CN117047559B - 一种转台扭矩测试装置以及测试方法 - Google Patents

Abstract

本公开实施例中提供了一种转台扭矩测试装置以及测试方法。转台扭矩测试装置包括传动机构、载荷系统以及数采及报警装置，传动机构包括半齿齿轮、齿条以及导轨，半齿齿轮设置于待测转台的台面上，齿条设于导轨。载荷系统设于试验平台，载荷系统包括直线驱动件，直线驱动件一端用于与齿条抵接。数采及报警装置与直线驱动件连接，用于采集直线驱动件受到的载荷。待测转台转动带动半齿齿轮转动的过程中，在半齿齿轮与齿条啮合的状态下，齿条沿导轨从第一位置移动至第二位置并挤压直线驱动件，在半齿齿轮与齿条脱离啮合的状态下，直线驱动件推动齿条以使齿条从第二位置移动至第一位置。通过本公开的处理方案，能够准确测试转台的输出扭矩。

Description

一种转台扭矩测试装置以及测试方法

技术领域

本发明涉及试验技术领域，具体涉及一种转台扭矩测试装置以及测试方法。

背景技术

现有技术中，转台的扭矩测试往往是采用堵转法，通过测得堵转后转台的输出功率，计算其输出扭矩，但是此类方法测试精度不高、操作不便、扭矩的测量范围有限，并且存在一定的安全隐患。随着高端数控机床对数控转台可靠性的要求逐步提高，现有的试验方法及装置已无法满足可靠性试验长时间动态循环加载需求，仍缺乏有效的数控转台扭矩测试方法及装置。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种转台扭矩测试装置以及测试方法，至少部分解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种转台扭矩测试装置，包括传动机构、载荷系统以及数采及报警装置，传动机构包括半齿齿轮、齿条以及导轨，半齿齿轮设置于待测转台的台面上，齿条设于导轨上。载荷系统设于试验平台，载荷系统包括直线驱动件，直线驱动件一端用于与齿条抵接。数采及报警装置与直线驱动件连接，用于采集直线驱动件受到的载荷。

其中，待测转台转动带动半齿齿轮转动的过程中，在半齿齿轮与齿条啮合的状态下，齿条沿导轨从第一位置移动至第二位置并挤压直线驱动件，在半齿齿轮与齿条脱离啮合的状态下，直线驱动件推动齿条以使齿条从第二位置移动至第一位置。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，载荷系统还包括L型弯板，L型弯板与试验平台连接，L型弯板包括呈夹角设置的第一部和第二部，导轨与第一部连接，直线驱动件与第二部连接。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，第一部上开设有安装槽，齿条至少部分设于安装槽内。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，直线驱动件为气缸，载荷系统还包括气源和气压控制箱，气源、气压控制箱、直线驱动件依次连接。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，传动机构还包括限位块，限位块设于导轨的两端，限位块用于防止齿条脱离导轨。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，数采及报警装置包括力传感器和数采及报警系统，力传感器设于直线驱动件靠近齿条的端部，力传感器用于获取直线驱动件受到的载荷并传输至数采及报警系统。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，数采及报警装置还包括应变片，应变片设于限位块，应变片用于监控齿条是否挤压限位块并传输至数采及报警系统。

第二方面，本公开实施例提供了一种转台扭矩测试方法，采用前述第一方面中任一项的转台扭矩测试装置，该转台扭矩测试方法包括：

将待测转台和载荷系统固定于试验平台，将半齿齿轮设置于待测转台的台面上；

调节直线驱动件的输出载荷，以使半齿齿轮与齿条啮合的状态下，齿条挤压直线驱动件获得扭矩阻力；

电机驱动待测转台转动，带动半齿齿轮旋转，从而与齿条重复啮合、脱离啮合动作实现循环往复加载；

根据数采及报警装置采集得到的直线驱动件的载荷F，以及量尺测量得到的力载荷点到待测转台的中心点的距离l，通过以下公式计算获得待测转台的扭矩：。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，在将待测转台和载荷系统固定于试验平台，将半齿齿轮设置于待测转台的台面上之后，还包括：

矫正半齿齿轮、齿条、直线驱动件的安装位置，使得半齿齿轮、齿条、直线驱动件位于同一平面。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，在调节直线驱动件的输出载荷，以使半齿齿轮与齿条啮合的状态下，齿条挤压直线驱动件获得扭矩阻力之前，还包括：

保持直线驱动件的输出载荷为零，电机驱动待测转台，待测转台带动半齿齿轮，半齿齿轮与齿条啮合传动，检测试验装置运行的稳定性。

本公开实施例中的转台扭矩测试装置，在试验过程中，待测转台转动带动半齿齿轮转动，在半齿齿轮与齿条啮合的状态下，齿条沿导轨从第一位置移动至第二位置并挤压直线驱动件，在半齿齿轮与齿条脱离啮合的状态下，直线驱动件推动齿条以使齿条从第二位置移动至第一位置，并且通过数采及报警装置与所述直线驱动件连接，从而采集所述直线驱动件受到的载荷。待测转台旋转过程中，通过直线驱动件输出载荷，使得半齿齿轮和齿条啮合传动时，齿条挤压直线驱动件获得扭矩阻力，并通过半齿齿轮和齿条的啮合传动，将旋转动作转化为直线动作，便于测量，从而能够准确测试转台的输出扭矩，并且该转台扭矩测试装置利用半齿齿轮的结构特点，半齿齿轮和齿条啮合时处于加载状态，非啮合时处于卸载状态，从而实现转台扭矩加载和卸载，实现持续不断的长时间动态循环，同时可用于测试转台的最大扭矩或功率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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它的附图。

图1为本公开第一方面实施例提供的一种转台扭矩测试装置的结构示意图；

图2为本公开第一方面实施例提供的一种转台扭矩测试装置运行过程中某一时刻的结构示意图；

图3为本公开第一方面实施例提供的一种转台扭矩测试装置运行过程中某一时刻的结构示意图；

图4为本公开第一方面实施例提供的一种转台扭矩测试装置运行过程中某一时刻的结构示意图；

图5为本公开第一方面实施例提供的一种转台扭矩测试装置运行过程中某一时刻的结构示意图；

图6为本公开第一方面实施例提供的一种转台扭矩测试装置运行过程中某一时刻的结构示意图；

图7为本公开第二方面实施例提供的一种转台扭矩测试方法的流程示意图。

附图标记：

10、转台扭矩测试装置；1、传动机构；11、半齿齿轮；12、齿条；13、导轨；14、限位块；2、载荷系统；21、直线驱动件；22、L型弯板；221、第一部；222、第二部；23、气源；24、气压控制箱；3、数采及报警装置；31、力传感器；32、数采及报警系统；33、应变片。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

现有技术中，转台的扭矩测试往往是采用堵转法，通过测得堵转后转台的输出功率，计算其输出扭矩，但是此类方法测试精度不高、操作不便、扭矩的测量范围有限，并且存在一定的安全隐患。随着高端数控机床对数控转台可靠性的要求逐步提高，现有的试验方法及装置已无法满足可靠性试验长时间动态循环加载需求，仍缺乏有效的数控转台扭矩测试方法及装置。

为解决上述问题，本公开实施例提供一种转台扭矩测试装置以及测试方法，以下将结合附图对本公开实施例的转台扭矩测试装置以及测试方法进行说明。

请参照图1，图1为本公开第一方面实施例提供的一种转台扭矩测试装置10的结构示意图。本公开第一方面实施例提供了一种转台扭矩测试装置10，包括传动机构1、载荷系统2以及数采及报警装置3，传动机构1包括半齿齿轮11、齿条12以及导轨13，半齿齿轮11设置于待测转台的台面上，齿条12设于导轨13上。载荷系统2设于试验平台，载荷系统2包括直线驱动件21，直线驱动件21一端用于与齿条12抵接。数采及报警装置3与直线驱动件21连接，数采及报警装置3用于采集直线驱动件21受到的载荷。直线驱动件21可以是直线电机、气缸、油缸等直线驱动的装置，本公开不做限制。半齿齿轮11可以通过螺钉和T型螺母连接到待测转台的台面。

其中，待测转台转动带动半齿齿轮11转动的过程中，在半齿齿轮11与齿条12啮合的状态下，齿条12沿导轨13从第一位置移动至第二位置并挤压直线驱动件21，在半齿齿轮11与齿条12脱离啮合的状态下，直线驱动件21推动齿条12以使齿条12从第二位置移动至第一位置。请参照图2至图5，应当理解的是，待测状态转动一周过程中，半齿齿轮11与齿条12开始啮合时，如图2所示，齿条12的位置为第一位置。然后半齿齿轮11继续转动，驱动齿条12向靠近直线驱动件21的方向移动并挤压直线驱动件21，如图3所示。第三阶段半齿齿轮11与齿条12脱离啮合时，齿条12的位置为第二位置，如图4所示。然后半齿齿轮11与齿条12脱离啮合后，半齿齿轮11继续转动，齿条12在直线驱动件21的推动下从第二位置移动至第一位置，如图5所示。待半齿齿轮11转动至与齿条12再次啮合，进入下一循环，如图6所示。

根据本公开实施例提供的转台扭矩测试装置10，待测转台旋转过程中，通过直线驱动件21输出载荷，使得半齿齿轮11和齿条12啮合传动时，齿条12挤压直线驱动件21获得扭矩阻力，并通过半齿齿轮11和齿条12的啮合传动，将旋转动作转化为直线动作，便于测量，从而能够准确测试转台的输出扭矩。此外，该转台扭矩测试装置10利用半齿齿轮11的结构特点，半齿齿轮11和齿条12啮合时处于加载状态，非啮合时处于卸载状态，从而实现转台扭矩加载和卸载，实现持续不断的长时间过程循环，为转台产品载荷模拟试验提供试验条件，同时可用于测试转台的最大扭矩或功率。并且，还可以利用不同规格的半齿齿轮11从而实现不同大小的扭矩加载，以完成不同规格的转台扭矩测试。再者，本转台扭矩测试装置10相比于现有技术，由于可以实现转台长时间运转加载，可以用来平湖数控转台的工作可靠性和稳定性。

在一些可选实施例中，载荷系统2还包括L型弯板22，L型弯板22与试验平台连接，L型弯板22包括呈夹角设置的第一部221和第二部222，导轨13与第一部221连接，直线驱动件21与第二部222连接。其中，L型弯板22可以是一体成型，例如采用铸造的方式制成，也可以是由第一部221和第二部222焊接而成。导轨13通过螺钉安装于第一部221，直线驱动件21也通过螺钉与第二部222连接，L型弯板22与试验平台通过螺钉和T型螺母连接。可选的，第一部221和第二部222垂直设置。

在这些可选实施例中，通过L型弯板，分别将导轨13和直线驱动件21安装于呈夹角设置的第一部221和第二部222，从而方便导轨13和直线驱动件21的布置和安装。

在一些可选实施例中，第一部221上开设有安装槽，齿条12至少部分设于安装槽内。通过设置安装槽，便于安装齿条12以及调整齿条12的安装位置，以适应不同规格的半齿齿轮11和直线驱动件21。

在一些可选实施例中，直线驱动件21为气缸，载荷系统2还包括气源23和气压控制箱24，气源23、气压控制箱24、直线驱动件21依次连接。可选的，气缸和气压控制箱24之间通过气管连接。

在这些可选实施例中，采用气缸作为直线驱动件21，并设置气源23和气压控制箱24，通过气压控制箱24调节气源23提供的气压，从而调节齿条12受到的扭矩阻力，实现不同扭矩规格产品的测试，提高转台扭矩测试装置10的通用性。

在一些可选实施例中，传动机构1还包括限位块14，限位块14设于导轨13的两端，限位块14用于防止齿条12脱离导轨13，提高转台扭矩测试装置10测试时的可靠性和稳定性。可选的，限位块14具有一定的弹性，减小齿条12和限位块14之间的撞击力。

在一些可选实施例中，数采及报警装置3包括力传感器31和数采及报警系统32，力传感器31设于直线驱动件21靠近齿条12的端部，力传感器31用于获取直线驱动件21受到的载荷并传输至数采及报警系统32。

在这些可选实施例中，通过力传感器31直接测量直线驱动件21受到的载荷，从而获得待测转台的扭矩数据，然后传输至数采及报警系统32，测试方便且测试数据准确。

在一些可选实施例中，数采及报警装置3还包括应变片33，应变片33设于限位块14上，应变片33用于监控齿条12是否挤压限位块14并传输至数采及报警系统32。

在这些可选实施例中，设置应变片33，在齿条12存在挤压限位块14的情况下，数采及报警系统32报警，提高测试的稳定性和安全性。

请参照图7，图7为本公开第二方面实施例提供的一种转台扭矩测试方法的流程示意图。本公开第二方面实施例提供了一种转台扭矩测试方法，测试方法采用前述第一方面中任一项的转台扭矩测试装置10，该测试方法包括：

S101、将待测转台和载荷系统2固定于试验平台，将半齿齿轮11设置于待测转台的台面上；

S102、调节直线驱动件21的输出载荷，以使半齿齿轮11与齿条12啮合的状态下，齿条12挤压直线驱动件21获得扭矩阻力；

S103、电机驱动待测转台转动，带动半齿齿轮11旋转，从而与齿条12重复啮合、脱离啮合动作实现循环往复加载；

S104、根据数采及报警装置3采集得到的直线驱动件21的载荷F，以及量尺测量得到的力载荷点到转台中心点的距离l，通过以下公式计算获得待测转台的扭矩：。

本公开第二方面实施例提供的转台扭矩测试方法，采用前述第一方面实施例提供的转台扭矩测试装置10，具有前述第一方面实施例的有益效果，为避免重复，这里不在赘述。

在一些可选实施例中，S101之后，该转台扭矩测试方法还包括：

S105、矫正半齿齿轮11、齿条12、直线驱动件21的安装位置，使得半齿齿轮11、齿条12、直线驱动件21位于同一平面。

在这些可选实施例中，保证半齿齿轮11、齿条12、直线驱动件21的安装位置在同一个平面，保证齿轮和齿条12能够充分啮合，同时可以保证齿条12与直线驱动件21之间挤压位置也更加准确，使得最终得到的测试数据更准确可靠。

在一些可选实施例中，S102之前，该转台扭矩测试方法还包括：

S106、保持直线驱动件21的输出载荷为零，电机驱动待测转台，待测转台带动半齿齿轮11，半齿齿轮11与齿条12啮合传动，检测试验装置运行的稳定性。

在这些可选实施例中，在直线驱动件21不提供扭矩阻力的情况下，检测试验装置运行的稳定性，保证在直线驱动件21提供扭矩阻力的情况下试验装置能够稳定运行，提高试验的安全性和可靠性。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种转台扭矩测试装置，其特征在于，包括：

传动机构，包括半齿齿轮、齿条以及导轨，所述半齿齿轮设置于待测转台的台面上，所述齿条设于所述导轨上；

载荷系统，设于试验平台，所述载荷系统包括直线驱动件，所述直线驱动件一端用于与所述齿条抵接；

所述直线驱动件为气缸，气缸包括固定端和移动端，所述载荷系统还包括气源和气压控制箱，所述气源、所述气压控制箱、所述气缸依次连接；

数采及报警装置，与所述直线驱动件连接，所述数采及报警装置用于采集所述直线驱动件受到的载荷；所述数采及报警装置包括力传感器和数采及报警系统，所述力传感器设于所述气缸的移动端靠近所述齿条的端部，所述力传感器用于获取所述气缸受到的载荷并传输至所述数采及报警系统；

其中，所述待测转台转动带动所述半齿齿轮转动的过程中，在所述半齿齿轮与所述齿条啮合的状态下，所述齿条沿所述导轨从第一位置移动至第二位置并挤压所述气缸，在所述半齿齿轮与所述齿条脱离啮合的状态下，所述气缸推动所述齿条以使所述齿条从所述第二位置移动至所述第一位置；从而与所述齿条重复啮合、脱离啮合动作实现循环往复加载；

所述载荷系统还包括L型弯板，所述L型弯板与所述试验平台连接，所述L型弯板包括呈夹角设置的第一部和第二部，所述导轨与所述第一部连接，所述气缸的固定端与所述第二部固定连接；

所述第一部上开设有安装槽，所述齿条至少部分设于所述安装槽内；

所述传动机构还包括限位块，所述限位块设于所述导轨的两端，所述限位块用于防止所述齿条脱离所述导轨。

2.根据权利要求1所述的转台扭矩测试装置，其特征在于，所述数采及报警装置还包括应变片，所述应变片设于所述限位块，所述应变片用于监控所述齿条是否挤压所述限位块并传输至所述数采及报警系统。

3.一种转台扭矩测试方法，采用如权利要求1至2中任一项所述的转台扭矩测试装置，其特征在于，包括：

将待测转台和所述载荷系统固定于试验平台，将所述半齿齿轮设置于待测转台的台面上；

调节直线驱动件的输出载荷，以使所述半齿齿轮与所述齿条啮合的状态下，所述齿条挤压所述直线驱动件获得扭矩阻力；

电机驱动所述待测转台转动，带动所述半齿齿轮旋转，从而与所述齿条重复啮合、脱离啮合动作实现循环往复加载；

根据所述数采及报警装置采集得到的所述直线驱动件的载荷F，以及量尺测量得到的力载荷点到所述待测转台的中心点的距离l，通过以下公式计算获得待测转台的扭矩：。

4.根据权利要求3所述的转台扭矩测试方法，其特征在于，将所述待测转台和所述载荷系统固定于试验平台，将所述半齿齿轮设置于待测转台的台面上之后，还包括：

矫正所述半齿齿轮、所述齿条、所述直线驱动件的安装位置，使得所述半齿齿轮、所述齿条、所述直线驱动件位于同一平面。

5.根据权利要求3所述的转台扭矩测试方法，其特征在于，在调节直线驱动件的输出载荷，以使所述半齿齿轮与所述齿条啮合的状态下，所述齿条挤压所述直线驱动件获得扭矩阻力之前，还包括：

保持直线驱动件的输出载荷为零，电机驱动所述待测转台，所述待测转台带动所述半齿齿轮，所述半齿齿轮与所述齿条啮合传动，检测试验装置运行的稳定性。