CN115791165A - 一种传动轴复合试验测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动轴复合试验测试装置及测试方法，属于装载机传动轴测试技术领域，该测试装置包括第一加载单元、第一齿轮箱、第二齿轮箱、转向加载单元、第一驱动单元和控制单元，第一加载单元用于给被测传动轴施加负载；转向加载单元用于模拟被测传动轴在不同安装角、不同转向角和转向频率下扭矩和转速的加载；控制单元与第一驱动单元、第一加载单元和转向加载单元进行扭矩、转速、频率及转角信号的实时交互与处理。本发明能实现不同传动布置形式、安装角度、振动和冲击、转向角度、转向频率等试验参数的动态调整，模拟不同扭矩、转速条件下装载机传动轴的静扭、动态可靠性和复合可靠性试验。

Description

一种传动轴复合试验测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及装载机传动轴测试技术领域，具体涉及一种传动轴复合试验测试装置及测试方法。

背景技术

装载机传动轴主要用于变速器(分动器)与驱动桥之间连接，一般分为前传动轴、中传动轴和后传动轴三段，通过万向节径向调节补偿，用来传递动力以驱动整机行驶。受限于整机参数要求及零部件连接尺寸，传动轴的相对两轴线一般不同轴，形成了一定的夹角。装载机通常是铰接式车架结构，由转向油缸驱动整机转向，前传动轴或中间传动轴往复伸缩。装载机作业过程中，会经常频繁转向、起动和制动，传动轴会承受各种交变载荷和冲击，导致故障率较高。现阶段，国内各大主机厂鲜有对装载机复杂工况下的传动轴系性能及和疲劳可靠性进行试验测试与技术研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传动轴复合试验测试装置及测试方法，可进行不同传动布置形式、安装角度、振动和冲击、转向角度、转向频率等试验参数的动态调整，模拟不同规格、不同扭矩、转速条件下装载机传动轴的静扭、动态可靠性和复合可靠性试验。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种传动轴复合试验测试装置，包含第一加载单元、第一齿轮箱、第二齿轮箱、转向加载单元、第一驱动单元和控制单元；

所述第一加载单元、第一齿轮箱、第二齿轮箱和转向加载单元依次连接，所述第二齿轮箱连接第一驱动单元，所述第一加载单元、第一驱动单元和转向加载单元均与控制单元连接；

所述第一加载单元用于给被测传动轴施加负载；

所述第一齿轮箱用于调整被测传动轴输出扭矩和转速并传递到第一加载单元；

所述第一驱动单元用于输出初始的扭矩和转速至第二齿轮箱；

所述第二齿轮箱用于调整所述第一驱动单元输入扭矩和转速，并传递给被测传动轴；

所述转向加载单元用于模拟被测传动轴在不同安装角、不同转向角和转向频率下扭矩和转速的加载；

所述测试装置还包括上下、左右、前后三个自由度激励模块，用于模拟工作时被测传动轴的振动和冲击；

所述控制单元用于控制第一加载单元、第一驱动单元和转向加载单元的扭矩和转速，以及控制三个自由度激励模块；

所述测试装置还包括调整支架，所述调整支架安装于多段被测传动轴之间，所述调整支架在竖直和水平方向上可调。

进一步的，所述被测传动轴包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴；

所述驱动装置与所述第二齿轮箱之间通过第一联轴器连接；

所述第二齿轮箱和第一齿轮箱之间依次通过第三联轴器和第三传动轴连接；所述第三联轴器和第三传动轴之间设第一传感器；所述第一传感器用于实时测量所述第三传动轴的扭矩和转速；

所述第一齿轮箱和第一加载装置之间通过第二联轴器连接；

所述第二齿轮箱依次连接第四联轴器、第二传动轴和第一传动轴；

所述第一传动轴的末端连接转向加载单元。

进一步的，所述测试装置还包括试验底板和支座；

所述试验底板上预留沟槽；

所述驱动装置、第一加载装置、第一齿轮箱和第二齿轮箱均通过所述支座安装在所述试验底板上；所述支座安装在所述沟槽上。

进一步的，所述调整支架为第一调整支架，

所述第一调整支架安装在所述第一齿轮箱与第二齿轮箱之间，支撑第一传感器、第三传动轴和第三联轴器；

所述第一调整支架下方固定在所述试验底板的沟槽中；

所述第一调整支架通过所述沟槽进行水平方向调整，适应不同长度的传动轴；

所述第一调整支架通过机械或液压装置调整高度，调整第三传动轴沿竖直方向的夹角。

进一步的，所述转向加载单元包括转向驱动装置、第三齿轮箱、第二加载装置、第一导向座、第一导轨、第一回转平台、第一回转底座、回转支承和第二调整支架；

所述第一回转底座固定在所述试验底板上，所述回转支承固定在所述第一回转底座的一端，所述第一回转平台通过板与所述回转支承连接固定；

所述第三齿轮箱、第二加载装置和第二调整支架安装在所述第一回转平台上；所述第一回转平台表面带有沟槽，用于调整第三齿轮箱、第二加载装置和第二调整支架的安装位置；

所述第二调整支架用于支撑第一传动轴和第二传动轴；所述第二调整支架通过所述回转平台表面的沟槽进行水平方向调整，适应不同长度的传动轴；所述第二调整支架通过机械或液压装置调整高度，调整第一传动轴和第二传动轴沿竖直方向的夹角；所述第一传动轴和第二传动轴之间设第二传感器；所述第二传感器用于实时测量第一传动轴和第二传动轴的扭矩和转速；

所述第一传动轴的另一端连接第三齿轮箱；

所述第三齿轮箱与第二加载装置之间通过第五联轴器连接；

所述第二加载装置用于为第一传动轴和第二传动轴施加负载，所述第三齿轮箱用于调整第一传动轴的输出扭矩和转速；

所述第一导轨固定在所述第一回转底座上，所述第一导向座固定在所述回转平台下方，与所述第一导轨滑动连接；所述第一回转平台沿所述第一导轨在所述第一回转底座上水平旋转。

进一步的，所述回转支承与所述转向驱动装置采用大小齿轮啮合的方式固定；

所述回转支承与所述转向驱动装置相配合，用于控制所述回转平台在-40°～+40°范围内旋转。

进一步的，所述控制单元还用于对所述转向驱动装置进行转向限位，当单侧转向角大于40°时触发报警。

进一步的，所述第二齿轮箱是一个双输出两档齿轮箱；

所述第一齿轮箱和第三齿轮箱是单输出两档齿轮箱。

进一步的，所述转向加载单元包括第三调整支架、第二回转底座、摆动油缸、第二导轨、直线滑轨、第二回转平台、第二导向座、第四齿轮箱和第三加载装置；

所述第二回转平台通过销轴安装在所述第二回转底座上；所述第二回转底座上安装第二导轨，通过所述摆动油缸的往复运动带动第二回转平台沿所述第二导轨转动；

所述第二导向座固定在所述第二回转底座上，用于为第二回转平台、第四齿轮箱、第三加载装置提供支撑；

所述第一传动轴与第二传动轴的一端均固定在所述第三调整支架上；

所述第二回转平台的两侧设直线滑轨，所述第三调整支架固定在所述直线滑轨上，用于调整不同规格传动轴的安装布置；所述第二调整支架通过机械或液压装置调整高度，调整第一传动轴和第二传动轴沿竖直方向的夹角；

所述第一传动轴的另一端依次连接第四齿轮箱和第三加载装置；

所述第三加载装置用于为第一传动轴和第二传动轴施加负载；

所述第四齿轮箱用于调整第一传动轴的的输出扭矩和转速。

本发明还公开了一种传动轴复合试验测试方法，其特征在于，采用前述的传动轴复合试验测试装置进行传动轴测试，所述测试方法包括对被测传动轴进行单项试验和对被测传动轴进行复合试验；

所述单项试验是指，测试转向角为0时不同参数下的传动轴静扭试验和动态可靠性试验；

所述复合试验是指，测试转向角不为0时不同参数下的传动轴疲劳可靠性试验；

所述对被测传动轴进行单项试验，包括：

通过控制单元控制驱动装置施加驱动扭矩；

通过控制单元控制第一加载装置和转向加载单元施加负载；

改变试验变量，持续实时监控试验状态，包括：扭矩、转速、试验时间及被测传动轴机械状态；

试验完成后，采集被测传动轴扭矩-时间、转速-时间数据，根据被测传动轴状态确定试验是否通过；

所述对被测传动轴进行复合试验，包括：

通过控制单元控制驱动装置施加驱动扭矩；

通过控制单元控制第一加载装置和转向加载装置施加负载；

通过控制单元控制转向加载装置按设置的转向频率和转向角度运动；

改变试验变量，持续实时监控试验状态，包括：扭矩、转速、试验时间及被测传动轴机械状态；

试验完成后，采集被测传动轴扭矩-时间、转速-时间数据，根据被测传动轴状态确定试验是否通过。

进一步的，所述单项试验包括：

传动轴静扭试验，用于模拟装载机铲装时极限扭矩工况；

试验过程中的控制变量包括：传动轴规格、布置形式、安装角度和扭矩；

通过第一调整支架和第二调整支架在水平方向上移动，调整传动轴规格和布置形式；通过调整第一调整支架和第二调整支架在竖直方向上高度，调整传动轴沿竖直方向安装角度；通过控制单元控制第一加载装置和转向加载单元的输出改变扭矩；

传动轴动态可靠性试验，用于模拟装载机直线行驶或“I型”作业工况；

试验过程中的控制变量包括：传动轴规格、布置形式、安装角度、扭矩、转速、振动和冲击；

通过控制单元控制驱动装置的输出改变转速，通过控制单元控制上下、左右、前后三个自由度激励模块改变振动和冲击幅值和频率。

进一步的，所述复合试验包括：

传动轴复合可靠性试验，用于模拟装载机“V型”作业或频繁转向工况；

试验过程中的试验控制变量：传动轴规格、布置形式、安装角度、扭矩、转速、振动和冲击、转向角度和转向频率；

通过第一调整支架和第二调整支架在水平方向上移动，调整传动轴规格和布置形式；通过调整第一调整支架和第二调整支架在竖直方向上高度，调整传动轴沿竖直方向安装角度；通过控制单元控制第一加载装置和转向加载单元的输出改变扭矩；通过控制单元控制驱动装置的输出改变转速，通过控制单元控制上下、左右、前后三个自由度激励模块改变振动和冲击幅值和频率；通过控制单元控制转向加载单元输出改变转向频率和转向角度。

进一步的，进行测试前，还包括：

检测初始状态时，被测传动轴沿竖直方向角度，若偏离目标值，则调整第一调整支架和第二调整支架。本发明的有益效果为：

本发明通过转向加载单元模拟被测传动轴在不同安装角、不同转向角和转向频率下扭矩和转速的加载，能实现不同传动布置形式、安装角度、振动和冲击、转向角度、转向频率等试验参数的动态调整，模拟不同规格、不同扭矩、转速条件下装载机传动轴的静扭、动态可靠性和复合可靠性试验。本发明解决了装载机频繁转向、起动和制动时，交变载荷下传动轴系的疲劳可靠性的试验测试问题，在一定程度上提升了复杂工况下传动轴的选型和设计能力。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种传动轴复合试验测试装置框图；

图2为本发明中三段传动轴某一工作状态示意图；

图3为本发明提供的传动轴复合试验测试装置一种具体实施结构示意图；

图4为本发明提供的传动轴复合试验测试装置中转向加载单元的一种结构示意图；

图5为本发明提供的传动轴复合试验测试装置中转向加载单元的另一种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的传动轴复合试验测试方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供一种传动轴复合试验测试装置，包含第一加载单元1、第一齿轮箱2、第二齿轮箱3、转向加载单元4、第一驱动单元5和控制单元6。

第一加载单元1、第一齿轮箱2、第二齿轮箱3和转向加载单元4依次连接，第二齿轮箱3连接第一驱动单元5，第一加载单元1、第一驱动单元5和转向加载单元4均与控制单元6连接。

具体的，第一加载单元1用于给被测传动轴施加负载；

第一齿轮箱2用于调整被测传动轴输出扭矩和转速传递到第一加载单元1；

第一驱动单元5用于输出初始的扭矩和转速至第二齿轮箱3；

第二齿轮箱3用于调整第一驱动单元5输入扭矩和转速，传递给被测传动轴；

转向加载单元4用于模拟被测传动轴在不同安装角、不同转向角和转向频率下扭矩和转速的加载；

控制单元6用于控制第一加载单元1、第一驱动单元5和转向加载单元4的扭矩和转速，以及整套试验装置的三自由度振动激励。

第一驱动单元5由控制单元6控制驱动电机输出扭矩给第二齿轮箱3，增扭后传递给被测传动轴，被测传动轴与第一齿轮箱2、第二齿轮箱3和转向加载单元4依次连接，最后由第一加载单元1和转向加载单元4施加负载。

试验过程中，控制单元6与第一驱动单元5、第一加载单元1和转向加载单元进行扭矩、转速、频率及转向角信号实时交互与处理。

需要说明的是，增加齿轮箱目的在于提高整个测试装置的经济性与通用性，通过不同档位速比组合，拓宽驱动单元输出的扭矩范围，缩小加载单元输入扭矩范围。

如图2所示，提供了装载机传动轴某一工作状态示意图，当装载机直线行驶时，第一传动轴012、第二传动轴011和第三传动轴007，在正视图下沿竖直方向角度分别为α、β和γ，俯视图下第一传动轴012、第二传动轴011和第三传动轴007三者共线，传动轴只承受末端传递的负载。当装载机转向时，第一传动轴012万向节角度为θ，第二传动轴011反复伸缩，既承受整机末端负载，也承受频繁转向附带的交变载荷。

本实施例提供的传动轴复合试验测试装置正是解决装载机实际工作过程中遇到的此类问题。

作为本实施例的一种具体实施方式，如图3所示，该传动轴复合试验测试装置包括试验底板013和固定在试验底板013上的驱动装置001、第一联轴器002、第一调整支架003、第二联轴器004、支座005、第一加载装置006、第一齿轮箱2、第三传动轴007、第一传感器008、第三联轴器009、控制单元6、第二齿轮箱3、第四联轴器010、第二传动轴011、第一传动轴012和转向加载单元4。

需要说明的是，第一传动轴012、第二传动轴011和第三传动轴007是被测件。

第一调整支架003位于在第一齿轮箱2与第二齿轮箱3之间，下方固定在试验底板013上，上方支撑第一传感器008、第三传动轴007和第三联轴器009。

第一调整支架003可在试验底板013上进行水平方向或竖直方向调整，具体来说：支架下方与试验底板013预留的沟槽的不同安装位置进行水平方向调整，适应不同长度的传动轴；竖直方向可通过机械或液压装置(包括但不限于所述结构形式)来调整位置，改变第三传动轴007的γ角。

驱动装置001与第二齿轮箱3之间通过第一联轴器002连接，第二齿轮箱3是一个双输出两档齿轮箱。

第二齿轮箱3和第一齿轮箱2之间依次通过第三联轴器009和第三传动轴007连接，第三联轴器009和第三传动轴007之间设第一传感器008。第一传感器008用于实时测量第三传动轴007的扭矩和转速。

第一齿轮箱2和第一加载装置006之间通过第二联轴器004连接。

第二齿轮箱3依次连接第四联轴器010、第二传动轴011和第一传动轴012。

通过联轴器，将扭矩和转速传递给第一传感器008和第一传动轴012、第二传动轴011和第三传动轴007。

第一传动轴012的末端连接转向加载单元4。

控制单元6固定在试验底板013上，与第一加载装置006、驱动装置001和转向加载单元4连接，用于控制第一加载装置006和转向加载单元4输出负载，以及控制驱动装置001输出扭矩和转速。

需要说明的是，所有装置固定在试验底板013上，通过试验底板013上预留的沟槽进行安装调整或移动。

进一步的，驱动装置001、第一加载装置006、第一齿轮箱2和第二齿轮箱3均安装在支座005上，支座可以通过试验底板013上预留的地沟槽调整或移动。

进一步地，试验底板013下方包含上下、左右、前后三个自由度激励模块，以模拟装载机工作时传动轴的振动和冲击。

作为本实施例的另一种实施方式，在图3所示的传动轴复合试验测试装置的基础上，提供了如图4所示的转向加载单元4结构，包括转向驱动装置100、第二传感器101、第三齿轮箱102、第五联轴器103、第二加载装置104、第一导向座106、第一导轨107、第一回转平台108、第一回转底座109、板110、回转支承111和第二调整支架112。

具体的，第一回转底座109固定在试验底板013上，回转支承111固定在第一回转底座109的一端，第一回转平台108通过板110与回转支承111连接固定。

所述板110是一个预定直径的半圆，与回转支承111直径重合，使第一回转平台108围绕中心沿着第一导轨107均匀旋转。

第三齿轮箱102、第二加载装置104和第二调整支架112安装在第一回转平台108上。

第二调整支架112下方固定在第一回转平台108上，上方支撑第二传感器101、第一传动轴012和第二传动轴011，第一传动轴012和第二传动轴011之间设第二传感器101。

所述第二调整支架112可在第一回转平台108进行水平方向或竖直方向调整，具体来说：支架下方与第一回转平台108预留的沟槽的不同安装位置实现了水平方向调整，适应不同长度的传动轴；竖直方向可通过机械或液压装置(包括但不限于所述结构形式)来调整高度，改变第一传动轴012、第二传动轴011的α、β角。第二传感器101用于实时测量第一传动轴012和第二传动轴011的扭矩和转速。

第一传动轴012的另一端连接第三齿轮箱102，第三齿轮箱102与第二加载装置104之间通过第五联轴器103连接。

第二加载装置104由控制单元6控制，为第一传动轴012和第二传动轴011施加负载，第三齿轮箱102通过两档速比变化来调整第一传动轴012的输出扭矩和转速。

第一导轨107固定在第一回转底座109上，第一导轨107与第一导向座106配合为第一回转平台108提供导向和支撑。

所述第一导向座106固定在回转平台108下方，与第一导轨107通过圆弧滑轨或滚动导轨连接(包括但不限于所述结构形式)。

第一回转平台108沿第一导轨107在第一回转底座109上水平转动，满足第一传动轴012和第二传动轴011试验时的不同转向角度。

进一步地，回转支承111与转向驱动装置100采用大小齿轮啮合的方式固定，通过控制单元6来控制驱动装置100的扭矩和转速，带动回转支承111转动，进而带动回转平台108在-40°～+40°范围内旋转，转向频率可调。

进一步的，第一回转平台108表面带有沟槽，用于调整第三齿轮箱102、第二加载装置104和第二调整支架112的安装位置。

进一步地，第一回转底座109为扇形，回转支承111位于第一回转底座109的扇形顶点处。

进一步地，第一回转平台108末端装有压板105，压板105固定在回转平台108下方，与第一回转底座109大端配合，对第一回转平台108进行限位，并提高整个系统稳定性。

进一步地，结合装载机实际工况，第一回转平台108设置如下表所示的三种转向模式，

表1转向模式

进一步地，控制单元还用于对第一回转平台108进行转向限位，当单侧转向角大于40°会触发报警，停止试验。

如图3和4所示，驱动装置001额定扭矩为T₁＝3000Nm，峰值转速为n₁＝4000rpm，功率为P₁＝300kW，第一加载装置006和第二加载装置104额定扭矩为T₂＝3000Nm，峰值转速为n₂＝3000rpm，功率为P₂＝300kW。

第二齿轮箱3是一个双输出两档齿轮箱，档位1速比为1，档位2减速速比为i₁＞1；

第一齿轮箱2和第三齿轮箱102是单输出两档齿轮箱，档位1增速速比为i₂＜1，档位2减速速比为i₃＞1。

因此，驱动端额定输出扭矩T₁*i₁，最大输出转速为n₁/i₂。

通过以上参数组合，满足驱动端额定输出扭矩10000Nm，最大输出转速4000rpm，加载端最大输入扭矩100000Nm。

进一步地，转向驱动装置100的小齿轮齿数为Z₁＝20，回转支承111最大转速为n₃＝4rpm，回转支承111大齿轮齿数为Z₂＝60，转向角度θ，转向频率为f＝2*π*Z₂*n₃/Z₁/θ。

具体的，某型装载机从0转向到40°转向所需时间2s，根据公式计算回转支承111需提供的转速n₃＝1.06rpm。

本实施例提供的传动轴复合试验测试装置可进行不同规格、不同安装角度、不同布置形式、不同转向角、不同转向频率、不同振动冲击和不同转速和扭矩下1段或者多段传动轴的复合试验，充分模拟装载机传动轴系在静载、动载和频繁转向工况下的试验测试。

具体来说，不同规格指的是被测传动轴长度、直径、两端连接法兰差异；

不同安装角度指的是被测传动轴沿竖直方向的α、β和γ角差异，通过第一调整支架003和第二调整支架112调整；

不同布置形式指的是两段或者多段传动轴之间的安装连接差异；

不同转向角和转向频率指的是第一回转平台108设定的转动角度和频率差异；；

不同振动冲击指的是试验装置承受的上下、左右、前后三个方向自由度振动和冲击的激励差异；

不同转速和扭矩指的是控制单元施加的驱动和加载差异。

作为本实施例的又一种实施方式，在图3所示的传动轴复合试验测试装置的基础上，提供了如图5所示的转向加载单元结构，包括第三调整支架200、销轴201、第二回转底座202、摆动油缸203、第二导轨204、直线滑轨205、第二回转平台206、第二导向座207、第四齿轮箱208和第三加载装置209。

具体的，第二回转平台206通过销轴201安装在第二回转底座202上，第二回转底座202上安装第二导轨204，通过摆动油缸203的往复运动带动第二回转平台206可沿第二导轨204转动。

摆动油缸203与第二回转平台206连接，用于驱动第二回转平台206旋转，摆动角度由光电编码器读出。

第二导向座207固定在第二回转底座202上，为第二回转平台206、第四齿轮箱208、第三加载装置209等提供支撑，并提升回转系统稳定性。

直线滑轨205固定在第二回转平台206两侧，第三调整支架200固定在直线滑轨205上，可沿滑轨方向滑动以调整位置，适应不同规格传动轴的安装布置。

第一传动轴012与第二传动轴011固定在第三调整支架200上，第一传动轴012的另一端依次连接第四齿轮箱208和第三加载装置209。

第三加载装置209由控制单元6控制，为第一传动轴012和第二传动轴011施加负载，第四齿轮箱208通过两档速比变化来调整第一传动轴012的的输出扭矩和转速。

所述第三调整支架200通过丝杠或液压装置(包括但不限于所述结构形式)在竖直方向调整第一传动轴012和第二传动轴011的α、β角。

实施例2

本实施例提供一种传动轴复合试验测试方法，基于实施例1的任意一种传动轴复合试验测试装置，可以进行传动轴单项试验，也可以进行传动轴复合试验。

单项试验用于测试转向角θ＝0时不同参数下的传动轴静扭试验和动态可靠性试验；

复合试验用于测试转向角θ≠0时不同参数下的传动轴疲劳可靠性试验。

在进行试验前，先按照实施例1中任意一种传动轴复合试验测试装置的结构搭建好测试装置以及被测传动轴，并检查机械连接的可靠性和电气连接的可靠性。

进行单项试验包括：

通过控制单元6控制驱动装置001施加驱动扭矩；

通过控制单元6控制第一加载装置006和转向加载单元4施加负载；

改变试验变量，持续实时监控试验状态，包括：扭矩、转速、试验时间及被测传动轴机械状态，有异常反馈时立即停止试验；

试验完成后，采集被测扭矩-时间、转速-时间数据，根据被测传动轴状态确定试验是否通过。

本实施例中，可进行单项试验具体包括：

A、传动轴静扭试验，用于模拟装载机铲装时极限扭矩工况。

试验过程中的控制变量包括：传动轴规格、布置形式、安装角度和扭矩。

本实施例中，通过试验底板013上调整两段或多段传动轴之间的安装连接改变布置形式，通过第一调整支架003和第二调整支架112竖直方向调整改变安装角度，通过控制单元6控制第一加载装置006和转向加载单元4的输出改变扭矩。

B、传动轴动态可靠性试验，用于模拟装载机直线行驶或“I型”作业工况。

试验过程中的控制变量包括：传动轴规格、布置形式、安装角度、扭矩、转速、振动和冲击。

本实施例中，通过控制单元6控制驱动装置001的输出改变转速，通过试验底板013下方的上下、左右、前后三个自由度激励模块改变振动和冲击幅值和频率。

进行复合试验包括：

通过控制单元控制驱动装置001施加驱动扭矩；

通过控制单元控制第一加载装置006和转向加载装置4施加负载；

通过控制单元控制转向加载装置4按设置的转向频率和转向角度运动；

改变试验变量，持续实时监控试验状态，有异常反馈时立即停止试验；

试验完成后，进行数据采集及处理。

本实施例中，可进行复合试验包括：

C、传动轴复合可靠性试验，用于模拟装载机“V型”作业或频繁转向工况。

试验过程中的试验控制变量：传动轴规格、布置形式、安装角度、扭矩、转速、振动和冲击、转向角度和转向频率。

本实施例中，通过控制单元6控制转向加载单元4输出改变转向频率和转向角度。

作为本实施例的一个具体实施方式，采用图3和图4所示的传动轴复合试验测试装置进行传动轴复合试验测试，进行试验前的准备工作，参见图6，包括：

检查试验台状态；

安装被测传动轴，根据试验需要，测试一根或者多根；基于1实施例提供的传动轴复合试验测试装置，支持第一传动轴012、第二传动轴011和第三传动轴007；

确认装载机直线行驶时，第一传动轴012、第二传动轴011和第三传动轴007沿竖直方向角度分别为α、β和γ，若偏离目标值，则调整第一调整支架和第二调整支架；

确认机械连接可靠性，检查各驱动装置、齿轮箱、各联轴器、各加载装置等的连接；

确认电气连接可靠，检查电气线束、插接件的连接；

确认试验类型，进行单项试验或者复合试验。

进行单项试验的具体过程参见图6，包括：

通过控制单元控制第一回转平台108置于中位，此时转向角度θ＝0，通过控制单元控制转向驱动装置100停止工作；

通过控制单元控制驱动装置001施加驱动扭矩；

通过控制单元控制第一加载装置006和第二加载装置104施加负载；

改变试验变量，持续实时监控试验状态，有异常反馈时立即停止试验；

试验完成后，进行数据采集及处理。

进行复合试验的具体过程参见图6，包括：

通过控制单元控制驱动装置001施加驱动扭矩；

通过控制单元控制第一加载装置006和第二加载装置104施加负载；

通过控制单元控制转向驱动装置100工作，使第一回转平台108按照设置的转向频率f和转向角度θ旋转；

改变试验变量，持续实时监控试验状态，有异常反馈时立即停止试验；

试验完成后，进行数据采集及处理。

需要说明的是，试验过程中，监测转向角度θ，如果θ＞40°则停止试验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种传动轴复合试验测试装置，其特征在于，包含第一加载单元、第一齿轮箱、第二齿轮箱、转向加载单元、第一驱动单元和控制单元；

所述第一加载单元、第一齿轮箱、第二齿轮箱和转向加载单元依次连接，所述第二齿轮箱连接第一驱动单元，所述第一加载单元、第一驱动单元和转向加载单元均与控制单元连接；

所述第一加载单元用于给被测传动轴施加负载；

所述第一齿轮箱用于调整被测传动轴输出扭矩和转速并传递到第一加载单元；

所述第一驱动单元用于输出初始的扭矩和转速至第二齿轮箱；

所述第二齿轮箱用于调整所述第一驱动单元输入扭矩和转速，并传递给被测传动轴；

所述转向加载单元用于模拟被测传动轴在不同安装角、不同转向角和转向频率下扭矩和转速的加载；

所述测试装置还包括上下、左右、前后三个自由度激励模块，用于模拟工作时被测传动轴的振动和冲击；

所述控制单元用于控制第一加载单元、第一驱动单元和转向加载单元的扭矩和转速，以及控制三个自由度激励模块；

所述测试装置还包括调整支架，所述调整支架安装于多段被测传动轴之间，所述调整支架在竖直和水平方向上可调。

2.根据权利要求1所述的一种传动轴复合试验测试装置，其特征在于，所述被测传动轴包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴；

所述驱动装置与所述第二齿轮箱之间通过第一联轴器连接；

所述第二齿轮箱和第一齿轮箱之间依次通过第三联轴器和第三传动轴连接；所述第三联轴器和第三传动轴之间设第一传感器；所述第一传感器用于实时测量所述第三传动轴的扭矩和转速；

所述第一齿轮箱和第一加载装置之间通过第二联轴器连接；

所述第二齿轮箱依次连接第四联轴器、第二传动轴和第一传动轴；

所述第一传动轴的末端连接转向加载单元。

3.根据权利要求2所述的一种传动轴复合试验测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括试验底板和支座；

所述试验底板上预留沟槽；

所述驱动装置、第一加载装置、第一齿轮箱和第二齿轮箱均通过所述支座安装在所述试验底板上；所述支座安装在所述沟槽上。

4.根据权利要求3所述的一种传动轴复合试验测试装置，其特征在于，所述调整支架为第一调整支架，

所述第一调整支架安装在所述第一齿轮箱与第二齿轮箱之间，支撑第一传感器、第三传动轴和第三联轴器；

所述第一调整支架下方固定在所述试验底板的沟槽中；

所述第一调整支架通过所述沟槽进行水平方向调整，适应不同长度的传动轴；

所述第一调整支架通过机械或液压装置调整高度，调整第三传动轴沿竖直方向的夹角。

5.根据权利要求4所述的一种传动轴复合试验测试装置，其特征在于，所述转向加载单元包括转向驱动装置、第三齿轮箱、第二加载装置、第一导向座、第一导轨、第一回转平台、第一回转底座、回转支承和第二调整支架；

所述第一回转底座固定在所述试验底板上，所述回转支承固定在所述第一回转底座的一端，所述第一回转平台通过板与所述回转支承连接固定；

所述第三齿轮箱、第二加载装置和第二调整支架安装在所述第一回转平台上；所述第一回转平台表面带有沟槽，用于调整第三齿轮箱、第二加载装置和第二调整支架的安装位置；

所述第二调整支架用于支撑第一传动轴和第二传动轴；所述第二调整支架通过所述回转平台表面的沟槽进行水平方向调整，适应不同长度的传动轴；所述第二调整支架通过机械或液压装置调整高度，调整第一传动轴和第二传动轴沿竖直方向的夹角；所述第一传动轴和第二传动轴之间设第二传感器；所述第二传感器用于实时测量第一传动轴和第二传动轴的扭矩和转速；

所述第一传动轴的另一端连接第三齿轮箱；

所述第三齿轮箱与第二加载装置之间通过第五联轴器连接；

所述第二加载装置用于为第一传动轴和第二传动轴施加负载，所述第三齿轮箱用于调整第一传动轴的输出扭矩和转速；

所述第一导轨固定在所述第一回转底座上，所述第一导向座固定在所述回转平台下方，与所述第一导轨滑动连接；所述第一回转平台沿所述第一导轨在所述第一回转底座上水平旋转。

6.根据权利要求5所述的一种传动轴复合试验测试装置，其特征在于，所述回转支承与所述转向驱动装置采用大小齿轮啮合的方式固定；

所述回转支承与所述转向驱动装置相配合，用于控制所述回转平台在-40°～+40°范围内旋转。

7.根据权利要求6所述的一种传动轴复合试验测试装置，其特征在于，所述控制单元还用于对所述转向驱动装置进行转向限位，当单侧转向角大于40°时触发报警。

8.根据权利要求5所述的一种传动轴复合试验测试装置，其特征在于，所述第二齿轮箱是一个双输出两档齿轮箱；

所述第一齿轮箱和第三齿轮箱是单输出两档齿轮箱。

9.根据权利要求4所述的一种传动轴复合试验测试装置，其特征在于，所述转向加载单元包括第三调整支架、第二回转底座、摆动油缸、第二导轨、直线滑轨、第二回转平台、第二导向座、第四齿轮箱和第三加载装置；

所述第二回转平台通过销轴安装在所述第二回转底座上；所述第二回转底座上安装第二导轨，通过所述摆动油缸的往复运动带动第二回转平台沿所述第二导轨转动；

所述第二导向座固定在所述第二回转底座上，用于为第二回转平台、第四齿轮箱、第三加载装置提供支撑；

所述第一传动轴与第二传动轴的一端均固定在所述第三调整支架上；

所述第二回转平台的两侧设直线滑轨，所述第三调整支架固定在所述直线滑轨上，用于调整不同规格传动轴的安装布置；所述第二调整支架通过机械或液压装置调整高度，调整第一传动轴和第二传动轴沿竖直方向的夹角；

所述第一传动轴的另一端依次连接第四齿轮箱和第三加载装置；

所述第三加载装置用于为第一传动轴和第二传动轴施加负载；

所述第四齿轮箱用于调整第一传动轴的的输出扭矩和转速。

10.一种传动轴复合试验测试方法，其特征在于，采用权利要求1至9任意一项所述的传动轴复合试验测试装置进行传动轴测试，所述测试方法包括对被测传动轴进行单项试验和对被测传动轴进行复合试验；

所述单项试验是指，测试转向角为0时不同参数下的传动轴静扭试验和动态可靠性试验；

所述复合试验是指，测试转向角不为0时不同参数下的传动轴疲劳可靠性试验；

所述对被测传动轴进行单项试验，包括：

通过控制单元控制驱动装置施加驱动扭矩；

通过控制单元控制第一加载装置和转向加载单元施加负载；

改变试验变量，持续实时监控试验状态，包括：扭矩、转速、试验时间及被测传动轴机械状态；

试验完成后，采集被测传动轴扭矩-时间、转速-时间数据，根据被测传动轴状态确定试验是否通过；

所述对被测传动轴进行复合试验，包括：

通过控制单元控制驱动装置施加驱动扭矩；

通过控制单元控制第一加载装置和转向加载装置施加负载；

通过控制单元控制转向加载装置按设置的转向频率和转向角度运动；

改变试验变量，持续实时监控试验状态，包括：扭矩、转速、试验时间及被测传动轴机械状态；

试验完成后，采集被测传动轴扭矩-时间、转速-时间数据，根据被测传动轴状态确定试验是否通过。

11.根据权利要求10所述的一种传动轴复合试验测试方法，其特征在于，所述单项试验包括：

传动轴静扭试验，用于模拟装载机铲装时极限扭矩工况；

试验过程中的控制变量包括：传动轴规格、布置形式、安装角度和扭矩；

通过第一调整支架和第二调整支架在水平方向上移动，调整传动轴规格和布置形式；通过调整第一调整支架和第二调整支架在竖直方向上高度，调整传动轴沿竖直方向安装角度；通过控制单元控制第一加载装置和转向加载单元的输出改变扭矩；

传动轴动态可靠性试验，用于模拟装载机直线行驶或 “I型”作业工况；

试验过程中的控制变量包括：传动轴规格、布置形式、安装角度、扭矩、转速、振动和冲击；

通过控制单元控制驱动装置的输出改变转速，通过控制单元控制上下、左右、前后三个自由度激励模块改变振动和冲击幅值和频率。

12.根据权利要求10所述的一种传动轴复合试验测试方法，其特征在于，所述复合试验包括：

传动轴复合可靠性试验，用于模拟装载机 “V型”作业或频繁转向工况；

试验过程中的试验控制变量：传动轴规格、布置形式、安装角度、扭矩、转速、振动和冲击、转向角度和转向频率；

通过第一调整支架和第二调整支架在水平方向上移动，调整传动轴规格和布置形式；通过调整第一调整支架和第二调整支架在竖直方向上高度，调整传动轴沿竖直方向安装角度；通过控制单元控制第一加载装置和转向加载单元的输出改变扭矩；通过控制单元控制驱动装置的输出改变转速，通过控制单元控制上下、左右、前后三个自由度激励模块改变振动和冲击幅值和频率；通过控制单元控制转向加载单元输出改变转向频率和转向角度。

13.根据权利要求10所述的一种传动轴复合试验测试方法，其特征在于，进行测试前，还包括：

检测初始状态时，被测传动轴沿竖直方向角度，若偏离目标值，则调整第一调整支架和第二调整支架。

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