CN220552605U - 液压联轴节试验台架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压联轴节试验台架，扭矩加载组件连接承扭轴系、试验轴系，用于将扭矩加载组件中的顶推油缸的推力和回拉油缸的拉力做的功转换成承扭轴系、试验轴系和承扭梁的弹性势能；测试系统连接扭矩加载组件、承扭轴系、试验轴系、被试联轴节，用于测量扭矩加载组件的油缸压力、承扭轴系扭矩、被试联轴节轴向和径向进油压力、联轴节与长、短试验轴打滑、联轴节外套行程、联轴节外套膨胀量；控制系统通过电控柜和液压系统连接扭矩加载组件，用于提供油缸动力以及通过电控柜连接测试系统，用于控制测试系统、试验台机械结构和被试联轴节的加载扭矩、位移和变形，保证液压联轴节试验台架的运行安全的同时，验证液压联轴节设计计算的正确性。

Description

液压联轴节试验台架

技术领域

本实用新型涉及一种开放式内力结构液压联轴节扭矩加载试验台，尤其是一种液压联轴节试验台架。

背景技术

传统液压联轴节试验台架的缺点：

1.传统液压联轴节试验台架质量大，重复试验若采用传统的方式起吊，效率较低，且对中不便；

2.传统液压联轴节试验台架无法满足不同轴径的试验需求；

3.传统液压联轴节无法获得被试联轴节的加载扭矩，位移和变形数据等，进而无法获取可靠性的支撑数据。

发明内容

本实用新型的目的在于针对大功率液压联轴节提供一套可以对其机构扭矩传递能力、工作性能、可靠性(耐久性)进行考核试验的加载试验台架。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种液压联轴节试验台架，包括试验台机械结构、测试系统、控制系统，

所述试验台机械结构包括扭矩加载组件、承扭轴系、试验轴系，所述扭矩加载组件连接承扭轴系、试验轴系，用于将扭矩加载组件中的顶推油缸的推力和回拉油缸的拉力做的功转换成承扭轴系、试验轴系和承扭轴系与试验轴系之间的承扭梁的弹性势能；在功-能转换过程中，来验证被试液压联轴节的扭矩传递能力；

所述测试系统连接扭矩加载组件、承扭轴系、试验轴系、被试联轴节，用于分别测量扭矩加载组件的油缸压力、承扭轴系扭矩、被试联轴节轴向和径向进油压力、联轴节与长、短试验轴打滑、联轴节外套行程、联轴节外套膨胀量；

所述控制系统通过电控柜和液压系统连接扭矩加载组件，用于提供油缸动力以及通过电控柜连接测试系统，用于控制测试系统、试验台机械结构和被试联轴节的加载扭矩、位移和变形，保证液压联轴节试验台架的运行安全的同时，验证液压联轴节设计计算的正确性。

进一步，所述扭矩加载组件包括左支撑架、调整指针、轴承座、扭矩加载花键轴、销、顶推油缸、加扭柄、回拉油缸。左支撑架通过轴承座连接两个扭矩加载花键轴，两个扭矩加载花键轴分别连接多个加扭柄，两侧加扭柄之间通过销连接顶推油缸，并连接回拉油缸。

进一步，所述承扭轴系包括承扭轴、扭矩承载花键轴，承扭轴一端通过扭矩承载花键轴安装在右支撑架，另一端与扭矩加载花键轴。

进一步，所述试验轴系包括压板、盘车、调心可移动支架、短试验轴、中间拉紧装置、长试验轴，盘车和调心可移动支架置于右支撑架上，短试验轴一端置于调心可移动支架，另一端通过中间拉紧装置连接长试验轴，长试验轴另一端连接扭矩加载花键轴，且调心后的短试验轴用压板固定在右支撑架上；所述短试验轴与承扭轴之间连接承扭梁。

进一步，所述盘车由盘车电机带齿轮齿条通过导轨来实现轴向移动，并具有手动和电动两种功能，大大提高台架拆装效率。

进一步，所述测试系统包括工控机、控制箱、应变测量模块一、二、4-20mA测量模块、I/O模块、位移测量仪以及扭矩传感器C1、压力传感器C2、C3、C4、位移传感器C5、C6、C7、C8、应变片C9，其中，扭矩传感器C1布置在承扭轴5上，压力传感器C2分别布置在顶推油缸16和回拉油缸18上，压力传感器C3、C4分别布置在液压联轴节轴向和径向进油端，位移传感器C5、C7分别布置在液压联轴节与长、短试验轴上，位移传感器C6布置在液压联轴节外套端面上，位移传感器C8布置在液压联轴节外套上；所述扭矩传感器C1通过应变测量模块一连接控制箱，应变片C9通过应变测量模块二连接控制箱，压力传感器C3、C4通过4-20mA测量模块连接控制箱，位移传感器C5、C7通过I/O模块连接控制箱，位移传感器C6、C8通过位移测量仪连接控制箱，且控制箱连接工控机。

进一步，所述液压联轴节试验台架的扭矩加载的实现是通过控制系统驱动液压联轴节和试验台架台架左端的顶推油缸组和回拉油缸组，在两组加载扭柄的上下两端形成大小相等方向相反的力F的作用，即形成力偶矩M＝FL，该力偶矩通过扭矩加载组件和扭矩加载花键轴的配合花键转换成扭矩M分别作用在承扭轴系和试验轴系上，在液压联轴节试验台架右侧，承扭轴系和试验轴系上的扭矩M通过扭矩承载花键轴与承扭梁的配合花键转换成对承扭梁的弯矩作用，最终弯矩M与承扭梁的弯曲内力平衡，使安装在试验轴系上的液压联轴节的传扭性能得到试验验证；在扭矩加载过程中测试系统采集试验台机械结构和被试联轴节的加载扭矩、位移和变形数据，保证试验台架台架的运行安全的同时，验证液压联轴节设计计算的正确性。

本实用新型的有益效果在于：

1.大尺寸零件的机械性能及材料利用率的提高

轴系采用空心轴结构，满足使用条件的前提下，提高了材料热处理性能，同时省去热处理吊挂头，提高了材料利用率。

2.调心支架设计

试验轴系也可以满足Φ400mm-Φ800mm不同轴径的试验要求，通过采用与机床支撑架类似结构来实现。

3.承扭梁与扭矩加载花键轴的抗胶合处理

由于试验扭矩大，反复试验可能造成承扭梁与扭矩承载花键轴连接花键的胶合，通过热处理时使承扭梁花键与扭矩承载花键轴有不同的硬度，同时对扭矩承载花键轴进行磷化处理。

4.拆装的方便性

试验台架质量大，重复试验若采用传统的方式起吊，效率较低，且对中不方便，由盘车电机带齿轮齿条通过导轨来实现轴向移动，并对盘车电机经行改造，使其具有手动和电动两种功能，大大提高拆装效率。

附图说明

图1是本实用新型的试验台架机械结构示意图；

其中：(a)为俯视图，(b)为侧视图；

图2是试验装置监测位置分布图；

图3是测试系统组成框图；

图4是测控系统与液压联轴节接口图；

图5是控制系统原理图；

图6是安装支撑架示意图；

图7是组装扭矩加载组件示意图；

图8是安装扭矩加扭组件示意图；

图9是安装承扭轴示意图；

图10是安装扭矩承载花键轴示意图；

图11是安装盘车和调心支架示意图；

图12是安装长试验轴示意图；

图13是安装短试验轴和承扭梁示意图；

图14是安装辅助部件示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图14所示，本实用新型的一种液压联轴节试验台架，包括试验台机械结构、测试系统、控制系统。

如图1的(a)、(b)，图6至图14所示，试验台机械结构包括扭矩加载组件、承扭轴系、试验轴系。

扭矩加载组件包括左支撑架1、调整指针2、轴承座3、扭矩加载花键轴4、销15、顶推油缸16、加扭柄17、回拉油缸18。左支撑架1通过轴承座3连接两个扭矩加载花键轴4，两个扭矩加载花键轴4分别连接多个加扭柄17，两侧加扭柄17之间通过销15连接顶推油缸16，并连接回拉油缸18。

扭矩加载组件中的顶推油缸16的推力和回拉油缸18的拉力做的功转换成承扭轴系、试验轴系和承扭梁的弹性势能。在功-能转换过程中，被试液压联轴节的扭矩传递能力被验证，油缸动力由液压站提供。

承扭轴系包括承扭轴5、扭矩承载花键轴6。承扭轴5一端通过扭矩承载花键轴6安装在右支撑架8，另一端与扭矩加载花键轴4。

试验轴系包括压板10、盘车9、调心可移动支架11、短试验轴12、中间拉紧装置13、长试验轴14。盘车9和调心可移动支架11置于右支撑架8上，短试验轴12一端置于调心可移动支架11，另一端通过中间拉紧装置13连接长试验轴14，长试验轴14另一端连接扭矩加载花键轴4。且调心后的短试验轴12用压板10固定在右支撑架8上。短试验轴12与承扭轴5之间连接承扭梁7。

本实验台采用开放式内力结构，对试验台整体进行优化设计，保证关键部件强度安全系数满足试验要求；通过合理的力学分析，使试验台结构更为紧凑；生产过程中严格的质量控制，保证产品的精度要求，提高试验时设备的平稳性；调心支架的应用，可使试验台满足多规格试验轴径的要求。

由盘车电机带齿轮齿条通过导轨来实现轴向移动，并对盘车电机经行改造，使其具有手动和电动两种功能，大大提高台架拆装效率。同时配有测试系统，集试验装置机械结构和被试联轴节的加载扭矩、位移和变形数据等数据，保证台架的运行安全的同时，验证产品设计计算的正确性。

扭矩加载的实现是通过电液控制系统驱动台架左端的顶推油缸组16和回拉油缸组18，在两组加载扭柄的上下两端形成大小相等方向相反的力F的作用，即形成力偶矩M＝FL。该力矩通过扭柄组和扭矩加载花键轴的配合花键转换成扭矩M分别作用在承扭轴5和长、短试验轴14、12所在的轴系上。在试验装置右侧，两轴系上的扭矩M通过扭矩承载花键轴6与承扭梁7的配合花键转换成对承扭梁的弯矩作用，最终弯矩M与承扭梁的弯曲内力平衡。这时安装在试验轴系上的液压联轴节的传扭性能得到了试验验证。在扭矩加载过程中测试系统会采集试验装置机械结构和被试联轴节的加载扭矩、位移和变形数据等数据，保证台架的运行安全的同时，验证产品设计计算的正确性。

试验台机械结构安装方法

1)将支撑架于基础上，用调整垫片进行调平，用水平仪在两个方向上进行检查，然后拧紧与基础连接的螺母，并涂上螺纹胶防松，如图6所示。

2)组装扭矩加载组件，如图7所示。

3)将扭矩加载组件整体置于左支撑架上，安装轴承座并拧紧螺栓，如图8所示。

4)使用简易支架对承扭轴一端进行支撑，另一端通过定位止口，与已经安装好的扭矩加载模块进行联接，同时使用工艺螺栓，完成铰制孔定位，安装铰制孔螺栓，如图9所示。

5)将扭矩承载花键轴置于右支撑座上，粗略固定。将扭矩承载花键轴通过定位止口，与已经安装好的承扭轴进行连接，同时使用工艺螺栓，完成铰制孔定位，安装铰制孔螺栓，如图10所示。

6)将盘车和调心支架置于右支撑架上，调整好相对距离之后拧紧螺栓，如图11所示。

7)使用简易支架对长试验轴一端进行支撑，另一端通过定位止口，与已经安装好的扭矩加载模块进行联接，同时使用工艺螺栓，完成铰制孔定位，安装液压螺栓，如图12所示。

8)将短试验轴置于简易支架和调心支架上，并将短试验轴的安装指示标记置于要求位置，安装承扭梁，用塞尺检查花键齿面侧隙，不断调整组件位置及高度，使其侧隙一致后，使用工艺螺栓，完成承扭梁和短试验轴的铰制孔定位，安装液压螺栓，如图13所示。

9)最后安装调试指针、压板、中间拉紧装置等辅助部件，连接液压缸的油路，至此液压联轴节机械部分安装完毕，如图14所示。

试验台机械结构工艺性说明：

(1)外花键使用加工中心加工，保证加工精度；

(2)内花键使用大型线切割机进行加工，保证加工质量；

(3)连接法兰端面铰制孔使用加工中心加工，保证孔的位置度及以后的互换性；

(4)轴类零件使用大型数控车床加工，保证加工精度及表面质量；

(5)台架中孔系使用大型加工中心加工，保证加工精度及质量。

如图2，3所示，测试系统包括工控机、控制箱、应变测量模块一、二、4-20mA测量模块、I/O模块、位移测量仪以及扭矩传感器C1、压力传感器C2、C3、C4、位移传感器C5、C6、C7、C8、应变片C9。

扭矩传感器C1通过应变测量模块一连接控制箱，应变片C9通过应变测量模块二连接控制箱，压力传感器C3、C4通过4-20mA测量模块连接控制箱，位移传感器C5、C7通过I/O模块连接控制箱，位移传感器C6、C8通过位移测量仪连接控制箱，且控制箱连接工控机

大功率液压联轴节试验台测试系统监测位置分布如图2所示。扭矩传感器C1布置在承扭轴5上，压力传感器C2分别布置在顶推油缸16和回拉油缸18上，压力传感器C3、C4分别布置在液压联轴节轴向和径向进油端，位移传感器C5、C7分别布置在液压联轴节与长、短试验轴上，位移传感器C6布置在液压联轴节外套端面上，位移传感器C8布置在液压联轴节外套上。

测试系统监测内容如表1：

表1测试系统监测表

序号	测试内容	传感器名称	监测位置分布
				1	扭矩测量	扭矩传感器	C1
2	联轴节外套圆面应变测量	应变片	C9
				3	油缸压力测量	压力传感器	C2
4	联轴节轴向进油压力测量	压力传感器	C3
				5	联轴节径向进油压力测量	压力传感器	C4
6	联轴节与长短试验轴打滑测量	位移传感器	C5、C7
				7	联轴节外套行程测量	位移传感器	C6
8	联轴节外套膨胀量测量	位移传感器	C8

大功率液压联轴节试验台测试系统组成框图见图3。

测试系统功能：

(1)台架运行状态检测：包括加载油缸油液压强差检测；对轴系扭矩及扭矩随时间变化情况进行精确测量；当油缸压力出现异常、扭矩值超过预定值时能够发送反馈信号给电液控制系统。

(2)被试联轴节安装过程、加扭和拆卸过程的相关位移、油液压力和应力状态监测：在安装和拆卸过程中，外套位移量、外套外径膨胀量和各个油口的压力在油牌号、温度一定的情况下(即粘度为定值时)是一一对应的关系。通过测试结果数据分析可以总结出油液粘度对特定结构液压联轴节的安装拆卸过程的响应。

(3)扭矩加载过程中联轴节与试验轴打滑现象识别。同时发送打滑反馈信号给加载控制系统。

如图4所示，测控系统与液压联轴节接口，包括中间拉紧装置13的前中间轴21及后中间轴24、液压联轴器内层22、液压联轴器外层23、传感器底座25.位移传感器26、位移挡块27、定位框架28。前中间轴21和后中间轴24安装在液压联轴器内层22内，液压联轴器外层23安装在定位框架28内，前中间轴21和后中间轴24分别通过传感器底座25安装位移传感器26，液压联轴器内层22端面上安装位移挡块27。

如图5所示，控制系统包括配电柜、电控柜、电机启动柜、液压系统接线箱和液压系统。

液压系统包括电动液压泵、满足试验装置功能需求(加载功能、过载保护功能)的压力控制阀块、油箱、滤器、监控元件和其他液压附件。

Claims (6)

1.一种液压联轴节试验台架，其特征在于：包括试验台机械结构、测试系统、控制系统，

所述试验台机械结构包括扭矩加载组件、承扭轴系、试验轴系，所述扭矩加载组件连接承扭轴系、试验轴系，用于将扭矩加载组件中的顶推油缸的推力和回拉油缸的拉力做的功转换成承扭轴系、试验轴系和承扭轴系与试验轴系之间的承扭梁的弹性势能；在功-能转换过程中，来验证被试液压联轴节的扭矩传递能力；

所述测试系统连接扭矩加载组件、承扭轴系、试验轴系、被试联轴节，用于分别测量扭矩加载组件的油缸压力、承扭轴系扭矩、被试联轴节轴向和径向进油压力、联轴节与长、短试验轴打滑、联轴节外套行程、联轴节外套膨胀量；

所述控制系统通过电控柜和液压系统连接扭矩加载组件，用于提供油缸动力以及通过电控柜连接测试系统，用于控制测试系统、试验台机械结构和被试联轴节的加载扭矩、位移和变形，保证液压联轴节试验台架的运行安全的同时，验证液压联轴节设计计算的正确性。

2.根据权利要求1所述的液压联轴节试验台架，其特征在于：所述扭矩加载组件包括左支撑架、调整指针、轴承座、扭矩加载花键轴、销、顶推油缸、加扭柄、回拉油缸，左支撑架通过轴承座连接两个扭矩加载花键轴，两个扭矩加载花键轴分别连接多个加扭柄，两侧加扭柄之间通过销连接顶推油缸，并连接回拉油缸。

3.根据权利要求1所述的液压联轴节试验台架，其特征在于：所述承扭轴系包括承扭轴、扭矩承载花键轴，承扭轴一端通过扭矩承载花键轴安装在右支撑架，另一端与扭矩加载花键轴。

4.根据权利要求1所述的液压联轴节试验台架，其特征在于：所述试验轴系包括压板、盘车、调心可移动支架、短试验轴、中间拉紧装置、长试验轴，盘车和调心可移动支架置于右支撑架上，短试验轴一端置于调心可移动支架，另一端通过中间拉紧装置连接长试验轴，长试验轴另一端连接扭矩加载花键轴，且调心后的短试验轴用压板固定在右支撑架上；所述短试验轴与承扭轴之间连接承扭梁。

5.根据权利要求4所述的液压联轴节试验台架，其特征在于：所述盘车由盘车电机带齿轮齿条通过导轨来实现轴向移动，并具有手动和电动两种功能，大大提高台架拆装效率。

6.根据权利要求1所述的液压联轴节试验台架，其特征在于：所述测试系统包括工控机、控制箱、应变测量模块一、二、4-20mA测量模块、I/O模块、位移测量仪以及扭矩传感器C1、压力传感器C2、C3、C4、位移传感器C5、C6、C7、C8、应变片C9，其中，扭矩传感器C1布置在承扭轴5上，压力传感器C2分别布置在顶推油缸16和回拉油缸18上，压力传感器C3、C4分别布置在液压联轴节轴向和径向进油端，位移传感器C5、C7分别布置在液压联轴节与长、短试验轴上，位移传感器C6布置在液压联轴节外套端面上，位移传感器C8布置在液压联轴节外套上；所述扭矩传感器C1通过应变测量模块一连接控制箱，应变片C9通过应变测量模块二连接控制箱，压力传感器C3、C4通过4-20mA测量模块连接控制箱，位移传感器C5、C7通过I/O模块连接控制箱，位移传感器C6、C8通过位移测量仪连接控制箱，且控制箱连接工控机。