CN210221492U - 一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于磁力联轴器领域，涉及磁力联轴器的测试，具体涉及一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置。该装置能适应同步式和异步式磁力联轴器的测试，能够进行磁力联轴器的静态及动态测试中的主从动端相对转角、主从动端相对距离、转速、输出端转动惯量、负载转矩等工况的加载及关键参数采集。该装置能够适用于不同尺寸、结构的磁力联轴器，并且便于拆装。能够在磁力联轴器的静态及动态测试中精确地测量其主从动端的相对转角，通过对距离的闭环控制，本实用新型装置能够精确地控制测试时磁力联轴器主从动端的相对距离，能够避免磁力联轴器因为磁力的作用而发生冲击或碰撞，还能对磁力联轴器工作时关键部位的温度进行监测。

Description

一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置

技术领域

本实用新型属于磁力联轴器领域，涉及磁力联轴器的测试，具体涉及一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置。

背景技术

永磁传动技术是近年来发展起来的一种新型传动技术，它是利用磁力实现力或力矩的传递。与传统的机械连接式传动技术相比，磁力联轴器在传递转矩和运动的同时，能够隔离振动、承受冲击载荷、实现过载保护；在当今国家对节能环保要求越来越高的背景下，磁力联轴器可实现输入装置与输出装置之间的无接触传动，从而能够实现完全密封的效果，因此其被广泛地应用于炼油、化工、煤炭等行业。

目前被广泛使用的磁力联轴器按照结构可分为同步式及异步式，同步式磁力联轴器的主从动端都使用永磁体，其传动效率、传递的最大转矩会比相同尺寸规格的异步式磁力联轴器高，其成本也会更高。同时，永磁体在高温下会产生退磁效应，从而使得磁力联轴器的传动性能急剧下降；而异步式磁力联轴器的一端使用导体盘，因此在一些温度较高的场合使用异步式的磁力联轴器。

尽管磁力联轴器具有上面的优点，磁力联轴器的性能受到诸如主从端的相对距离、永磁体的极对数和形状、温度、振动等因素的影响。所以需要对磁力联轴器的性能进行测试，这样一方面能够确定所设计的磁力联轴器是否满足使用性能要求，另一方面也能通过理论的计算与试验测试相结合的方法设计出更高传动效率、节省永磁材料、缩小结构尺寸的磁力联轴器。所以发明一种能够实现对磁力联轴器测试过程中的各工况模拟加载及关键参数采集的测试装置就显得极为重要。

工程上需要测量磁力联轴器的静态和动态性能，静态性能的测量包括磁力联轴器主从动端的轴向力、转矩以及它们随主从端相对转角和距离变化的规律；动态性能的测试包括输入端的转速、扭矩与输出端的转速、扭矩，以及磁力联轴器工作时主从动端的相对转角、磁力联轴器在其启动及负载突然变化时的响应特性、磁力联轴器工作时因涡流损耗产生的温升等。

目前，现有的磁力联轴器测试装置无法实现在同一测试装置中对磁力联轴器静态与动态性能的测试；不能够实现在磁力联轴器的测试装置上对同步式及异步式磁力联轴器的切换测试，同一测试装置也很难适应不同结构、尺寸的磁力联轴器。而本实用新型的磁力联轴器测试装置能够为磁力联轴器的参数设计及优化等过程提供试验支持。而且目前已有的磁力联轴器测试装置没有为磁力联轴器设计保护装置，因为磁力极易使得结构发生冲击甚至碰撞。另一方面，目前的磁力联轴器都通过对其主从动端距离的调整来进行速度和转矩的调节。然而，现有的磁力联轴器测试装置尽管能够做到对主从端距离的改变，但没有距离控制的闭环系统，所以对磁力联轴器主从动端的实际距离控制方面存在着较大偏差。同时，目前已有的磁力联轴器的测试装置没有对磁力联轴器主从动端的相对转角进行直接地、精确地测量。磁力联轴器在正常工作时，其主从动端的相对转角一般变化较小，所以发明一个能够精确测量其相对转角的测试装置也是极为重要的。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术存在的不足而提供的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，它能适应同步式及异步式磁力联轴器的测试、能够对磁力联轴器进行静态及动态试验、能够高精度地测得磁力联轴器的各项关键参数，以及能够适应不同结构、尺寸的磁力联轴器的测试。因而，本测试装置能够大大缩减对磁力联轴器进行试验测试及对其优化设计阶段为验证设计方案所需花费的成本。设计的磁力联轴器保护装置避免了磁力联轴器主从动端因为磁力而发生冲击或碰撞的风险。而且，本实用新型的测试装置通过步进电机滑台和激光位移传感器等组成了闭环的距离控制系统，实现了测试过程中对磁力联轴器主从端距离的精确控制。同时，该测试装置能够精确地测量磁力联轴器的主从动端在静态及动态试验过程中的相对转角。使用的热电阻测温系统能够对磁力联轴器工作过程中重要部位的温度进行监测。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，包括磁力联轴器、自带角度编码器的步进电机、输入端扭矩传感器、输出端六轴力传感器、角度编码器、失电制动器、输入端双列角接触球轴承、输出端双列角接触球轴承、连接轴、输入端导线滑环、输出端导线滑环、底板等。所述的测试装置根据其相对于磁力联轴器的位置，分为测试装置的输入端和测试装置的输出端；所述的测试装置能够对同步式磁力联轴器与异步式磁力联轴器进行静态和动态性能的测量，所述的测试装置包括能够对磁力联轴器主从动端的相对距离进行闭环控制的系统、能够对磁力联轴器主从动端的相对转角进行控制的系统、能够对磁力联轴器主从动端的相对转角进行测量的系统、能够对磁力联轴器起到防撞与防冲击作用的结构、能够对磁力联轴器工作过程中的温度进行测量的系统、能够对磁力联轴器的负载转动惯量进行控制的结构、能够对磁力联轴器中隔离盘的位置进行调整的系统，以及能够便于对磁力联轴器进行拆和装的结构。

所述的测试装置的输入端包括自带角度编码器的步进电机、联轴器、锁紧螺母I、输入端双列角接触轴承、输入端导线滑环、输入端扭矩传感器、深沟球轴承、磁力联轴器空间调节件、主动端导磁扼铁盘、主动端永磁体、花键套，自带角度编码器的步进电机的输出轴通过联轴器与输入端轴I相连接，输入端轴 I与输入端双列角接触轴承配合，并通过锁紧螺母I约束输入端双列角接触轴承的外圈，输入端轴I的另一端通过螺钉与两轴连接件I相连，输入端轴II通过螺钉和垫片I与两轴连接件I相连，两轴连接件I右侧孔的底面与输入端轴II的左端面接触，输入端轴II的另一端通过螺钉与输入端扭矩传感器相连接，同时输入端轴II与输入端导线滑环的内圈配合，输入端导线滑环通过螺栓与滑环支撑架I相连，滑环支撑架I通过螺钉固定在底板上，输入端扭矩传感器通过螺钉与两轴连接件II相连，深沟球轴承的内圈与输入端轴III配合，并通过螺钉与深沟球轴承支架I相连，深沟球轴承支架I通过螺钉固定在底板上，输入端轴III的另一端通过螺钉与磁力联轴器空间调节件相连，磁力联轴器空间调节件通过螺钉与磁力联轴器相连接。

所述的测试装置的输出端包括输出端轴I、六轴力传感器、输出端双列角接触轴承、输出端导线滑环、输出端辅助支撑件、负载转动惯量控制装置、失电制动器、步进电机滑台、滑轨、滑轨滑块，磁力联轴器通过螺钉与输出端轴I 连接，输出端轴I通过螺钉与六轴力传感器连接，六轴力传感器通过螺钉与输出端轴II连接，输出端轴II与输出端双列角接触轴承的内圈配合，并通过锁紧螺母II约束输出端双列角接触轴承的外圈，输出端双列角接触球轴承通过螺钉与角接触球轴承支撑架II连接，角接触球轴承支撑架II通过螺钉固定在输出端辅助支撑件上，输出端导线滑环的内圈与输出端轴II配合，输出端导线滑环通过螺钉与滑环支撑件II连接，滑环支撑件II通过螺钉固定于输出端辅助支撑件上，输出端轴II的另一端通过联轴器与输出端轴III相连接，输出端轴III分别与输出端深沟球轴承和输出端深沟球轴承相配合，输出端深沟球轴承和输出端深沟球轴承通过螺钉与深沟球轴承支撑架连接，深沟球轴承支撑架通过螺栓与输出端辅助支撑件相连接，负载转动惯量控制装置安装在输出端轴III上，万向节联轴器连接着输出端轴III与输出端轴IV，输出端轴IV与失电制动器连接，失电制动器通过螺钉与失电制动器支撑架连接，失电制动器支撑架通过螺钉固定于输出端辅助支撑件上，输出端辅助支撑件通过螺钉固定在滑轨滑块上，滑轨滑块可在滑轨上滑动，滑轨通过螺钉与底板相连接，滑台连接件通过螺钉固定在步进电机滑台的移动滑块上，滑台连接件同时通过螺钉与输出端辅助支撑件连接。

所述的测试装置中能够实现磁力联轴器主从动端相对距离闭环控制的系统，包括对所述的磁力联轴器主从动端距离进行测量和调整的系统。

所述的测试装置中对于磁力联轴器的主从端距离进行测量的系统，包括激光位移传感器、测距片以及位移传感器支撑架，激光位移传感器通过螺钉与位移传感器支撑架相连接，位移传感器支撑架通过螺钉固定在底板上，测距片通过螺钉固定在主动端磁铁支撑盘上，测距片通过螺钉固定在从动端磁铁支撑盘上。

所述的测试装置中的能够实现磁力联轴器主从动端距离调整的系统，包括步进电机滑台、滑台连接件、输出端辅助支撑件、滑轨、滑轨滑块，步进电机滑台通过螺钉固定在底板上，滑台连接件通过螺钉固定在步进电机滑台的移动滑块上，滑台连接件通过螺钉与输出端辅助支撑件相连接，输出端辅助支撑件通过螺钉固定在滑轨滑块上，滑轨滑块可在滑轨上滑动，通过对步进电机滑台的运动控制和由滑轨及滑轨滑块组成系统的导向作用，可带动输出端辅助支撑件以及通过输出端辅助支撑件支撑的所述的测试装置中的所述的输出端的零部件运动，从而能够调整磁力联轴器主从动端的相对距离。

所述的测试装置中的能够对磁力联轴器的主从动端相对转角进行控制的系统，包括支撑架、调整轴、手拧螺丝，支撑架通过螺钉固定在底板上，在磁力联轴器主动端的导磁扼铁盘的外圈上加工孔，将调整轴的一端与主动端导磁扼铁盘上的圆柱孔相配合，另一端与支撑架连接，通过调整轴在支撑架上的位置来改变磁力联轴器主从端的相对转角。

所述的测试装置中的能够对磁力联轴器的主从动端相对转角进行测量的系统，包括花键套、花键、六角柱、万向节联轴器、角度编码器，花键套通过螺钉固定在主动端导磁扼铁盘上，花键与花键套配合，六角柱的一端与花键连接，六角柱的另一端与万向节联轴器相连接，万向节联轴器与角度编码器的输出轴相连接，角度编码器通过螺钉与从动端导磁扼铁盘相连接。

所述的测试装置中的能够对磁力联轴器起到防撞与防冲击作用的结构，包括滑轨滑块、锁紧手柄、缓冲支撑架、油液缓冲阻尼器、锁紧螺母、限位螺柱以及弹簧，缓冲支撑架通过螺钉固定在滑轨滑块上，油液缓冲阻尼器通过螺母锁紧的方式固定在缓冲支撑架上，限位螺柱通过螺母锁紧在缓冲支撑架上，滑轨滑块和滑轨滑块之间放置缓冲弹簧。

所述的测试装置中的能够对磁力联轴器工作过程中的温度进行测量的系统，主要用于监测永磁体附近的温升，对同步式磁力联轴器进行测试时，将温度传感器布置在主动端磁铁支撑盘和从动端磁铁支撑盘上，对异步式磁力联轴器进行测试时，将温度传感器分别布置在磁力联轴器的主动端导磁扼铁盘和从动端磁铁支撑盘上。

所述的测试装置中能够对磁力联轴器的负载转动惯量进行控制的结构，包括支撑法兰、半圆盘、锁紧螺母，支撑法兰和输出端轴III通过键连接来传递转矩，并通过锁紧螺母和输出端轴III的轴肩将支撑法兰轴向固定于输出端轴III 上，半圆盘通过螺栓固定在支撑法兰上，测试时能够对半圆盘的数量进行增减，从而实现对磁力联轴器负载转动惯量的控制。

所述的测试装置中的能够对磁力联轴器中隔离盘的位置进行调整的系统，包括隔离盘、隔离盘支撑架、步进电机滑台，隔离盘通过螺钉与隔离盘支撑架连接，隔离盘支撑架通过螺钉和垫片固定在步进电机滑台的移动滑块上，步进电机滑台通过螺钉和垫片固定在底板上，在底板上加工出分布孔，当步进电机滑台的行程不能满足试验需要时，可将步进电机滑台沿着分布孔固定在底板上的不同位置。

本实用新型的测试装置对比已有技术所具有的创新点和优点：

能够实现对同步式和异步式磁力联轴器的切换测试；能够对磁力联轴器静态及动态测试时的各种工况进行加载，如磁力联轴器主从动端的相对转角及相对距离、主动端的转速、负载的转动惯量控制，以及输出端的负载大小等；能够对磁力联轴器静态及动态工作过程中的各关键参数进行测量；能够适用于不同结构、尺寸的同步式及异步式磁力联轴器的测试，并且便于拆装；能够在磁力联轴器的静态及动态测试中精确地测量其主从动端的相对转角；通过对磁力联轴器主从动端距离的闭环控制，能够精确地控制测试时磁力联轴器主从动端的相对距离；该磁力联轴器的测试装置还能够避免因为磁力的作用而发生冲击甚至碰撞的结果；能够对磁力联轴器工作过程中的温度进行监测；同时，该试验装置具有结构紧凑、制造工艺简单、适用范围广、自动化程度高，成本较低等优点。

附图说明

图1为本实用新型的同步式磁力联轴器测试装置的轴测图I

图2为本实用新型的同步式磁力联轴器测试装置的正视图

图3为本实用新型的同步式磁力联轴器测试装置的轴测图II

图4为本实用新型的同步与异步式磁力联轴器永磁体侧的热电阻测温系统

图5为本实用新型的可调式负载转动惯量加载装置的正视图

图6为本实用新型的输出端辅助支撑件的轴侧图

图7为本实用新型的同步式磁力联轴器安装或拆卸时的测试装置轴侧图

图8为本实用新型的异步式磁力联轴器测试装置的轴侧图

图9为本实用新型的异步式磁力联轴器测试装置的正视图

图10为本实用新型的异步式磁力联轴器导体盘侧的分布式热电阻测温系统

图11为本实用新型的异步式磁力联轴器安装、拆卸时的测试装置轴侧图

其中1—自带角度编码器的步进电机、2—螺栓、3—电机支撑架、4—螺钉、 5—底板、6—橡胶脚垫、7—角接触球轴承支撑架I、8—螺钉、9—滑环支撑架 I、10—螺钉、11—螺钉、12—螺栓、13—电机支架、14—联轴器I、15—锁紧螺母I、16—输入端双列角接触轴承、17—螺钉、18—输入端轴I、19—螺钉、20 —螺钉、21—垫片I、22—两轴连接件I、23—螺钉、24—螺栓、25—螺母、26 —输入端导线滑环、27—输入端轴II、28—螺钉、29—输入端扭矩传感器、30 —螺钉、31—螺钉、32—垫片、33—两轴连接件II、34—螺钉、35—输入端轴III、36—深沟球轴承、37—螺钉、38—深沟球轴承支架I、39—螺钉、40—磁力联轴器空间调节件、41—花键、42—花键套、43—螺钉、44—主动端导磁扼铁盘、45—主动端磁铁支撑盘、46—主动端永磁体、47—隔离盘、48—从动端永磁体、49—从动端磁铁支撑盘、50—螺钉、51—从动端导磁扼铁盘、52—螺钉、53—螺钉、54—角度编码器、55—六角柱、56—万向节联轴器I、57—输出端轴 I、58—螺钉、59—测距片I、60—激光位移传感器、61—螺钉、62—位移传感器支撑架、63—螺钉、64—隔离盘支撑架、65—分布孔、66—螺钉、67—螺钉、 68—测距片II、69—螺钉、70—圆柱孔、71—调整轴、72—手拧螺丝、73—垫片、 74—步进电机滑台I、75—螺钉、76—垫片、77—支撑架、78—螺钉、79—输出端的六轴力传感器、80—螺钉、81—输出端轴II、82—输出端双列角接触球轴承、 83—锁紧螺母II、84—角接触球轴承支撑架II、85—螺钉、86—输出端导线滑环、 87—螺钉、88—滑环支撑架II、89—螺钉、90—联轴器II、91—输出端轴III、 95—输出端深沟球轴承I、96—支撑法兰、97—半圆盘、98—螺栓、99—锁紧螺母、100—输出端深沟球轴承II、101—万向节联轴器II、102—螺钉、103—深沟球轴承支架、104—螺栓、105—螺钉、106—螺钉、107—失电制动器、108—输出端轴IV、109—失电制动器支撑架、110—输出端辅助支撑件、111—螺钉、112 —“腰”形孔、113—螺钉、114—步进电机滑台II、115—螺钉、116—滑台连接件、117—限位螺柱、118—滑轨、119—锁紧螺母、120—油液缓冲阻尼器、122 —滑轨滑块I、123—螺钉、124—锁紧手柄、125—弹簧、126—螺钉、127—永磁体位置指示线、128—热电阻测温系统、129—良导体盘、130—螺钉、131—磁力联轴器主动侧的测距片、132—热电阻测温系统、133—缓冲支撑架、134—滑轨滑块II、135—滑轨滑块III。

具体实施方式

以下结合各附图对本实用新型进行进一步说明：

一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，包括磁力联轴器系统、自带角度编码器的步进电机1、输入端双列角接触轴承16、两轴连接件22和33、输入端导线滑环26、输入端扭矩传感器29、输入端深沟球轴承36、磁力联轴器空间调节件40、激光位移传感器60、磁力联轴器主从动端距离测量系统、磁力联轴器主从动端相对转角控制装置、磁力联轴器主从动端相对距离控制系统、磁力联轴器的主从端相对转角测量系统、隔离盘及其位置控制系统、热电阻测温系统、输出端的六轴力传感器79、输出端双列角接触球轴承82、输出端导线滑环86、负载转动惯量控制装置、失电制动器107、输出端辅助支撑件110、磁力联轴器保护系统、直线滑轨支撑系统、底板5、支撑件等。

所述的自带角度编码器的步进电机1通过螺栓12与电机支架13连接，电机支架13通过螺栓2与电机支撑架3连接，电机支撑架3通过螺钉4固定在底板5上，橡胶脚垫6通过螺钉固定在底板5的底面上，步进电机1的输出轴通过联轴器I 14与输入端轴I 18相连接，输入端轴I 18与输入端双列角接触轴承 16配合，并通过锁紧螺母I 15固定输入端双列角接触轴承16的外圈，输入端双列角接触轴承16通过螺钉17与角接触球轴承支撑架I 7连接，角接触球轴承支撑架I 7通过螺钉8固定在底板5上。使用所述的双列角接触球轴承是为了将本实用新型的测试装置运行过程中磁力联轴器产生的轴向力传递给底板5，使得测试装置在轴向磁力作用下能够正常工作，也对步进电机1起到保护作用。输入端轴I 18的另一端通过螺钉19与两轴连接件I 22相连，输入端轴II 27通过螺钉20和垫片I 21与两轴连接件I22相连，两轴连接件I 22右侧孔的底面与输入端轴II 27的左端面接触，在输入端轴II 27上加工出平面，螺钉23通过两轴连接件I 22上的螺纹连接与输入端轴II 27上的平面紧密接触，这样的结构设计方案，保证输入端轴II 27上的轴向力和转矩能够通过两轴连接件I22传递给输入端轴I 18。输入端轴II 27的另一端通过螺钉28与输入端扭矩传感器29相连接，同时输入端轴II 27与输入端导线滑环26的内圈配合，也即能够带动输入端导线滑环26的内圈做同步转动，从而解决了旋转类零件上线缠绕的问题。输入端导线滑环26通过螺栓24与滑环支撑架I 9相连，滑环支撑架I 9通过螺钉10固定在底板5上。输入端扭矩传感器29通过螺钉30与两轴连接件II 33相连，这里输入端扭矩传感器29和输入端轴III 35之间轴向力和转矩的传递方式与前述的输入端轴I 18和输入端轴II 27之间作用力的传递方式一样。深沟球轴承36的内圈与输入端轴III 35配合，并通过螺钉37与深沟球轴承支架I 38相连，深沟球轴承支架I 38通过螺钉11固定在底板5上。输入端轴III 35的另一端通过螺钉39与磁力联轴器空间调节件40相连，磁力联轴器空间调节件40拓宽了测试装置能够测试的磁力联轴器的尺寸范围，可根据实际需要调整磁力联轴器空间调节件40的尺寸。磁力联轴器空间调节件40通过螺钉39与磁力联轴器系统相连接。磁力联轴器系统通过螺钉53与输出端轴I 57连接，输出端轴I 57通过螺钉78与六轴力传感器79连接，其中六轴力传感器79可测量X、Y、Z三个方向的力及力矩。六轴力传感器79通过螺钉80与输出端轴II 81连接，输出端轴 II 81与输出端双列角接触球轴承82的内圈配合，并通过锁紧螺母II 83约束输入端双列角接触轴承16的外圈，输出端双列角接触球轴承82通过螺钉与角接触球轴承支撑架II84连接，角接触球轴承支撑架II 84通过螺钉85固定在输出端辅助支撑件110上，输出端导线滑环86的内圈与输出端轴II 81配合，输出端导线滑环86通过螺钉87与滑环支撑件II 88连接，滑环支撑件II 88通过螺钉 89固定于输出端辅助支撑件110上。输出端轴II 81的另一端通过联轴器II 90 与输出端轴III 91相连接，输出端轴III 91与输出端深沟球轴承I95和输出端深沟球轴承II 100相配合，输出端深沟球轴承I 95和输出端深沟球轴承II 100通过螺钉与深沟球轴承支撑架连接，深沟球轴承支撑架通过螺栓与输出端辅助支撑件110连接，负载转动惯量控制装置安装在输出端轴III 91上。输出端轴III 91 通过万向节联轴器II 101与输出端轴IV 108连接，输出端轴IV 108与失电制动器107连接，失电制动器107通过螺钉106与失电制动器支撑架109连接，失电制动器支撑架109通过螺钉105固定于输出端辅助支撑件110上。

所述的直线滑轨支撑系统由滑轨118、滑轨滑块I 122和锁紧手柄124等组成，滑轨滑块I 122可在滑轨118上滑动，而锁紧手柄124可将滑轨滑块I 122 锁死在滑轨118上。因为磁力联轴器工作时有较大的轴向力，所以本实用新型的磁力联轴器测试装置使用了若干个移动滑块，用来提供所需要的锁紧力。

输出端辅助支撑件110通过螺钉123固定在滑轨滑块I 122上，输出端辅助支撑件110上加工出“腰”形孔112，便于调整输出端辅助支撑件110与步进电机滑台II 114之间的相对位置，扩大步进电机滑台II 114实际可作用的行程范围。

所述的磁力联轴器主从动端相对距离控制系统主要包括步进电机滑台II 114、滑台连接件116，滑台连接件116通过螺钉113固定在步进电机滑台II 114 的移动滑块上，滑台连接件116同时通过螺钉115与输出端辅助支撑件110连接。这样的设计使得步进电机滑台II 114的移动滑块能够通过滑台连接件116带动着输出端辅助支撑件110做同步运动，输出端辅助支撑件110的运动带动着固定于其上的各部件的同步运动，从而能够调整磁力联轴器主从动端的相对距离。

所述的磁力联轴器保护系统包括滑轨滑块I 122、锁紧手柄、缓冲支撑架133、油液缓冲阻尼器120、锁紧螺母119、限位螺柱117以及弹簧125等。对于同步式的磁力联轴器，其主从动端存在有较大的轴向力，所以在对磁力联轴器进行调距及拆卸过程中需要对磁力联轴器测试装置进行保护，以防止其轴向力的作用而发生冲击和碰撞。测试装置的输出端靠近磁力联轴器的一侧需要增加避免磁力联轴器的主从动端因为相互吸引的轴向磁力而发生碰撞的保护装置，本实用新型的设计是将缓冲支撑架133通过螺钉固定在使用锁紧手柄锁紧了的滑轨滑块上，油液缓冲阻尼器120通过两个螺母119锁紧固定在缓冲支撑架133上，根据需要设置多个油液缓冲阻尼器。同时，限位螺柱117通过两个螺母锁紧固定在缓冲支撑架133上，限位螺柱117的作用是限制了输出端辅助支撑件110 向着靠近磁力联轴器方向移动的最大距离，从而能够避免磁力联轴器主从动端发生直接碰撞。在测试装置的输出端远离磁力联轴器的一侧，需要增加避免磁力联轴器主从动端因为相互排斥的轴向磁力而发生冲击的保护装置，本实用新型的设计是将滑轨滑块II 134通过锁紧手柄锁紧在滑轨上，在滑轨滑块II 134 和滑轨滑块III 135之间放置缓冲弹簧125。

所述的负载转动惯量控制装置是用于控制磁力联轴器输出端负载的转动惯量(见图5)，包括支撑法兰96、半圆盘97等。支撑法兰96和输出端轴III 91 通过键连接来传递转矩，并通过锁紧螺母99和输出端轴III 91的轴肩将支撑法兰96固定在输出端轴III 91上，半圆盘97通过螺栓98固定在支撑法兰96上，采用半圆盘形式的设计可以在不拆卸测试装置的情况下控制负载的转动惯量。测试前，确定需要使用的半圆盘97的个数，同时确保上下两侧的半圆盘数量一致，避免增加测试装置在运行过程中的振动。

所述的隔离盘及其位置控制系统，包括隔离盘47、隔离盘支撑架64、步进电机滑台I 74等。在化工等领域，一般在磁力联轴器的主从动盘中间会加隔离的装置，比如广泛使用的磁力泵等，考虑到零件强度及耐腐蚀等性能要求，隔离装置大多使用良导体材料，所以在磁力联轴器的交变磁场作用下，隔离装置会因为涡流而出现发热和能量损耗的现象，而温升和能量损耗与磁力联轴器的性能有直接的关系，所以本测试装置增加了隔离盘装置。隔离盘47通过螺钉与隔离盘支撑架64连接，隔离盘支撑架64通过螺钉和垫片固定在步进电机滑台 I 74的移动滑块上，步进电机滑台I 74通过螺钉和垫片固定在底板5上。底板5 上加工出分布孔65，当步进电机滑台I 74的行程不够测试需要时，可将步进电机滑台I 74沿着分布孔65固定在底板5上的不同位置。

所述的磁力联轴器空间调节件40，其作用一方面是作为连接件，另一方面可对它进行尺寸调整，从而可满足本实用新型的测试装置对不同结构类型、尺寸的磁力联轴器进行试验测试时所需要的轴向空间需求。

所述的失电制动器107可控制磁力联轴器输出端的负载大小，并且还可以将磁力联轴器的输出端“锁死”，便于对磁力联轴联轴器做相应的静态测试。

实施例1：同步式磁力联轴器的测试装置。

所述的磁力联轴器系统包括主动端导磁扼铁盘44、主动端磁铁支撑盘45、主动端永磁体46、从动端导磁扼铁盘51、从动端磁铁支撑盘49、从动端永磁体 48等。主动端磁铁支撑盘45通过螺钉126与主动端导磁扼铁盘44相连，主动端永磁体46用胶粘接于主动端磁铁支撑盘45内；从动端磁铁支撑盘49通过螺钉50与从动端导磁扼铁盘51相连，从动端永磁体48用胶粘接于从动端磁铁支撑盘49内。在磁铁支撑盘上交替放置永磁体，使得磁体支撑盘表面上永磁体的极性呈N-S-N-S......分布。因为同步式的磁力联轴器主从动端的轴向力较大，所以在测试过程中直接改变磁力联轴主从动盘之间的距离对测试装置调距装置的功率和相关零部件的强度要求很高。另一方面，同步式磁力联轴器的主从动端上分布着极数相同的永磁体，当主从端的相对夹角为0时，磁力联轴器两端轴向的吸引力最大；当主从动端的相对夹角等于相邻的两永磁体在圆盘上的机械角度时，磁力联轴器两端轴向的排斥力最大；当主从动端的相对夹角等于上述的机械角度的一半时，磁力联轴器两端的轴向力为0。基于上述磁力联轴器上述的特点，当需要调节磁力联轴器主从动端的距离时，首先控制磁力联轴器主从动端的相对夹角为使其轴向力为最小时的角度，之后再去控制主从动端的距离。因而，在主动端磁铁支撑盘45和从动端磁铁支撑盘49的外圈上正对着永磁体中心的位置加工出细槽，以方便调距前能够大概准确地按照使轴向力最小的原则来控制磁力联轴器主从动端的相对角度。

所述的磁力联轴器的主从动端相对转角测量系统，包括花键套42、花键41、六角柱55、万向节联轴器I 56、角度编码器54等。花键套42通过螺钉43固定在主动端导磁扼铁盘44上。花键41与花键套42配合，且可沿着花键套42槽的方向左右移动。六角柱55与花键41通过螺纹连接，万向节联轴器I 56连接六角柱55与角度编码器54的输出轴。角度编码器54通过螺钉52与从动端导磁扼铁盘51相连接。当自带角度编码器的步进电机1带动磁力联轴器主动端旋转时，花键41、花键套42、六角柱55、万向节联轴器I 56、角度编码器54的输出轴将同步旋转，而角度编码器54的定子部分与从动端导磁扼铁盘51同步旋转，所以通过角度编码器54输出的信号便可精确地得到磁力联轴器主从动端的相对转角(对于同步式磁力联轴器)和相对转速(对于异步式磁力联轴器)。

为了得到磁力联轴器主从动端的转速，可在测试装置的磁力联轴器主从动端两侧都加上测量转速的传感器。本实用新型测试装置使用的测速方法为：采用自带角度编码器的步进电机1，步进电机1可直接输出磁力联轴器主动端的转速信号，再通过角度编码器54获得磁力联轴器主从端的相对转角和相对转速，从而可获得磁力联轴器从动端的转速。

所述的磁力联轴器主从动端相对转角控制装置包括支撑架77、调整轴71以及手拧螺丝72等。在磁力联轴器的主动端导磁扼铁盘44的外圈上加工出圆柱孔70，在调整轴71和支撑架77上都加工出了“腰”形孔，支撑架77通过螺钉 75固定在底板5上。开始时通过对失电制动器107的控制使得磁力联轴器的从动端锁死，再将调整轴71的一端与主动端导磁扼铁盘44外圈上的圆柱孔70配合，另一端通过手拧螺丝与支撑架77连接，通过转动调整轴71可改变磁力联轴器主从动端的相对转角。

所述的磁力联轴器主从动端的距离测量系统，包括激光位移传感器60、测距片I59、测距片II 68以及位移传感器支撑架62等。激光位移传感器60通过螺钉61与位移传感器支撑架62相连接，位移传感器支撑架62通过螺钉63固定在底板5上。本测试装置中磁力联轴器的主动端磁铁支撑盘45和从动端磁铁支撑盘49的外圈上都加工出了相应的平面，测距片I 59、测距片II 68通过螺钉固定在两盘相应的平面上。本实用新型的测试装置经过标定后，通过测得激光位移传感器60测得测距片I 59和测距片II 68之间的距离，进而可间接地、较为准确地获得磁力联轴器主从端的相对距离。

所述的热电阻测温系统128用于测量磁力联轴器系统的温升，因为永磁体在高温下存在退磁的问题，所以需要在测试过程中对磁力联轴器中的永磁体的温度进行监测。将热电阻安装在磁力联轴器主从动端的磁体支撑盘上，本测试装置的热电阻测温系统128使用的是能够直接获得绝对温度的热电阻。

实施例2：异步式磁力联轴器的测试装置。

异步式磁力联轴器与同步式磁力联轴器的结构类似，主要不同的地方在于异步式磁力联轴器将主动端的磁铁支撑盘45和主动端永磁体46替换成了良导体盘129。将良导体盘129通过螺钉130与主动端导磁扼铁盘44相连接。与同步式磁力联轴器的测试过程相比：在对异步式磁力联轴器进行测试时，磁力联轴器主动侧的测距片131通过螺钉固定在主动端导磁扼铁盘44上；同时，在测温系统中，将热电阻分布于主动端导磁扼铁盘44上与良导体盘129相接触；而异步式磁力联轴器从动端的热电阻分布与同步式磁力联轴器相同。

由上面的说明易知，本测试装置可以安全、方便地实现同步式与异步式磁力联轴器的切换测量。

以下结合附图描述实施例中测试装置的具体工作过程：

本测试装置在装配后的首次测试前，为了能够准确地控制磁力联轴器主从动端的相对距离，需要先对系统的距离进行标定。现以同步式磁力联轴器的距离标定过程为例：测试装置首次装配时，通过控制失电制动器107使得磁力联轴器的输出端锁死，调整调整轴71，使得磁力联轴器主从动端的相对转角大概为前述的机械角度的一半。将一块已知尺寸的标准量块放置于主动端磁铁支撑盘45和从动端磁铁支撑盘49之间，调整磁力联轴器从动端的位置，使得主动端磁铁支撑盘45、标准量块以及从动端磁铁支撑盘49三者紧密接触。再通过激光位移传感器60分别测得其到测距片I 59和测距片II 68的距离，利用两者的差值和标准量块的尺寸值来对测距系统进行标定。

对异步式磁力联轴器进行测距系统标定的方法与上述同步式磁力联轴器所述的方法一样。

A.本实用新型的测试装置用于同步式磁力联轴器的测试过程：

在做同步式磁力联轴器的静态测试时，控制失电制动器107使得磁力联轴器的输出端锁死，再基于对调整轴71位置的调节和角度编码器54输出信号的读取，控制磁力联轴器主从动端的相对转角。在这个过程中，六轴力传感器79 可输出磁力联轴器主从动端的不同相对转角所对应的转矩和轴向力信号。

再对磁力联轴器主从动端的相对距离进行调整过程进行说明：控制失电制动器107使得磁力联轴器的输出端锁死，调整调整轴71主从动端的相对转角为所述的机械角度的一半，在这个过程中，可以利用六轴力传感器79输出的信号来获得调整过程中的磁力联轴器主从动端轴向力大小的信息，目标是使得主从动端的轴向力尽可能小。调整后锁紧磁力联轴器保护系统的相关零部件，以避免在调距的过程中磁力联轴器的主从动端发生碰撞或冲击。将直线滑轨支撑系统中的各支撑滑块处于可沿滑轨118自由移动的状态，通过对步进电机滑台II 114的控制和激光位移传感器60的信号反馈，可精确地控制磁力联轴器主从端的相对距离，距离调整完毕后，再将直线滑轨支撑系统中的各支撑滑块锁紧，解除失电制动器107对磁力联轴器输出端的锁死作用。

在做同步式磁力联轴器的动态测试时，去掉调整轴71。动态测试可获得磁力联轴器主从动端的相对转角、转矩、转速以及永磁体附近的温升等性能参数与磁力联轴器主从端的相对距离、负载惯量、负载载荷、电机转速等因素的影响规律。

前面提及过本实用新型的测试装置的一大优点就是可以很方便地对磁力联轴器进行拆卸，以对不同结构、尺寸的磁力联轴器进行测量。下面详细地说明下本测试装置中磁力联轴器的拆卸过程：如附图7所述，当需要拆卸或更换磁力联轴器时，控制失电制动器107使得磁力联轴器的输出端锁死，之后调整调整轴71主从动端的相对转角为所述的机械角度的一半，使得磁力联轴器主从动端的轴向力尽可能地小，再将直线滑轨支撑系统中的各支撑滑块处于可沿滑轨 118滑动的状态，卸下螺钉115，使得磁力联轴器输出端可以独立于电机滑台移动，根据测试装置的结构特点，移动输出端辅助支撑件110，使得磁力联轴器主从动端的相对距离最大，再对磁力联轴器进行拆卸。安装磁力联轴器的过程与上述的过程相反。

B.本实用新型的测试装置用于异步式磁力联轴器的测试过程：

异步式磁力联轴器只有在其运动过程中才能测出转速、转矩、轴向力等参数，所以无需进行静态测试，其动态测试的过程与上述的同步式磁力联轴器类似。

上述实例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术科研人员和工程技术人员能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，包括磁力联轴器、自带角度编码器的步进电机、输入端扭矩传感器、输出端的六轴力传感器、角度编码器、失电制动器、输入端双列角接触球轴承、输出端双列角接触球轴承、连接轴、输入端导线滑环、输出端导线滑环、底板，其特征在于：所述的装置根据其相对于磁力联轴器的位置，分为装置的输入端和装置的输出端；所述的装置能够对同步式磁力联轴器与异步式磁力联轴器进行静态和动态性能的测量，所述的装置包括能够对磁力联轴器主从动端的相对距离进行闭环控制的系统、能够对磁力联轴器主从动端的相对转角进行控制的系统、能够对磁力联轴器主从动端的相对转角进行测量的系统、能够对磁力联轴器起到防撞与防冲击作用的结构、能够对磁力联轴器工作过程中的温度进行测量的系统、能够对磁力联轴器的负载转动惯量进行控制的结构、能够对磁力联轴器中隔离盘的位置进行调整的系统，以及能够便于对磁力联轴器进行拆和装的结构。

2.根据权利要求1所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置的输入端包括自带角度编码器的步进电机(1)、联轴器、锁紧螺母I(15)、输入端双列角接触轴承(16)、输入端导线滑环(26)、输入端扭矩传感器(29)、深沟球轴承(36)、磁力联轴器空间调节件(40)、主动端导磁扼铁盘(44)、主动端永磁体(46)、花键套(42)，自带角度编码器的步进电机(1)的输出轴通过联轴器I(14)与输入端轴I(18)相连接，输入端轴I(18)与输入端双列角接触轴承(16)配合，并通过锁紧螺母I(15)约束输入端双列角接触轴承(16)的外圈，输入端轴I(18)的另一端通过螺钉与两轴连接件I(22)相连，输入端轴II(27)通过螺钉和垫片I(21)与两轴连接件I(22)相连，两轴连接件I(22)右侧孔的底面与输入端轴II(27)的左端面接触，输入端轴II(27)的另一端通过螺钉与输入端扭矩传感器(29) 相连接，同时输入端轴II(27)与输入端导线滑环(26)的内圈配合，输入端导线滑环(26)通过螺栓与滑环支撑架I(9)相连，滑环支撑架I(9)通过螺钉固定在底板(5)上，输入端扭矩传感器(29)通过螺钉与两轴连接件II(33)相连，深沟球轴承(36)的内圈与输入端轴III(35)配合，并通过螺钉与深沟球轴承支架I(38)相连，深沟球轴承支架I(38)通过螺钉固定在底板(5)上，输入端轴III(35)的另一端通过螺钉与磁力联轴器空间调节件(40)相连，磁力联轴器空间调节件(40)通过螺钉与磁力联轴器相连接。

3.根据权利要求1所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置的输出端包括输出端轴I(57)、六轴力传感器(79)、输出端双列角接触球轴承(82)、输出端导线滑环(86)、输出端辅助支撑件(110)、负载转动惯量控制装置、失电制动器(107)、步进电机滑台II(114)、滑轨(118)、滑轨滑块I(122)，磁力联轴器通过螺钉与输出端轴I(57)连接，输出端轴I(57)通过螺钉与六轴力传感器(79)连接，六轴力传感器(79)通过螺钉与输出端轴II(81)连接，输出端轴II(81)与输出端双列角接触球轴承(82)的内圈配合，并通过锁紧螺母II(83)约束输出端双列角接触球轴承(82)的外圈，输出端双列角接触球轴承(82)通过螺钉与角接触球轴承支撑架II(84)连接，角接触球轴承支撑架II(84)通过螺钉固定在输出端辅助支撑件(110)上，输出端导线滑环(86)的内圈与输出端轴II(81)配合，输出端导线滑环(86)通过螺钉与滑环支撑件II(88)连接，滑环支撑件II(88)通过螺钉固定于输出端辅助支撑件(110)上，输出端轴II(81)的另一端通过联轴器II(90)与输出端轴III(91)相连接，输出端轴III(91)分别与输出端深沟球轴承I(95)和输出端深沟球轴承II(100)相配合，输出端深沟球轴承I(95)和输出端深沟球轴承II(100)通过螺钉与深沟球轴承支撑架连接，深沟球轴承支撑架通过螺栓与输出端辅助支撑件(110)相连接，负载转动惯量控制装置安装在输出端轴III(91)上，万向节联轴器II(101)连接着输出端轴III(91)与输出端轴IV(108)，输出端轴IV(108)与失电制动器(107)连接，失电制动器(107)通过螺钉与失电制动器支撑架(109)连接，失电制动器支撑架(109)通过螺钉固定于输出端辅助支撑件(110)上，输出端辅助支撑件(110)通过螺钉固定在滑轨滑块I(122)上，滑轨滑块I(122)可在滑轨(118)上滑动，滑轨(118)通过螺钉与底板(5)相连接，滑台连接件(116)通过螺钉固定在步进电机滑台II(114)的移动滑块上，滑台连接件(116)同时通过螺钉与输出端辅助支撑件(110)连接。

4.根据权利要求1所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置中能够实现磁力联轴器主从动端相对距离闭环控制的系统，包括对所述的磁力联轴器主从动端距离进行测量和调整的系统。

5.根据权利要求1或4所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置中对于磁力联轴器的主从端距离进行测量的系统，包括激光位移传感器(60)、测距片I(59)、测距片II(68)以及位移传感器支撑架(62)，激光位移传感器(60)通过螺钉与位移传感器支撑架(62)相连接，位移传感器支撑架(62)通过螺钉固定在底板(5)上，测距片I(59)通过螺钉固定在主动端磁铁支撑盘(45)上，测距片II(68)通过螺钉固定在从动端磁铁支撑盘(49)上。

6.根据权利要求1或3或4所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置中的能够实现磁力联轴器主从动端距离调整的系统，包括步进电机滑台II(114)、滑台连接件(116)、输出端辅助支撑件(110)、滑轨(118)、滑轨滑块I(122)，步进电机滑台II(114)通过螺钉固定在底板(5)上，滑台连接件(116)通过螺钉固定在步进电机滑台II(114)的移动滑块上，滑台连接件(116)通过螺钉与输出端辅助支撑件(110)相连接，输出端辅助支撑件(110)通过螺钉固定在滑轨滑块I(122)上，滑轨滑块I(122)可在滑轨(118)上滑动，通过对步进电机滑台II(114)的运动控制和由滑轨(118)及滑轨滑块I(122)组成系统的导向作用，可带动输出端辅助支撑件(110)以及通过输出端辅助支撑件(110)支撑的所述的装置中的所述的输出端的零部件运动，从而能够调整磁力联轴器主从动端的相对距离。

7.根据权利要求1所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置中的能够对磁力联轴器的主从动端相对转角进行控制的系统，包括支撑架(77)、调整轴(71)、手拧螺丝(72)，支撑架(77)通过螺钉固定在底板(5)上，在磁力联轴器主动端的导磁扼铁盘(44)的外圈上加工圆柱孔(70)，将调整轴(71)的一端与主动端导磁扼铁盘(44)上的圆柱孔(70)相配合，另一端与支撑架(77)连接，通过调整轴(71)在支撑架(77)上的位置来改变磁力联轴器主从端的相对转角。

8.根据权利要求1所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置中的能够对磁力联轴器的主从动端相对转角进行测量的系统，包括花键套(42)、花键(41)、六角柱(55)、万向节联轴器I(56)、角度编码器(54)，花键套(42)通过螺钉固定在主动端导磁扼铁盘(44)上，花键(41)与花键套(42)配合，六角柱(55)的一端与花键(41)连接，六角柱(55)的另一端与万向节联轴器I(56)相连接，万向节联轴器I(56)与角度编码器(54)的输出轴相连接，角度编码器(54)通过螺钉与从动端导磁扼铁盘(51)相连接。

9.根据权利要求1所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置中的能够对磁力联轴器起到防撞与防冲击作用的结构，包括滑轨滑块I(122)、锁紧手柄(124)、缓冲支撑架(133)、油液缓冲阻尼器(120)、锁紧螺母(119)、限位螺柱(117)以及弹簧(125)，缓冲支撑架(133)通过螺钉固定在滑轨滑块上，油液缓冲阻尼器(120)通过螺母(119)锁紧的方式固定在缓冲支撑架(133)上，限位螺柱(117)通过螺母锁紧在缓冲支撑架(133)上，滑轨滑块II(134)和滑轨滑块III(135)之间放置缓冲弹簧(125)。

10.根据权利要求1所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置中的能够对磁力联轴器工作过程中的温度进行测量的系统，主要用于监测永磁体附近的温升，对同步式磁力联轴器进行测试时，将温度传感器布置在主动端磁铁支撑盘(45)和从动端磁铁支撑盘(49)上，对异步式磁力联轴器进行测试时，将温度传感器分别布置在磁力联轴器的主动端导磁扼铁盘(44)和从动端磁铁支撑盘(49)上。

11.根据权利要求1所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置中能够对磁力联轴器的负载转动惯量进行控制的结构，包括支撑法兰(96)、半圆盘(97)、锁紧螺母(99)，支撑法兰(96)和输出端轴III(91)通过键连接来传递转矩，并通过锁紧螺母(99)和输出端轴III(91)的轴肩将支撑法兰(96)轴向固定于输出端轴III(91)上，半圆盘(97)通过螺栓(98)固定在支撑法兰(96)上，测试时能够对半圆盘(97)的数量进行增减，从而实现对磁力联轴器负载转动惯量的控制。

12.根据权利要求1所述的一种可实现同步式与异步式磁力联轴器全工况测试的装置，其特征在于：所述的装置中的能够对磁力联轴器中隔离盘的位置进行调整的系统，包括隔离盘(47)、隔离盘支撑架(64)、步进电机滑台I(74)，隔离盘(47)通过螺钉与隔离盘支撑架(64)连接，隔离盘支撑架(64)通过螺钉和垫片固定在步进电机滑台I(74)的移动滑块上，步进电机滑台I(74)通过螺钉和垫片固定在底板(5)上，在底板(5)上加工出分布孔(65)，当步进电机滑台I(74)的行程不能满足试验需要时，可将步进电机滑台I(74)沿着分布孔(65)固定在底板(5)上的不同位置。

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