CN206002303U - 一种减速器传动效率测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种减速器传动效率测试装置，包括减速器输入端扭矩测量机构和减速器输出端扭矩测量机构以及电控柜，所述减速器输入端扭矩测量机构包括驱动机构、设在驱动机构的输出轴上的扭矩传感器Ⅰ以及设在驱动机构的输出轴端部用于与被测减速器输入端相连的联接轴，所述减速器输出端扭矩测量机构包括用于与被测减速器输出端相连的加载机构和设在被测减速器输出端的扭矩传感器Ⅱ，所述驱动机构和扭矩传感器Ⅰ以及扭矩传感器Ⅱ均与电控柜相连。能测量出减速器实现传动效率值，获得准确的机械传动效率值，填补国内外技术空白。

Description

一种减速器传动效率测试装置

技术领域

本实用新型涉及机械效率测试技术领域，尤其是涉及一种减速器传动效率测试装置。

背景技术

根据国内外行业调查及科技文献检索表明，大型阀门的使用，由于启闭扭矩较大，慾人工启闭是很困难的，需要匹配机械减速器以降低转速，提升扭矩，达到轻松、快捷启闭阀门，使之接通或截断流体，对应阀门的启闭扭矩，如何选择合适的机械减速器，就必须了解其传动效率值，但传统的做法，无论什么型式的减速器，传动效率值均为计算而得出，偏差较大，选型时带有盲目性，往往不是选择过剩，造成浪费，就是选择不足，不能满足使用。

实际影响减速器的传动效率的部位与因素很多，很复杂，通过计算是无法准确获得整机效率的。另外，对于减速器的设计、制造、工艺及材料改进，都迫切需要了解掌握其主要数据——实际的传动效率值，因此，测量减速器的机械传动效率值，意义重大，要想取得减速器的机械传动效率值，必须驱动减速器的输入端并对减速器的输出端加以负载，测出两端的实际扭矩值后，经比对，才能得出传动效率值，即：传动效率值(％)＝输入端扭矩值/输出端扭矩值。可是如何解决测试方法和测试设备，目前国内外尚属空白。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种减速器传动效率测试装置，其可测量减速器实际传动效率值。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

该减速器传动效率测试装置，包括减速器输入端扭矩测量机构和减速器输出端扭矩测量机构以及电控柜，所述减速器输入端扭矩测量机构包括驱动机构、设在驱动机构的输出轴上的扭矩传感器Ⅰ以及设在驱动机构的输出轴端部用于与被测减速器输入端相连的联接轴，所述减速器输出端扭矩测量机构包括用于与被测减速器输出端相连的加载机构和设在被测减速器输出端的扭矩传感器Ⅱ，所述驱动机构和扭矩传感器Ⅰ以及扭矩传感器Ⅱ均与电控柜相连。

进一步的，所述输出轴的端部与联接轴之间设有离合器。

所述联接轴与被测减速器输入端之间通过凹凸榫接头结构相连。

所述驱动机构内设有用于采集被测减速器输入端位移信号的脉冲编码器Ⅰ，所述减速器输出端扭矩测量机构中设有用于采集被测减速器输出端位移信号的脉冲编码器Ⅱ。

所述减速器输入端扭矩测量机构为移动式扭矩测试台，包括机架和丝杠，所述机架底部设有万向脚轮，机架上设有与丝杠相配合的螺母，丝杠上设有可移动调节的滑板，驱动机构设在滑板上。

所述减速器输出端扭矩测量机构为固定式扭矩测试台，包括固定基座，固定基座上设有用于与被测减速器输出端相连的传动轴，扭矩传感器Ⅱ设在传动轴上，加载机构设在固定基座上，加载机构与传动轴相连。

所述离合器为电磁离合器。

所述加载机构为液压加载机构，包括油泵和用于对传动轴加载的液动执行器，油泵与液动执行器相连。

所述传动轴上端设有便于与被测减速器输出端相连的三爪接头。

所述油泵与液动执行器之间设有用于调节油压的调节器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

该测试装置结构设计合理，通过测量减速器输入端和输出端的实际扭矩值，从而测量出减速器实现传动效率值，获得准确的机械传动效率值，对于减速器的设计、制造、材料选型、结构、工艺改进、与相关设备的配套应用、选型及节省能耗意义重大，填补国内外空白。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型装置结构示意图。

图2为本实用新型移动式扭矩测试台结构示意图。

图3为本实用新型固定式扭矩测试台结构示意图。

图4为本实用新型传动机构结构示意图。

图5为本实用新型液压系统示意图。

图6为本实用新型液压系统控制框图。

图中：1.电控柜、2.移动式扭矩测试台、201.机架、202.万向脚轮、203.螺母、204.丝杠、205.纵向移动调节机构、206.滑板、207.输出轴、208.驱动机构、209.脉冲编码器Ⅰ、210.扭矩传感器Ⅰ、211.离合器、212.联接轴、213.凸榫接头、3.固定式扭矩测试台、301.扭矩传感器Ⅱ、302.凹榫接头、303.被测减速器、304.三爪接头、305.传动轴、306.液动执行器、307.脉冲编码器Ⅱ、4.液压系统、401.油箱、402.油泵、403.调节器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1至图6所示，该减速器传动效率测试装置，包括减速器输入端扭矩测量机构和减速器输出端扭矩测量机构以及电控柜1。

减速器输入端扭矩测量机构包括驱动机构208、设在驱动机构的输出轴207上的扭矩传感器Ⅰ210以及设在驱动机构的输出轴端部用于与被测减速器输入端相连的联接轴212。

减速器输入端扭矩测量机构为移动式扭矩测试台2，还包括机架201和丝杠204，机架201底部设有万向脚轮202，机架上设有与丝杠相配合的螺母203，螺母为梯形螺母，丝杠204上设有可移动调节的滑板206，丝杠顶部设有平板，滑板和平板之间设有用于滑板纵向移动的滑轨，机架上设有驱动滑板移动的纵向移动调节机构205，纵向移动调节机构为丝杆机构，驱动机构设在滑板上。

减速器输出端扭矩测量机构包括用于与被测减速器输出端相连的加载机构和设在被测减速器303输出端的扭矩传感器Ⅱ301，驱动机构和扭矩传感器Ⅰ以及扭矩传感器Ⅱ均与电控柜1相连。

减速器输出端扭矩测量机构为固定式扭矩测试台3，还包括固定基座，固定基座上设有用于与被测减速器输出端相连的传动轴305，扭矩传感器Ⅱ301设在传动轴上，加载机构设在固定基座上，加载机构与传动轴相连。

加载机构为液压加载机构，包括油泵402和用于对传动轴加载的液动执行器306，油泵与液动执行器相连。传动轴上端设有便于与被测减速器输出端相连的三爪接头304。油泵402与液动执行器306之间设有用于调节油压的调节器403。

驱动机构内设有用于采集被测减速器输入端位移信号的脉冲编码器Ⅰ209，减速器输出端扭矩测量机构中设有用于采集被测减速器输出端位移信号的脉冲编码器Ⅱ307。

输出轴207的端部与联接轴212之间设有离合器211，优选的离合器为电磁离合器。联接轴与被测减速器输入端之间通过凹凸榫接头结构相连，便于连接。

减速器传动效率测试装置其适用于测量各种机械减速器的传动效率值，被测减速器303可为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆蜗轮减速器、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、谐波齿轮减速器等。

该装置主要由移动式扭矩测试台、固定式扭矩测试台、电控柜三大部分构成，电控柜中的控制部分由主令装置、驱动机构、数据采集系统和数据处理系统组成。采用全工业级设计，完全满足系统的测试要求，原理见图6所示。操控主令装置发出指令→驱动机构运行→扭矩传感器/脉冲编码器→待测减速器→扭矩传感器/脉冲编码器，扭矩传感器的毫伏信号和脉冲编码器脉冲信号分别传输给各自的行程扭矩测试仪，并传输给工业控制器进行后续处理，数据处理采用VC++高级语言开发，SQL Server实时数据库，CANBUS总线型数据链路，通讯速率达10M/s，数字信号通过串行方式进行通讯和数据传输，经计算机运算处理。丰富的人机交互界面，操作简捷易懂，用户并可自行定义数据报表格式；在整个测试系统中，数据处理是十分重要的环节，它主要具有三项功能即数据读取处理、数据显示和数据管理。

测试系统具有测试数据、扭矩值曲线与开度值(输出轴位移量)、运行时间实时、对应显示，对实验参数设置计算和测试结果的储存、导出、打印。被测减速器的输入端和输出端，均显示《开度值与扭矩值对应曲线图》，根椐输入端和输出端的扭矩值的比对，系统自动计算传动效率，并显示《系统测试界面》含传动效率值。

其主要技术指标：扭矩测量范围：500～50000Nm，传感器测量精度：0.5％，扭矩测量精度：±5％。

移动式扭矩测试台：

1)减速器须与固定式扭矩测试台固定连接，因减速器的规格较多，大小不一，其连接尺寸不同，下端的连接要配置合适的连接盘和连接头，蜗杆的中心高度，蜗杆与蜗轮的中心距离也是不同的，为了保证该测试台的凸榫接头213与减速器蜗杆轴上的凹榫接头302对接，该测试台具备X-Y-Z三个方向的移动，以方便对接，使驱动机构驱动被测减速器，该测试台的纵向移动调节机构由手轮带动丝杠及螺母、滑板、驱动机构实现X向的移动，四只万向脚轮(带制动)实现Y向的移动，升降机构由手柄转动伞齿轮付、梯形螺母及丝杠而使升降台及驱动机构实现Z向的移动。

2)驱动机构内置脉冲编码器，以采集被测减速器输入端的位移信号，移动式测试台输出轴的运转经介轮与脉冲编码器链接，当编码器旋转时可输出两路相位差90度的脉冲信号，编码器每旋转一圈，每一路输出1000个脉冲。因此而取得被测减速器输入端的位移信号。

3)驱动机构前置扭矩传感器，采用应变电测技术。在圆筒壁上粘贴应变片组成测量电桥，当输出轴转动使固定连接的扭矩传感器圆筒壁受扭矩而产生微小变形后，引起电桥电阻值变化，而转变为电信号的变化从而实现被测减速器输入端的扭矩测量。

4)为了万向联接轴前的凸榫接头于任意方向都能与减速器蜗杆端的凹榫接头接合，输出轴前端配置电磁离合器，无电时，磁轭和衔铁以及相连的牙齿分离，(衔铁靠弹簧顶开)，磁轭与输出轴一体，衔铁与万向的联接轴一体，故万向联接轴与输出轴分离。万向联接轴及凸榫接头处于无约束，可使自由转动，方便与减速器蜗杆端的凹榫接头接合；当对电磁离合器磁轭内的线圈通入24VDC的激磁电流产生磁场，使磁轭和衔铁以及相连的牙齿啮合，而输出轴与万向联接轴结合，则可传递转矩至减速器蜗杆端，从而驱动被测减速器。

固定式扭矩测试台：

1)在移动式测试台驱动被测减速器运行，若使被测减速器输出端产生扭矩，就必须给传动轴予以阻力即加载，加载力应略低于被测减速器的力矩，这样，将使扭矩传感器筒壁受扭矩而产生微小变形后，引起应变片的电桥电阻值变化，而转变为电信号的变化从而实现被测减速器输出端的扭矩测量。加载方式采用液动执行器，液动执行器是以液压油为动力实现执行动作的。液压油进入油缸，推动拨叉式活塞运动，通过拨叉将活塞的直线运动转为圆盘的旋转运动，圆盘经平键带动传动轴转动，从而实现对被测减速器输出轴产生反向作用力而测得扭矩值，液动执行器使用液压油驱动，因为液体的不可压缩性，液动执行器的传动平稳可靠，适用于对传动要求较高的工作环境。液动执行器的调节精度高、响应速度快，能实现高精确度控制。

2)固定式扭矩测试台的传动轴配置的脉冲编码器和扭矩传感器，其作用是测定被测减速器输出轴的开度值(位移量)和扭矩值，意义与移动式测试台所述相同。

加载机构的液压系统4：

1)液压的加载机构主要由油箱401、液压站、调节器403、液动执行器等构成，液压站包括：三相电机、油泵402、溢流阀、电磁换向阀；调节器包括：单向阀、节流阀等。

2)液压加载机构的工作原理，不同规格的被测减速器，输出扭矩也不同，而且，测试减速器输出端扭矩时，须给予输出端以阻力即加载，加载力略低于被测减速器的力矩，所以，液动执行器的力矩应是可调的，也就是说推动活塞的液压力应是可调的，测试过程对液动执行器的工作有以下要求：

液动执行器在油泵和电磁阀不工作时，能被运转中的减速器驱动，除了机械原本的摩擦力外，应无其他阻力，即使油缸有余油，也可从电磁换向阀的H型油道回油箱。液动执行器能在整定后的溢流阀系统压力下运行；液动执行器能在整定后的溢流阀系统压力不改变的情况下，经调整节流阀，可减小系统压力直至合适。

为了满足以上要求，液压加载机构特作如是设计：三相电机带动油泵，向电磁换向阀供油，旁路有溢流阀，以调定液压系统总压力，起着定压下的溢流作用和安全保护作用。连接在液压主回路上的调节器，其由节流阀与单向阀串联组成双向调节回路，两只节流阀关闭时，系统压力恒定，液动执行器在系统压力下运行，当节流阀开启，液压油将顶开单向阀从节流阀回油，系统压力则下降，如果两只节流阀开启最大，液压油进油与回油互通，油缸呈浮动状态，液动执行器不动作。

测量具体操作过程为：

1)首先，固定式扭矩测试台的扭矩传感器上安装带三爪的固定盘，对加载机构的液压系统额定压力进行调定，再按照被测减速器输出扭矩值的90％，调整调节器，使液动执行器两向的扭矩都达到该值。

2)卸下带三爪的固定盘，安装被测减速器，其输出端与扭矩传感器、传动轴稳妥连接，加入移动式测试台，经X-Y-Z位置调整后，其驱动机构的凸榫接头与减速器输入端凹榫接头可对接。

3)行程整定，液压系统不工作，移动式扭矩测试台的驱动机构驱动减速器，减速器输出端关向运行至关到位状态，停机，采集的最大开度值保留；反向，运行至开到位状态，停机，采集的最大开度值保留。

4)行程扭矩测试，液压加载机构工作，移动式扭矩测试台的驱动机构驱动减速器，减速器输出端关向运行至关到位状态，计算机实时采集减速器输入端和输出端的开度值和转矩值，停机，采集的开度值和转矩值在电控柜的显示器上实时显示并存储；反向，运行至开到位状态，停机，采集的开度值和转矩值在显示器上实时显示并存储，此过程绘制的曲线横坐标为输出端开度，纵坐标为输入端扭矩值和输出端扭矩值两条曲线。如果测试过程中采集到过扭矩信号，会自动停止并报警显示：“测试过程中过转矩，请检查并排除过转矩故障”。

将此过程中测试获得的三次最大扭矩值录入测试表格中，计算机自动计算出传动效率。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减速器传动效率测试装置，其特征在于：包括减速器输入端扭矩测量机构和减速器输出端扭矩测量机构以及电控柜，所述减速器输入端扭矩测量机构包括驱动机构、设在驱动机构的输出轴上的扭矩传感器Ⅰ以及设在驱动机构的输出轴端部用于与被测减速器输入端相连的联接轴，所述减速器输出端扭矩测量机构包括用于与被测减速器输出端相连的加载机构和设在被测减速器输出端的扭矩传感器Ⅱ，所述驱动机构和扭矩传感器Ⅰ以及扭矩传感器Ⅱ均与电控柜相连。

2.如权利要求1所述减速器传动效率测试装置，其特征在于：所述输出轴的端部与联接轴之间设有离合器。

3.如权利要求1所述减速器传动效率测试装置，其特征在于：所述联接轴与被测减速器输入端之间通过凹凸榫接头结构相连。

4.如权利要求1所述减速器传动效率测试装置，其特征在于：所述驱动机构内设有用于采集被测减速器输入端位移信号的脉冲编码器Ⅰ，所述减速器输出端扭矩测量机构中设有用于采集被测减速器输出端位移信号的脉冲编码器Ⅱ。

5.如权利要求1所述减速器传动效率测试装置，其特征在于：所述减速器输入端扭矩测量机构为移动式扭矩测试台，包括机架和丝杠，所述机架底部设有万向脚轮，机架上设有与丝杠相配合的螺母，丝杠上设有可移动调节的滑板，驱动机构设在滑板上。

6.如权利要求1所述减速器传动效率测试装置，其特征在于：所述减速器输出端扭矩测量机构为固定式扭矩测试台，包括固定基 座，固定基座上设有用于与被测减速器输出端相连的传动轴，扭矩传感器Ⅱ设在传动轴上，加载机构设在固定基座上，加载机构与传动轴相连。

7.如权利要求2所述减速器传动效率测试装置，其特征在于：所述离合器为电磁离合器。

8.如权利要求6所述减速器传动效率测试装置，其特征在于：所述加载机构为液压加载机构，包括油泵和用于对传动轴加载的液动执行器，油泵与液动执行器相连。

9.如权利要求6所述减速器传动效率测试装置，其特征在于：所述传动轴上端设有便于与被测减速器输出端相连的三爪接头。

10.如权利要求8所述减速器传动效率测试装置，其特征在于：所述油泵与液动执行器之间设有用于调节油压的调节器。