CN206038311U - 一种行星轮系的故障模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种行星轮系的故障模拟试验装置，包括功率流封闭系统，功率流封闭系统包括第一减速机、第二减速机、被测行星轮系、陪试行星轮系、扭矩加载机构和驱动电机，被测行星轮系的两端分别连接第一减速机的输入轴和第二减速机的输出轴，扭矩加载机构的两端分别连接第二减速机的输入轴和第一减速机的输出轴，驱动电机连接第一减速机的输入端。本申请中将行星轮系加载机构设置为功率流封闭式的结构，即第一减速机输出的功率通过扭矩加载机构传送给第二减速机，第二减速机的输出端通过被测行星轮系传回给第一减速机从而实现功率流的封闭。采用功率流封闭的方式，克服了开放式行星轮系实验台耗能严重的缺点，降低了功率损耗，节约了成本。

Description

一种行星轮系的故障模拟试验装置

技术领域

本实用新型涉及行星轮系检测的技术领域，具体的说，是涉及一种行星轮系的故障模拟试验装置。

背景技术

行星齿轮传动系统具有承载能力高、传动比大、传动平稳高效、结构紧凑等诸多优点，在空天载运工具、远洋深海舰船、地面交通工具、风电装备等机械设备中发挥着重要作用。然而行星轮系是一种典型的低速重载装置，加之内部结构与受力情况复杂，容易出现故障。行星轮系一旦出现故障，将严重影响整个装备的运行安全，带来巨大损失。因此需要对行星轮系进行检测与诊断，尽早发现处理问题，从而避免重大经济损失及安全事故的发生。

开展行星轮系故障诊断试验的关键是模拟工况下的振动试验，载荷的施加方式是模拟工况的关键问题。现有的行星轮系故障诊断实验装置中对于机械加载的方式大多为机械传动开放式。机械传动开放式试验台通常由驱动电机、被试行星轮系、陪试行星轮系、发电机四部分组成，功率由驱动提供，经过被试件传递至负载。机械传动开放式加载方式存在诸多不足，主要表现在以下几个方面：(1)开放式的结构，功率最终有大量输出，而导致功率消耗大，能源浪费严重；(2)加载装置复杂，需要有大功率加载设备，价格高。

因此，如何提供一种行星轮系的故障模拟试验装置，以降低功率损耗，减少能源浪费，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种行星轮系的故障模拟试验装置，以降低功率损耗，减少能源浪费。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种行星轮系的故障模拟试验装置，其包括功率流封闭的系统，所述功率流封闭的系统包括：

第一减速机和第二减速机；

被测行星轮系，陪试行星轮系，所述被测行星轮系的一端与所述第一减速机的输入轴连接，另一端与所述陪试行星轮系的一端连接，所述陪试行星轮系的另一端与所述第二减速机的输出轴连接；

扭矩加载机构，所述扭矩加载机构的一侧与所述第一减速机的输出轴连接，另一侧与所述第二减速机的输入轴连接；

与所述第一减速机的输入端连接的驱动电机。

优选地，上述的试验装置中，所述第一减速机和所述第二减速机为轴距相同且传动比相同的减速机。

优选地，上述的试验装置中，所述扭矩加载机构包括：

具有第一通孔的第一分度法兰，所述第一分度法兰与所述第一减速机的输出轴连接；

具有第二通孔的第二分度法兰，所述第二分度法兰可与所述第一分度法兰相对转动，所述第二分度法兰与所述第二减速机的输入轴连接；

用于固定所述第一通孔和所述第二通孔的连接件。

优选地，上述的试验装置中，所述第一减速机的输入轴、所述被测行星轮系的输出轴和输入轴、所述陪试行星轮系的输出轴和输入轴以及所述第二减速机的输出轴共线；所述第一减速机的输出轴、所述扭矩加载机构的输出轴和输入轴以及所述第二减速机的输入轴共线。

优选地，上述的试验装置中，所述第一减速机的输出轴与所述扭矩加载机构的输入轴通过第三联轴器连接，所述第二减速机的输入轴通过第四联轴器与所述扭矩加载机构的输出轴连接。

优选地，上述的试验装置中，所述第三联轴器与所述扭矩加载机构通过第一传动轴连接，所述第一传动轴架设在第三轴承座和第二轴承座上。

优选地，上述的试验装置中，所述扭矩加载机构与所述第四联轴器通过第三传动轴连接，所述第三传动轴架设在第四轴承座上。

优选地，上述的试验装置中，所述第一减速机与所述被测行星轮系通过第一联轴器连接，所述陪试行星轮系与所述第二减速机通过第二联轴器连接。

优选地，上述的试验装置中，所述被测行星轮系通过第六联轴器与第二传动轴的一端连接，所述陪试行星轮系通过第五联轴器与所述第二传动轴的另一端连接，所述第二传动轴架设在第一轴承座上。

优选地，上述的试验装置中，还包括用于支撑所述功率流封闭的系统的支座。

经由上述的技术方案可知，本实用新型公开了一种行星轮系加载的试验装置，包括功率流封闭系统，该功率流封闭系统包括第一减速机、第二减速机、被测行星轮系、陪试行星轮系、扭矩加载机构和驱动电机，其中，被测行星轮系的两端分别连接第一减速机的输入轴和第二减速机的输出轴，而扭矩加载机构的两端分别连接第二减速机的输入轴和第一减速机的输出轴，驱动电机连接第一减速机的输入端。本申请中将行星轮系加载机构设置为功率流封闭式的结构，即第一减速机输出的功率通过扭矩加载机构传送给第二减速机，第二减速机的输出端通过被测行星轮系传回给第一减速机从而实现功率流的封闭，此外，设置的驱动电机为系统提供动力，并补偿功率流封闭系统的功率损耗。由于本申请采用功率流封闭的方式，克服了现有开放式行星轮系实验台耗能严重的缺点，具有降低功率损耗，节约成本的优点。

另外本实用新型还具有加载简单，加工成本低等优点。具体而言，本实用新型的封闭功率行星轮系故障模拟试验装置通过扭矩加载机构给系统内部加上扭矩可以模拟不同工况下行星轮系的运转情况。此外，通过变频器调节驱动电机输出转速可以模拟不同转速下行星轮系的运转情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的行星轮系的故障模拟试验装置的主视图；

图2是本实用新型实施例提供的行星轮系的故障模拟试验装置的俯视图；

图3是本实用新型实施例提供的行星轮系的故障模拟试验装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的行星轮系的故障模拟试验装置的传动示意图；

图5为本实用新型实施例提供的行星轮系的故障模拟试验装置的扭矩加载机构的结构示意图。

图中：1-驱动电机；2-第一减速机；3-基脚；4-扭矩加载机构；5-第二减速机；6-第七联轴器；7-第一联轴器；8-被测行星轮系；9-第六联轴器；10-第一轴承座；11-第一传动轴；12-第二联轴器；13-第四联轴器；14-第五联轴器；15-第二轴承座；16-第二传动轴；17-第三联轴器；18-支座；19-轴承；20-第三轴承座；21-固定臂；22-第四轴承座；23-陪试行星轮系；24-第一分度法兰；25第二分度法兰；26-第三传动轴。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种行星轮系的故障模拟试验装置，以降低功率损耗，减少能源浪费。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型公开的行星轮系的故障模拟试验装置包括功率流封闭系统，该功率流封闭系统包括第一减速机2、第二减速机5、被测行星轮系8、陪试行星轮系23、扭矩加载机构4和驱动电机1，其中，被测行星轮系8的两端分别连接第一减速机2的输入轴和陪试行星轮系23的输出轴，陪试行星轮系23的两端分别连接被测行星轮系8的输入轴和第二减速机5的输出轴，而扭矩加载机构4的两端分别连接第二减速机5的输入轴和第一减速机2的输出轴，驱动电机1连接第一减速机2的输入端。本申请中将行星轮系加载机构 设置为功率流封闭式的结构，即第一减速机2输出的功率通过扭矩加载机构4传送给第二减速机5，第二减速机5的输出端通过陪试行星轮系23将功率传递给被测行星轮系8，被测行星轮系8传回给第一减速机2从而实现功率流的封闭，此外，设置的驱动电机1为系统提供动力，并补偿功率流封闭系统的功率损耗。由于本申请采用功率流封闭的方式，可减少能量的损失，降低功率损耗。

具体的实施例中，所述第一减速机2和第二减速机5限定为轴距相同、传动比相同的减速机，并安装于试验台的两侧，设置为轴距相同的减速机可便于布置第一减速机2和第二减速机5的位置，并保证两者之间的距离相同，便于对轴的选取。设置为传动比相同的减速机，采用的两个减速机，在实际中两个减速机中一者作为减速机使用，而另一者则作为增速机使用，以保证整个功率流的传递，并且可便于实现减速机的转速同步。在具体实施例中以第一减速机2作为减速机，第二减速机5作为增速机为例进行描述。所述被测行星轮系8作为减速机，所述陪试行星轮系23作为增速机，二者限定为传动比相同的行星轮系，以实现系统总传动比为1。

如图5所示，所述扭矩加载机构4包括第一分度法兰24以及可与第一分度法兰24相对转动的第二分度法兰25以及连接件。其中，第一分度法兰24与第一减速机2的输出轴连接，而第二分度法兰25与第二减速机5的输入轴连接，并且第一分度法兰24及第二分度法兰25之间能够通过连接件固定连接，实际中，该连接件可为螺栓。第一分度法兰24及第二分度法兰25之间相对转角的改变可以实现机械系统内部扭矩的施加，从而实现机械系统内部功率流循环。扭矩加载机构4的第二分度法兰25与第一减速机2输出轴之间通过第一传动轴11和第三联轴器17相连接。第一传动轴12的两端通过轴承19支承在第二轴承座15和第三轴承座20上。系统内部扭矩加载完成后，用两个螺栓将第一分度法兰24和第二分度法兰25固定连接，从而完成系统的机械封闭。当驱动电机1给系统提供动力，在封闭的机械系统内可以形成循环功率流，从而完成系统的功率封闭。如此设置，采用功率封闭的结构节约能源，通过改变第一分度法兰24与第二分度法兰25之间的相对转角实现系 统内部扭矩的加载，克服了开放式结构耗能高和需要大功率的加载装置的缺点。

具体的实施例中，第一分度法兰24上设有偶数个第一通孔，第二分度法兰25上设有偶数个第二通孔，第一通孔的数目与第二通孔的数目相差两个。所有的第一通孔均匀排布于距离第一分度法兰24轴心第一半径的圆周上，所有的第二通孔均匀排布于距离第二分度法兰25轴心第二半径的圆周上，具体地，第一半径等于第二半径，并且第一通孔的大小等于第二通孔的大小。转动时，第一分度法兰24和第二分度法兰25每次相对转动后都有两对孔相互对齐。给机械系统施加扭矩时，先用固定臂21将第一传动轴11固定，然后转动第三传动轴27，根据需要转过一定的角度，再用两个螺栓将扭矩加载机构4的第一分度法兰24和第二分度法兰25上对中的两个通孔固定连接。这样，就可以在扭矩加载机构4两端形成大小相等，方向相反的扭矩，从而通过减速机齿面的啮合将扭矩传到整个系统中。

本申请中的第一减速机2的输入轴、被测行星轮系8的输出轴和输入轴、陪试行星轮系23的输出轴和输入轴以及第二减速机5的输出轴共线，此外，第一减速机2的输出轴、扭矩加载机构4的输入轴和输出轴以及第二减速机5的输入轴共线。本申请中将第一减速机2的输入轴(图4中轴I)和被测行星轮系8的输出轴和输入轴、陪试行星轮系23的输出轴和输入轴以及第二减速机5的输出轴(图4中轴II)水平布置，并且第一减速机2的输出轴(图4中轴III)和扭矩加载机构4的输出轴和输入轴以及第二减速机5的输入轴(图4中轴IV)也设置为水平，即这两部分水平布置的轴系平行。

为了实现整个试验装置的安装，扭矩加载机构4与第一减速机2之间通过第二轴承座15和第三轴承座20支撑，并将第一减速机2的输出轴通过第三联轴器17与扭矩加载机构4的输入轴连接在一起，扭矩加载机构4的输出轴与第二减速机5的输入轴通过第四联轴器13连接，在实际中，扭矩加载机构4的安装位置靠近第二减速机5，因此，在扭矩加载机构4与第一减速机2之间设置了第二轴承座15和第三轴承座20，并设置了用于连接第一减速机2和扭矩加载机构4的第一传动轴11，并将第三联轴器17设置在第二轴承座 15与第一减速机2之间，以连接第一减速机2的输出轴与第一传动轴11的一端；在第二轴承座15与扭矩加载机构4之间设置第五联轴器，以连接第一传动轴11的另一端与扭矩加载机构4的输入轴。此外，扭矩加载机构4与第四联轴器13通过第三传动轴26连接，第三传动轴26架设在第四轴承座22上。在上述设置的过程中需要保证第一减速机2和第二减速机5的中心距必须保证错位安装的扭矩加载机构4和待测行星轮系与系统内的其他部件不会产生干涉。在第一轴承座10和第二轴承座15内均设置有轴承19，用于与对应传动轴的配合。

结合上述的描述可知，在实际中第一减速机2的输入轴通过第一联轴器7与被测行星轮系8的输出轴相连，而被测行星轮系8的输入轴则与第二减速机5的输出轴通过第二联轴器12连接。在实际中，因为第二传动轴16低速重载，因此，为了保证被测行星轮系8与陪试行星轮系23的稳定连接，在被测行星轮系8与陪试行星轮系23之间设置了第一轴承座10，并将第二联轴器12设置在第一轴承座10与第二减速机5之间，以连接第二传动轴16的一端与第二减速机的输出轴；并在被测行星轮系8与第一轴承座10之间设置第六联轴器9，以连接第二传动轴16的另一端通过第五联轴器14与被测行星轮系的输入轴。本申请中公开的驱动电机1与第一减速机2的输入轴之间通过第七联轴器6连接。

更进一步的实施例中还设置了支座18，该支座18作为整个实验装置的安装基础，用于支撑功率流封闭的系统，即上述的部件均安装在该支座18上。该支座为平板结构，为了改变整个支座的高度，在支座的底面还设置有基脚3，以调节整个支座18的位置。

在本实用新型实施例中，通过驱动电机1转速范围为0-3000r/min。用过变频器控制驱动电机1输出不同转速，从而可以改变封闭系统中各轴的转速，可以满足行星轮系在不同转速下的故障模拟。

在本实用新型实施例中，可以开展被测行星轮系8的齿轮在一定扭矩和转速下的故障模拟试验，可以模拟的故障类型包括正常齿轮、磨齿齿轮、胶 合齿齿轮、点蚀齿齿轮、裂齿齿轮和断齿齿轮等。还可以针对不同位置的齿轮故障，包括内齿圈、行星轮、太阳轮等开展加载实验。

本实用新型实施例的行星轮系故障模拟试验装置采用功率封闭的结构节约能源，通过扭矩加载机构4形成方向相反、大小相等的扭矩从而实现系统内部扭矩的加载。克服了开放式结构耗能高、需要大功率驱动电机1的缺点。

本实用新型充分考虑了现有试验装置的困难与不足，采用功率封闭的方式，克服了开放式结构的功耗大，做功浪费严重的缺点；其加载装置简易，结构简单。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种行星轮系的故障模拟试验装置，其特征在于，包括功率流封闭的系统，所述功率流封闭的系统包括：

第一减速机(2)和第二减速机(5)；

被测行星轮系(8)，陪试行星轮系(23)，所述被测行星轮系(8)的一端与所述第一减速机(2)的输入轴连接，另一端与所述陪试行星轮系(23)的一端连接，所述陪试行星轮系(23)的另一端与所述第二减速机(5)的输出轴连接；

扭矩加载机构(4)，所述扭矩加载机构(4)的一侧与所述第一减速机(2)的输出轴连接，另一侧与所述第二减速机(5)的输入轴连接；

与所述第一减速机(2)的输入端连接的驱动电机(1)。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述第一减速机(2)和所述第二减速机(5)为轴距相同且传动比相同的减速机。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述扭矩加载机构(4)包括：

具有第一通孔的第一分度法兰(24)，所述第一分度法兰(24)与所述第一减速机(2)的输出轴连接；

具有第二通孔的第二分度法兰(25)，所述第二分度法兰(25)可与所述第一分度法兰相对转动，所述第二分度法兰(25)与所述第二减速机(5)的输入轴连接；

用于固定所述第一通孔和所述第二通孔的连接件。

4.根据权利要求1-3任一项所述的试验装置，其特征在于，所述第一减速机(2)的输入轴、所述被测行星轮系(8)的输出轴和输入轴、所述陪试星轮系(23)的输出轴和输入轴以及所述第二减速机(5)的输出轴共线；所述第一减速机(2)的输出轴、所述扭矩加载机构(4)的输出轴和输入轴以及所述第二减速机(5)的输入轴共线。

5.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于，所述第一减速机(2)的输出轴与所述扭矩加载机构(4)的输入轴通过第三联轴器(17)连接，所述第二减速机(5)的输入轴通过第四联轴器(13)与所述扭矩加载机构(4)的输出轴连接。

6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于，所述第三联轴器(17)与所述扭矩加载机构(4)通过第一传动轴(11)连接，所述第一传动轴(11)架设在第三轴承座(20)和第二轴承座(15)上。

7.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于，所述扭矩加载机构(4)与所述第四联轴器(13)通过第三传动轴(26)连接，所述第三传动轴(26)架设在第四轴承座(22)上。

8.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于，所述第一减速机(2)与所述被测行星轮系(8)通过第一联轴器(7)连接，所述陪试行星轮系(23)与所述第二减速机(5)通过第二联轴器(12)连接。

9.根据权利要求8所述的试验装置，其特征在于，所述被测行星轮系(8)通过第六联轴器(9)与第二传动轴(16)的一端连接，所述陪试行星轮系(23)通过第五联轴器(14)与所述第二传动轴(16)的另一端连接，所述第二传动轴(16)架设在第一轴承座(10)上。

10.根据权利要求1-3任一项所述的试验装置，其特征在于，还包括用于支撑所述功率流封闭的系统的支座(18)。