器和试验电机，所述试验电机设置在电机基座调节系统上，所述试验电机输出轴通过联轴器与负载电机的转轴连接；
所述空间位置测量仪用于测量试验电机相对于负载电机的位姿，并发送至所述电机基座调节控制台，所述电机基座调节控制台用于根据所述位姿，调节所述试验电机的位置，实现试验电机与负载电机的对中；
所述信号采集模块的输出端与所述集成测控台连接，用于采集试验电机的试验参数后发送给所述集成测控台，所述集成测控台的输出端与试验控制器连接，用于向试验控制器发送电机控制指令，进而控制所述试验电机的转速和转矩。
所述信号采集模块包括：
振动测量单元：用于测量试验电机轴承、转子、输出轴的振动加速度；
噪声测量单元：用于测量试验电机噪声的声压级；
温度测量单元：用于测量电机绕线电阻，间接实现电机温度测量；
扭矩测量单元：用于测量试验电机的扭矩；
转速测量单元：用于测量负载电机的转速；
电功率测量单元：用于测量待测驱动系统的输入电流、电压和试验控制器的输出电流和电压。
所述集成测控台用于根据所述电功率测量单元的测量的电流电压信号，计算得到电驱动系统输入功率、控制器输出功率，还用于根据扭矩测量单元和转速测量单元测量得到的转速和扭矩信号，计算得到电驱动系统输出功率值。
基座调节模块包括基座、纵向调节模块、横向角度调节模块；
所述基座固定在地基上，所述基座上表面设置有纵向轨道，纵向调节模块与纵向轨道构成第一移动副，所述基座上设置有第一驱动机构，第一驱动机构用于驱动纵向调节模块在纵向轨道上移动；
纵向调节模块上设置有横向轨道，所述横向角度调节模块与横向轨道构成第二移动副，所述横向角度调节模块上设置有第二驱动机构，所述第二驱动机构用于横向角度调节模块在横向轨道上移动；
所述横向角度调节模块包括回转台、底座、轴承、蜗杆和第三驱动机构，回转台通过轴承设置在底座上构成回转副，回转台的圆柱面设置有弧形螺旋槽，与蜗杆形成蜗轮蜗杆配合，第三驱动机构用于驱动所述蜗杆；
所述基座调节系统控制台用于根据所述空间位置测量仪测量的位姿，控制所述第一驱动机构、第二驱动机构、和第三驱动机构，进而控制所述试验电机与负载电机对中。
所述横向角度调节模块和纵向调节模块内分别设置有横向圆柱孔和纵向圆柱孔；所述纵向圆柱孔和横向圆柱孔内设置有内螺纹；
第一驱动机构包括第一驱动电机和第一丝杠，所述纵向圆柱孔内的内螺纹与第一丝杠配合形成第一滚珠丝杠螺母副，第一驱动电机用于驱动所述第一丝杠；
第二驱动机构包括第二驱动电机和第二丝杠，所述横向圆柱孔内的内螺纹与第二丝杠配合形成第二滚珠丝杠螺母副，第二驱动电机用于驱动所述第二丝杠。
所述底座中心设置有立柱，所述立柱上下端分别设置有一个轴承，回转台通过两个轴承设置在底座上。
所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，还包括用于固定所述回转台的至少两组第一固定组件，所述第一固定组件包括第一垫块，U型叉、螺母、长螺栓，垫块设置在横向角度调节模块外侧，所述U型叉的一端设置在第一垫块上，另一端设置在所述回转台上，所述长螺栓位于所述垫块和回转台之间，其一端固定在纵向调节模块上，另一端穿过所述U型叉中部并通过螺母固定后使U型叉压紧所述回转台。
所述第一固定组件还包括辅助垫块，所述辅助垫块高度小于所述第一垫块，设置在所述长螺栓上，并位于所述第一垫块与纵向调节模块之间。
所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，还包括用于固定所述纵向调节模块、横向调节模块的至少两组第二固定组件，所述第二固定组件的结构与第一固定组件相同，其长螺栓底部设置基座上的T型槽内，U形叉压紧在所述底座的上表面。
所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，还包括数据上传模块，所述数据上传模块包括：网络交换机，防爆无线基站、远程监控中心，所述网络交换机用于将信号采集模块采集的转速信号和扭矩信号发送至防爆无线基站，并通过防爆无线基站发送至远程监控中心，远程监控中心用于通过井下环网将其发送至地面调度室。地面调度室通过工业现场总线协议(Modbus)将井下信号上传至网络云端，实验室登录工业大数据云平台下载数据，测控台接收矿用车辆电驱动轴扭矩、转速信息，通过数据处理，驱动试验电机模拟井下工况运转，驱动负载电机模拟井下工况运转，对试验电机施加负载。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明解决了目前矿用车辆电驱动系统缺乏整体性能试验的问题，能够检测包括控制器、电机在内的矿用车辆电驱动系统整体性能。矿用车辆控制器根据整车控制指令实现电机转速的精确控制和转矩的精确控制，控制器与电机构成系统，本发明将包含控制器、电机在内的矿用车辆电驱动系统作为试验对象，实现了电驱动系统特性测试。
2.本发明解决了目前电气部件试验载荷人为假定，与实际负载偏差较大的问题。本发明在测试中，载荷来自井下车辆运行工况下采集的数据，试验工况与实际工况相符，试验精度较高。
3.本发明解决了目前加载试验台架人工装配，对中精度不高的问题，本发明采用空间位姿测量仪、控制器、电机安装机构位姿调节模块，实现了被试电机轴与负载电机轴的高精度检测和对中调整，试验台架组装精度更高，组装耗时较短，而且避免了由于被试电机输出轴与负载电机轴不同心引起的附加载荷，试验精度更高。
4.本发明解决了目前加载试验台仅能试验同一型号电机，通用性较差的问题，试验电机通过止口、螺栓安装在试验台架上，能够满足不同中心高电机的试验需求，采用系列化的联轴器，解决不同轴伸直径的电机试验需求。
5、本发明解决了目前电机试验集成度较差，温升、扭矩、效率、噪声等参数测试由不同的测试仪器试验，参数不具备同步性的问题，本发明利用集成测控台控制所有测试参数的采集，采用时钟同步，实现所有测试参数同步性采集需求。
6、本发明解决了目前电机试验参数不全，不能够全面反映电机试验特性的问题，目前电机试验参数为温升、扭矩、效率、电流等传统的测试参数，本发明不仅能够测试电机传统试验参数，而且增加了电机振动测试、模态分析功能，能够测试电机试验的振动频谱、故障特征频率和模态特性，提升了电机故障诊断精度。
7、本发明的试验参数测试精度更高，包括噪声参数、温升参数、扭矩、转速参数。目前电机试验采用噪声仪测试噪声，仅能拾取某个或某几个时间点电机试验噪声值，测试数据无法完整反映电机试验噪声随时间变化特性，本发明采用声级计拾取电机试验噪声，通过声振综合测试仪采集噪声值，实现了电驱动系统试验声场分析，能够得到电机三维声强分布，为电机减振降噪、结构优化提供试验数据支持。
目前电机试验，采用点温计测试电机壳体温升，无法反映电机内部温升情况，一种矿用车辆电驱动系统加载试验台采用高精度电阻测试仪测试电机绕线电阻值随时间变化情况，通过电阻温度转换器，获得试验电机绕线电阻温度随时间变化曲线，能够真实反映电机试验内部温升情况。
目前电机加载试验，采用转速转矩传感器测试电机机械功率，测试精度较低，一种矿用车辆电驱动系统加载试验台基于电阻应变桥路，测试电机输出扭矩，采用编码器测试电机输出转速，扭矩、转速测试精度较高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的矿用车辆电驱动系统加载试验台的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的矿用车辆电驱动系统加载试验台工作流程逻辑关系图；
图3为本发明实施例中基座调节系统的结构示意图；
图4为本发明实施例中固定组件的结构示意图；
图5为本发明实施例中驱动机构采用的滚珠丝杠螺母副的结构示意图；
图6为本发明实施例中的横向角度调节模块的结构示意图。
图7为本发明实施例中的待测电机与负载电机的对中原理示意图。
图8为本发明实施例中数据上传模块的结构框图；
图9为本发明实施例中集成测控台的数据采集原理示意图。
图中，1-试验控制器，2-电机安装架，3-试验电机，4-基座调节模块，5-空间位姿测量仪，6-连接轴，7-轴承座安装台架，8-轴承座，9-联轴器，10-冷却水箱，11- 负载电机，12-多功能集成式测控台，13-T型台，14-基座调节系统控制台，15-基座，16- 纵向调节模块，17-第一固定组件，18-横向、角度调节模块，19-减速器，20-传动轴， 21-T型槽，22-第一垫块，23-U型叉，24-螺母，25-长螺栓，26-试验表面，27-丝杠， 28-滚珠，29-等效螺母，30-回转台，31-底座，32-轴承，33-蜗杆，34-纵向轨道，35- 横向轨道，36-立柱,37-辅助垫块，38-第二固定组件，39-第一驱动电机，40-第二驱动电机，41-第三驱动电机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。
如图1所示，一种矿用电驱动系统试验台包括试验控制器1、电机安装架2、试验电机3、基座调节模块4、空间位姿测量仪5、连接轴6、轴承座安装台架7、轴承座8、联轴器9、冷却水箱10、负载电机11、集成测控台12、T型台13、基座调节系统控制台14。待测车辆电驱动系统由试验控制器1和试验电机3组成，试验控制器1驱动试验电机3，根据控制指令实现试验电机3转速的精确控制和转矩的精确控制，并具有过流、过压、过热、欠压、功率限制等电路保护功能。试验电机3通过螺栓、止口固定在安装架2上，安装架2通过螺栓固定在基座调节模块4上，试验电机3输出轴与连接轴6连接，连接轴6装配在轴承座8内部，连接轴6另一端通过联轴器9，与负载电机11连接。冷却水箱10通过水泵、管路、控制阀冷却负载电机、试验电机。
如图2所示，电源给试验控制器供电，试验控制器1接收集成测控台12控制指令，驱动试验电机3运转，实现试验电机3转速、转矩控制，负载电机11通过联轴器9给试验电机3施加负载，负载电机11通过长螺栓压块固定在T型台13上。安装架2通过螺栓固定在基座调节模块4上，通过空间位姿测量仪5和电机基座调节系统实现试验电机轴与负载电机轴的自动精确对中。空间位姿测量仪5测量试验电机3相对负载电机11 的空间位置，包括轴线角度，横向偏移量、纵向偏移量，电机基座调节系统包括基座调节系统控制台14和基座调节模块4，基座调节系统控制台14读取试验电机空间位姿测量数据，向基座调节模块4发出控制指令，基座调节模块4调节试验电机的横向位置和纵向位置，以及轴线角度，实现被试电机轴与负载电机轴精确对中。集成测控台集成了车辆井下测试信号下载，电机控制指令发送，地面试验室电功率、机械功率、温升、振动、噪声采集、分析、存储、显示功能。
具体地，如图2所示，集成测控台通过信号采集模块采集试验电机的试验参数，所述信号采集模块包括：
振动测量单元：用于测量试验电机轴承、转子、输出轴的振动加速度；
噪声测量单元：用于测量试验电机噪声的声压级；
温度测量单元：用于测量电机绕线电阻，间接实现电机温度测量；
扭矩测量单元：用于测量试验电机的扭矩；
转速测量单元：用于测量负载电机的转速；
电功率测量单元：用于测量待测驱动系统的输入电流、电压和试验控制器的输出电流和电压。
如图9所示，本实施例中，在试验控制器1进线、出线上分别夹持电流钳，测量试验控制器输入电流、输出电流，在试验控制器输入接线柱、输出接线柱上分别夹持电压钳，测量试验控制器输入电压、输出电压，集成测控台12计算得到控制器输入功率、输出功率，进而计算得到控制器效率。
试验电机3上布置振动加速度传感器，测控台配置振动信号采集通道，采集电机振动加速度信号，通过积分运算评估电机振动烈度、模态响应，通过计算电机故障特征频率和频谱分析，诊断电机故障。
试验电机3布置声级计，通过拾取电机振动音频信号，获得试验电机声场分布，评价电机的机械噪声特性。声波引起空气质点的振动，使得空气压强在大气压强附近按声频起伏变化。这种压强的变化称为“声压”，其单位为微帕(μPa).在声学中，通常用声压级作为声音的物理评价指标。声压级与声压的关系是
Figure BDA0003607701930000061
式中Lp表示声压级(dB),P表示声压，P0表示基准声压。
声功率级只与声源的功率有关，而声压级则与声压和测量点到声源的距离两个因素有关，即在给出声压级数值的同时，还应给出测量距离。声压级与声功率级之间的换算关系比较复杂，与测量时环境因素，如温度、气压、湿度等有关。但在一般测量中，可采用如下关系式：
Figure BDA0003607701930000071
式中S表示测量声压时，所用的包络面的面积，S0表示基准面的面积。
本申请中，温度测量单元的温升测试包括分布式多点测温和基于电阻精密测试的间接测温，前者为传统的测量，后者在电机接线柱上，夹持接线钳，温度测量单元包括电阻测试仪，测控台通过电阻测试仪采集电机绕线电阻值，通过电阻与温升的函数关系，获得电机绕组温度随时间变化曲线。
本实施例中，通过试验电机输出扭矩、转速得到试验电机的机械功率，负载电机轴端安装了编码器，测量试验电机转速信号，传动轴与试验电机输出轴连接，在传动轴上黏贴电阻应变片，构建应变桥路，与无线应变测试模块连接，应变测试模块与供电模块连接，应变测试模块、供电模块体积小巧，绑定在传动上，与传动轴同步转动。集成测控台安装了无线扭矩测试上位机软件，通过路由器读取传动轴扭矩测试信号。测控台拾取电机输出扭矩、转速信号，计算得到试验电机输出机械功率，根据试验控制器的输入功率，计算得到电驱动系统的总效率。从而得到控制效率时域曲线图、电机效率时域曲线图、电驱动系统效率时域曲线图，从能量传递与损耗角度评价矿用车辆电驱动系统特性。
如图3和6所示，本实施例中，基座调节模块包括基座15、纵向调节模块16、横向角度调节模块18；所述基座15固定在地基上，所述基座15上表面设置有两个纵向轨道 34，纵向调节模块16与纵向轨道34构成第一移动副，所述基座15上设置有第一驱动机构，第一驱动机构用于驱动纵向调节模块16在纵向轨道34上移动；纵向调节模块16上设置有两个横向轨道35，所述横向角度调节模块18与横向轨道35构成第二移动副，所述纵向调节模块16设置有第二驱动机构，所述第二驱动机构用于横向角度调节模块18 在横向轨道35上移动；所述横向角度调节模块18包括回转台30、底座31、轴承32、蜗杆33、立柱36和第三驱动机构，回转台30通过轴承32设置在底座31上构成回转副，回转台30的外周设置有一圆柱面，圆柱面表面设置有弧形螺旋槽，与蜗杆33形成蜗轮蜗杆配合，第三驱动机构用于驱动所述蜗杆34转动，进而驱动回转台30沿着竖直轴旋转运动，实现设置在横向角度调节模块18上的试验电机角度调节功能。
基座调节模块实现了试验电机横向、纵向、角度调节功能，试验电机轴线高度通过设计参数保证，不需要调节。首先，固定试验电机安装架的台面与固定负载电机的台面在同一水平面上，这一项指标在试验台建设阶段完成。试验电机通过止口、螺栓固定在试验电机安装架上，装配后的试验电机中心高与负载电机中心高保持一致，这一指标通过试验电机安装架止口中心高设计参数保证。
本实施例中，基座调节系统控制台14根据所述空间位置测量仪5测量的位姿，控制所述第一驱动机构、第二驱动机构、和第三驱动机构，进而控制所述试验电机3与负载电机11对中。
具体地，本实施例中，所述横向角度调节模块18和纵向调节模块16内分别设置有横向圆柱孔和纵向圆柱孔；所述纵向圆柱孔和横向圆柱孔内设置有内螺纹；第一驱动机构包括第一驱动电机和第一丝杠，所述纵向圆柱孔内的内螺纹与第一丝杠配合形成第一滚珠丝杠螺母副，第一驱动电机用于驱动所述第一丝杠；第二驱动机构包括第二驱动电机和第二丝杠，所述横向圆柱孔内的内螺纹与第二丝杠配合形成第二滚珠丝杠螺母副，第二驱动电机用于驱动所述第二丝杠。进一步地，所述第一驱动机构和第二驱动机构还包括减速器19，第一驱动电机和第二驱动电机通过减速器驱动对应的丝杠，实现横向角度调节模块18和纵向调节模块16的移动。
具体地，所述第三驱动机构包括第三驱动电机，其通过传动轴20驱动所述蜗杆33转动。
如图5所示，为滚珠丝杠螺母副的结构示意图，其中，滚珠丝杠螺母副包括丝杠27、滚珠28、等效螺母29，在纵向调节模块16、和横向角度调节模块18上的用于导向的圆柱孔内局部加工了弧形螺旋槽，作为等效螺母。丝杠加工弧形螺旋槽，当它们套装在一起时形成了螺旋滚道，并在滚道内装满滚珠。当丝杠相对于等效螺母旋转时，两者发生轴向位移，而滚珠则沿着滚道流动。螺母螺旋槽的两端用回珠管连接起来，使滚珠能作周而复始的循环运动。
进一步地，如图6所示，所述底座31中心设置有立柱36，所述立柱36上下端分别设置有一个轴承，回转台30通过两个轴承32装配在立柱36上。
基座15上表面加工了与纵向导轨平行的纵向T型槽，纵向调节模块16上表面加工了与横向导轨平行的横向T型槽，横向角度调节模块18的工作台上表面也设置了T型槽，固定组件17的长螺栓端头嵌入T型槽，将纵向调节模块16、横向角度调节模块18 固定。
进一步地，如图3-4所示，所述基座调节模块还包括用于固定所述回转台30的至少两组第一固定组件17，两组第一固定组件17分别位于横向角度调节模块18的两侧，所述第一固定组件17包括第一垫块22，U型叉23、螺母24、长螺栓25，第一垫块22设置在横向角度调节模块18外侧，并位于纵调节模块16上，所述U型叉23的一端设置在垫块22上，另一端设置在所述回转台30的上表面，即试验表面26上，所述长螺栓25位于所述第一垫块22和回转台30之间，其一端固定在纵向调节模块16的T型号槽内，另一端穿过所述U型叉23中部并通过螺母24固定后使U型叉23压紧所述回转台30上的试验表面26。
进一步地，如图4所示，所述第一固定组件17还包括辅助垫块37，所述辅助垫块37高度小于所述第一垫块22，设置在所述长螺栓25上，并位于所述第一垫块22与回转台 30之间。
如图4所示，第一固定组件17利用杠杆原理固定试验台面，长螺栓25端头嵌入横向T型槽21内部，可沿着横向T型槽面做切向运动，法向受到约束，无法向上拔出，第一垫块22为方形铸铁快，放置在试验台面上。辅助垫块37也为方形铸铁块，中间加工了通孔，其高度略小于第一垫块，通孔直径略大于长螺栓25的螺纹大径，长螺栓25 穿过辅助垫块中心孔。U型叉23放置在第一垫块22上面，穿过长螺栓25，搭接在试验台面26即回转台30的上表面上。第一垫块22与U型叉23构成杠杆，通过力矩扳手拧紧螺母24，对杠杆施加载荷，U型叉23另一端向下运动压紧试验台面26。理论上可以省略辅助垫块，增加辅助垫块目的是保持稳定性。
进一步地，如图3所示，所述基座调节模块还包括用于固定所述纵向调节模块16、横向角度调节模块18的至少两组第二固定组件38，两组第二固定组件38分别位于纵向调节模块16的两端，第二固定组件的38的结构与第一固定组件相同，不同之处在，第二固定组件38用于固定横向角度调节模块18的底座31，其中的U型叉压紧的是底座31 的上表面，其中的长螺栓底部设置在基座15纵向T型槽的内部。
如图7所示，被试电机基座位姿调节系统包括检测模块、连接模块、控制模块、执行模块，检测模块为空间位姿测量仪，空间位姿测量仪包括测量臂、测头和控制台，控制台运行测量程序，测量臂带动测头移动，靠近被测件，测头扫描被测件轮廓，生成被测件在测头坐标系下的坐标值，通过坐标变换得到被测件在系统坐标系下的坐标值。
设点p在坐标系Ox0y0z0下的坐标为[x0,y0,z0]T，在坐标系Ox1y1z1下的坐标为[x1,y1,z1]T，坐标系Ox1y1z1的原点O1在坐标系Ox0y0z0下的坐标为[a,b,c]T。则有下列关系：
Figure BDA0003607701930000101
令
Figure BDA0003607701930000102
称T为平移变换矩阵，
当两坐标系只有转动没有平动时的坐标变换称为旋转齐次变换，设点p在坐标系Ox0y0z0下的坐标为[x0,y0,z0]T，在坐标系Ox1y1z1下的坐标为[x1,y1,z1]T，坐标系Ox1y1z1相对于坐标系Ox0y0z0旋转一定角度后，则有下列关系：
Figure BDA0003607701930000103
令
Figure BDA0003607701930000104
称R为旋转变换矩阵；
当两坐标系既有平移又有旋转时的坐标变换称为平移-旋转齐次变换，可以把这种情况看成两个变换的结果。首先，坐标系Ox1y1z1与坐标系Ox0y0z0的原点重合，将坐标系Ox1y1z1绕坐标系Ox0y0z0的坐标轴x0、y0和z0旋转，然后沿x0、y0和z0分别平移a、 b、c。
根据变换矩阵相乘的顺序与操作顺序相反的原则，可得总的变换矩阵为平移和旋转矩阵的乘积：
Figure BDA0003607701930000111
称A4×4为平移旋转齐次变换矩阵。
通过坐标测量方式生成被试电机轴、负载电机轴空间坐标，通过几何运算得到被试电机轴相对负载电机轴的横向偏差值、纵向偏差值、角度偏差值，通过接口电路，将测量数据输入控制计算机的内存，控制计算机向控制器发出控制指令，控制器驱动电机，调节基座横向位置、纵向位置、角度，完成负载电机轴与被试电机轴对中装配。
如图8所示，所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，还包括数据上传模块，所述数据上传模块包括：网络交换机，防爆无线基站、远程监控中心、井下环网，所述网络交换机用于将信号采集模块采集的转速信号和扭矩信号发送至防爆无线基站，并通过防爆无线基站发送至远程监控中心，远程监控中心用于通过井下环网将其发送至地面调度室。井下拾取矿用车辆电驱动系统扭矩、转速，通过网络交换机、防爆无线基站、远程监控中心、井下环网传输至地面调度室。地面调度室通过工业现场总线协议 (Modbus)将井下信号上传至网络云端，实验室登录工业大数据云平台下载数据，测控台接收矿用车辆电驱动轴扭矩、转速信息，通过数据处理，驱动试验电机模拟井下工况运转，驱动负载电机模拟井下工况运转，对试验电机施加负载。
测控台配置了工业5G路由器，登录工业大数据云平台下载数据，接收矿用车辆电驱动系统扭矩、转速数据，做降噪滤波、数值计算处理，生成控制指令，与控制器通信，驱动试验电机模拟井下工况运转，与负载电机通信，驱动负载电机模拟井下工况运转，对试验电机施加负载。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，其特征在于，包括：基座调节模块(4)、基座调节系统控制台(14)、空间位姿测量仪(5)、联轴器(9)、负载电机(11)、集成测控台(12)、信号采集模块；
待测驱动系统包括试验控制器(1)和试验电机(3)，所述试验电机(3)设置在基座调节模块(4)上，所述试验电机(3)输出轴通过联轴器(9)与负载电机(11)的转轴连接；
所述空间位置测量仪(5)用于测量试验电机相对于负载电机的位姿，并发送至所述基座调节系统控制台(14)，所述基座调节系统控制台(14)用于根据所述位姿，向基座调节模块(4)发送指令，调节所述试验电机(3)的位置，实现试验电机(3)与负载电机(11)的对中；
所述信号采集模块的输出端与所述集成测控台(12)连接，用于采集试验电机(2)的试验参数后发送给所述集成测控台(12)，所述集成测控台(12)的指令控制器输出端与试验控制器(1)连接，用于向试验控制器(1)发送电机控制指令，进而控制所述试验电机(2)的转速和转矩。
2.根据权利要求1所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，其特征在于，所述信号采集模块包括：
振动测量单元：用于测量试验电机轴承、转子、输出轴的振动加速度；
噪声测量单元：用于测量试验电机噪声的声压级；
温度测量单元：用于测量电机绕线电阻，间接实现电机温度测量；
扭矩测量单元：用于测量试验电机的扭矩；
转速测量单元：用于测量负载电机的转速；
电功率测量单元：用于测量待测驱动系统的输入电流、电压和试验控制器的输出电流和电压。
3.根据权利要求2所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，其特征在于，所述集成测控台(12)用于根据所述电功率测量单元的测量的电流电压信号，计算得到电驱动系统输入功率、控制器输出功率，还用于根据扭矩测量单元和转速测量单元测量得到的转速和扭矩信号，计算得到电驱动系统输出功率值。
4.根据权利要求1所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，其特征在于，基座调节模块(4)包括基座(15)、纵向调节模块(16)、横向角度调节模块(18)；
所述基座(15)固定在地基上，所述基座(15)上表面设置有纵向轨道(34)，纵向调节模块(16)与纵向轨道(34)构成第一移动副，所述基座(15)上设置有第一驱动机构，第一驱动机构用于驱动纵向调节模块(16)在纵向轨道(34)上移动；
纵向调节模块(16)上设置有横向轨道(35)，所述横向角度调节模块(18)与横向轨道(35)构成第二移动副，所述纵向调节模块(16)上设置有第二驱动机构，所述第二驱动机构用于横向角度调节模块(18)在横向轨道(35)上移动；
所述横向角度调节模块(18)包括回转台(30)、底座(31)、轴承(32)、蜗杆(33)和第三驱动机构，回转台(30)通过轴承(32)设置在底座(31)上构成回转副，回转台(30)的圆柱面设置有弧形螺旋槽，与蜗杆(33)形成蜗轮蜗杆配合，第三驱动机构用于驱动所述蜗杆(33)；
所述基座调节系统控制台(14)用于根据所述空间位置测量仪(5)测量的位姿，控制所述第一驱动机构、第二驱动机构、和第三驱动机构，进而控制所述试验电机(3)与负载电机(11)对中。
5.根据权利要求4所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，其特征在于，所述横向角度调节模块(18)和纵向调节模块(16)内分别设置有横向圆柱孔和纵向圆柱孔；所述纵向圆柱孔和横向圆柱孔内设置有内螺纹；
第一驱动机构包括第一驱动电机和第一丝杠，所述纵向圆柱孔内的内螺纹与第一丝杠配合形成第一滚珠丝杠螺母副，第一驱动电机用于驱动所述第一丝杠；
第二驱动机构包括第二驱动电机和第二丝杠，所述横向圆柱孔内的内螺纹与第二丝杠配合形成第二滚珠丝杠螺母副，第二驱动电机用于驱动所述第二丝杠。
6.根据权利要求4所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，其特征在于，所述底座(31)中心设置有立柱(36)，所述立柱(36)上下端分别设置有一个轴承，回转台(30)通过两个轴承(32)设置在立柱(36)上。
7.根据权利要求4所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，其特征在于，还包括用于固定所述回转台(30)的至少两组第一固定组件(17)，所述第一固定组件(17)包括第一垫块(22)，U型叉(23)、螺母(24)、长螺栓(25)，第一垫块(22)设置在横向角度调节模块(18)外侧，所述U型叉(23)的一端设置在垫块(22)上，另一端设置在所述回转台(30)上，所述长螺栓(25)位于所述第一垫块(22)和回转台(30)之间，其一端设置在纵向调节模块(16)的T型槽内，另一端穿过所述U型叉(23)中部并通过螺母(24)固定后使U型叉(23)压紧所述回转台(30)。
8.根据权利要求7所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，其特征在于，所述第一固定组件(17)还包括辅助垫块(37)，所述辅助垫块(37)高度小于所述第一垫块(22)，设置在所述长螺栓(25)上，并位于所述U型叉(24)与纵向调节模块(16)之间。
9.根据权利要求7所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，其特征在于，还包括用于固定所述底座(31)的至少两组第二固定组件(38)，所述第二固定组件(38)的结构与第一固定组件(17)相同，其长螺栓底部设置基座(15)上的T型槽内，U形叉压紧在所述底座(32)的上表面。
10.根据权利要求1所述的一种矿用车辆电驱动系统加载试验台，其特征在于，还包括数据上传模块，所述数据上传模块包括：网络交换机，防爆无线基站、远程监控中心、井下环网，所述网络交换机用于将信号采集模块采集的转速信号和扭矩信号发送至防爆无线基站，并通过防爆无线基站发送至远程监控中心，远程监控中心用于通过井下环网将其发送至地面调度室。
CN202210421118.6A 2022-04-21 2022-04-21 一种矿用车辆电驱动系统加载试验台 Pending CN114910721A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210421118.6A CN114910721A (zh) 2022-04-21 2022-04-21 一种矿用车辆电驱动系统加载试验台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210421118.6A CN114910721A (zh) 2022-04-21 2022-04-21 一种矿用车辆电驱动系统加载试验台

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114910721A true CN114910721A (zh) 2022-08-16

Family

ID=82765727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210421118.6A Pending CN114910721A (zh) 2022-04-21 2022-04-21 一种矿用车辆电驱动系统加载试验台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114910721A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116736114A (zh) * 2023-08-10 2023-09-12 常州宝捷电机制造有限公司 全自动电机测试系统及电机全自动测试方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116736114A (zh) * 2023-08-10 2023-09-12 常州宝捷电机制造有限公司 全自动电机测试系统及电机全自动测试方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102866030B (zh) 一种五轴联动机床加载试验装置及加载试验方法
CN104266837B (zh) 基于电机伺服加载的滚珠丝杠性能测试试验台
CN105699081B (zh) 轴承轴电流损伤综合性能实验装置
CN105571648B (zh) 一种多功能机器人关节性能测试系统
CN102507228B (zh) 盘式刀库可靠性试验装置及其方法
CN106769021A (zh) 一种工业机器人动力单元可靠性试验台
CN107515117B (zh) 丝杠副传动效率精密测量装置及测量方法
CN105783837B (zh) 一种第三代汽车轮毂轴承轴向游隙自动化测量装置
CN104198204B (zh) 模拟实际工况的直线进给单元综合性能退化试验台
CN107655688A (zh) 一种rv减速器综合检测装置
CN106289767A (zh) 一种机器人用高端减速机传动精度试验台
CN205403838U (zh) 一种多功能机器人关节性能测试系统
CN111380698A (zh) 一种用于新能源汽车电驱动力总成对拖测试台架结构
CN114910721A (zh) 一种矿用车辆电驱动系统加载试验台
CN106370420A (zh) 一种电封闭式减速器加速寿命试验系统
CN104502097B (zh) 滚珠丝杠副电动耦合伺服加载装置
CN206556838U (zh) 一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台
CN103323223A (zh) 一种数控超声切割声主轴综合性能测试的台架
CN108972149B (zh) 数控刀架加工精度与回转精度保持性试验装置及检测方法
CN203572643U (zh) 一种机电伺服机构刚度测试装置
CN105845015A (zh) 一种摆头转台式五轴机床模拟切削力加载装置及使用方法
CN106353678A (zh) 电机质量管控数据监测系统
CN111215648A (zh) 电主轴可靠性快速实验加载方法及加载系统
CN107271182A (zh) 一种模拟刀具切削力和作用位置的加载实验装置
CN107271183A (zh) 一种工业机器人减速机扭转刚度试验台

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination