CN109738184B - 一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置，属于齿轮传动技术领域，包括：安装在主试箱内的主试组件、安装在陪试箱内的陪试组件、安装在主试组件和陪试组件之间的扭矩传感器和联轴器、安装在主试箱外的传动轴和数字遥测***；本发明能够实现针对弧齿锥齿轮开展传递误差、接触印痕和齿根应力的低速准静态试验和振动特性、边界温度的高速动态试验，拓宽现有的弧齿锥齿轮试验装置的测试功能和适用范围，且通过采用模块化设计，有效减少更换、装配和调试的时间和成本。

Description

一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置

技术领域

本发明属于齿轮传动技术领域，具体涉及一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置。

背景技术

弧齿锥齿轮具有冲击小、噪音低、承载力高和传动平稳等特点，被广泛应用于高速重载传动***中，开展弧齿锥齿轮的试验研究可为设计、加工和装配提供基础数据，提高弧齿锥齿轮的设计质量。针对弧齿锥齿轮的试验研究包括低速准静态试验和动态试验两个方面，其中，低速准静态试验主要针对静态传递误差、齿面接触印痕和齿根应力开展测试研究，高速动态试验主要针对振动特性和边界温度开展测试研究，现有弧齿锥齿轮试验装置仅针对单一方面开展测试，难以兼顾低速准静态和高速动态两种不同类型试验的需求。另外，现有弧齿锥齿轮试验装置的通用性差，难以适应不同冠顶距下弧齿锥齿轮对的试验需求，且更换、装配和调试的时间长和成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置，能够实现针对弧齿锥齿轮开展传递误差、接触印痕和齿根应力的低速准静态试验和振动特性、边界温度的高速动态试验，拓宽现有的弧齿锥齿轮试验装置的测试功能和适用范围，且通过采用模块化设计，有效减少更换、装配和调试的时间和成本。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置，包括：安装在主试箱内的主试组件、安装在陪试箱内的陪试组件、安装在主试组件和陪试组件之间的扭矩传感器和联轴器、安装在主试箱外的传动轴和数字遥测***；

所述主试组件包括：输入连接盘、主试输入轴、主试输入锥齿轮、主试输出锥齿轮及主试输出轴；主试输入轴的一端与输入连接盘同轴固连，输入连接盘用于与伺服电机连接，伺服电机用于驱动主试输入轴转动；主试输入轴另一端与主试输入锥齿轮同轴固连；主试输出锥齿轮与主试输入锥齿轮啮合，且主试输出锥齿轮与主试输出轴的一端同轴固连；

主试输出轴的另一端通过扭矩传感器与联轴器的一端同轴连接，且扭矩传感器与主试输出轴同轴；

所述陪试组件包括：陪试输入轴、陪试输入锥齿轮、陪试输出锥齿轮、陪试输出轴及输出连接盘；陪试输入轴的一端与联轴器的另一端同轴连接，另一端与陪试输入锥齿轮同轴固连；陪试输出锥齿轮与陪试输入锥齿轮啮合，且陪试输出锥齿轮与陪试输出轴的一端同轴固连，陪试输出轴的另一端与输出连接盘同轴固连，输出连接盘用于与扭矩加载器的一端连接，且扭矩加载器的另一端同轴连接有变频电机，扭矩加载器用于给主试输出轴和陪试输入轴之间提供扭矩，变频电机用于通过扭矩加载器带动输出连接盘转动；所述扭矩传感器用于测量主试输出轴和陪试输入轴之间扭矩，并将测量得到的扭矩值发送给外部的控制终端；

所述传动轴的一端与主试输出轴同轴固连，另一端与数字遥测***同轴连接；

其中，所述主试输入锥齿轮、主试输出锥齿轮、陪试输入锥齿轮、陪试输出锥齿轮均为弧齿锥齿轮；且主试输入锥齿轮与陪试输出锥齿轮完全相同，主试输出锥齿轮和陪试输入锥齿轮完全相同；

进行低速准静态试验时：开展静态传递误差试验时，分别在主试输入轴和传动轴上同轴固定圆光栅，两个圆光栅分别用于测量主试输入轴和传动轴转动的角位移量，进而计算得出静态传递误差；开展齿面接触印痕试验时，在主试箱上安装工业摄像机，工业摄像机用于采集主试输出齿轮的齿面图像；开展齿根应力试验时，在主试输出锥齿轮上安装应变片，并通过导线与数字遥测***电性连接，应变片用于测量主试输出锥齿轮的齿根应力，并发送给数字遥测***，数字遥测***用于将接收到的齿根应力值发送给外部的控制终端；

进行高速动态试验时：开展齿轮边界温度试验时，在主试输出锥齿轮上安装热电偶传感器，并通过导线与数字遥测***电性连接，热电偶传感器用于测量主试输出锥齿轮的温度，并发送给数字遥测***，数字遥测***用于将接收到的温度值发送给外部的控制终端；开展振动特性试验时，在主试输出锥齿轮上安装加速度传感器，并通过导线与数字遥测***电性连接，加速度传感器用于测量主试输出锥齿轮的加速度，并发送给数字遥测***，数字遥测***用于将接收到的加速度值发送给外部的控制终端。

进一步的，所述主试输入锥齿轮通过第一液压胀套与主试输入轴同轴固连；主试输出锥齿轮通过第二液压胀套与主试输出轴同轴固连；陪试输入锥齿轮通过第三液压胀套与陪试输入轴同轴固连；陪试输出锥齿轮通过第四液压胀套与陪试输出轴同轴固连。

进一步的，所述联轴器为膜片联轴器。

进一步的，所述传动轴上加工有轴向的过线孔，与数字遥测***电性连接的导线均穿过传动轴的过线孔。

进一步的，所述传动轴由顺序同轴对接的第一过渡传动轴、第二过渡传动轴和第三过渡传动轴组成。

进一步的，所述主试输入轴和主试输出轴均通过轴承安装在主试箱内，所述陪试输入轴和陪试输出轴均通过轴承安装在陪试箱内。

有益效果：(1)本发明在主试输入轴和第三过渡传动轴上分别同轴固定高精度的圆光栅，可以开展静态传递误差试验，在主试箱上安装姿态调整支架和工业摄像机，可以开展齿面接触印痕试验，在主试输出锥齿轮上安装应变片，可以开展齿根应力试验；实现了低速准静态试验的研究；在主试输出锥齿轮上安装热电偶传感器，可以开展齿轮边界温度试验，在主试输出锥齿轮上安装加速度传感器，可以开展振动特性试验；实现了高速动态试验的研究；拓宽现有的弧齿锥齿轮试验装置的测试功能和适用范围。

(2)本发明通过设有成对的主试箱与陪试箱，适用于功率封闭形式的弧齿锥齿轮试验***，且采用模块化的设计，有效减少了更换、装配和调试时间和成本。

附图说明

图1为本发明的结构组成图；

其中，1-输入连接盘，2-主试输入轴，3-第一液压胀套，4-主试输入锥齿轮，5-主试输出锥齿轮，6-第二液压胀套，7-主试输出轴，8-扭矩传感器，9-膜片联轴器，10-陪试输入轴，11-第三液压胀套，12-陪试输入锥齿轮，13-陪试输出锥齿轮，14-第四液压胀套，15-陪试输出轴，16-输出连接盘，17-第一过渡传动轴，18-第二过渡传动轴，19-第三过渡传动轴，20-数字遥测***。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置，参见附图1，包括：安装在主试箱内的主试组件、安装在陪试箱内的陪试组件、安装在主试组件和陪试组件之间的扭矩传感器8和膜片联轴器9、安装在主试箱外的传动轴和数字遥测***20；

所述主试组件包括：输入连接盘1、主试输入轴2、第一液压胀套3、主试输入锥齿轮4、主试输出锥齿轮5、第二液压胀套6及主试输出轴7；

主试输入轴2通过轴承安装在主试箱内，其一端通过螺栓与输入连接盘1同轴固连，输入连接盘1与伺服电机连接，伺服电机用于驱动主试输入轴2转动；主试输入轴2另一端通过第一液压胀套3与主试输入锥齿轮4同轴固连；主试输出锥齿轮5与主试输入锥齿轮4啮合，且主试输出锥齿轮5通过第二液压胀套6与主试输出轴7的一端同轴固连；

主试输出轴7的另一端通过扭矩传感器8与膜片联轴器9的一端同轴连接，且扭矩传感器8与主试输出轴7同轴；其中，主试输出轴7通过轴承安装在主试箱内；

所述陪试组件包括：陪试输入轴10、第三液压胀套11、陪试输入锥齿轮12、陪试输出锥齿轮13、第四液压胀套14、陪试输出轴15及输出连接盘16；

陪试输入轴10通过轴承安装在陪试箱内，其一端与膜片联轴器9的另一端同轴连接，另一端通过第三液压胀套11与陪试输入锥齿轮12同轴固连；陪试输出锥齿轮13与陪试输入锥齿轮12啮合，且陪试输出锥齿轮13通过第四液压胀套14与陪试输出轴15的一端同轴固连，陪试输出轴15的另一端通过螺栓与输出连接盘16同轴固连，输出连接盘16与扭矩加载器的一端连接，且扭矩加载器的另一端同轴连接有变频电机，扭矩加载器用于给主试输出轴7和陪试输入轴10之间提供扭矩，变频电机用于通过扭矩加载器带动输出连接盘16转动；所述扭矩传感器8用于测量主试输出轴7和陪试输入轴10之间扭矩，并将测量得到的扭矩值发送给外部的控制终端；其中，陪试输出轴15通过轴承安装在陪试箱内；

所述传动轴由顺序同轴对接的第一过渡传动轴17、第二过渡传动轴18和第三过渡传动轴19组成，传动轴采用分体式结构，便于安装；且第一过渡传动轴17、第二过渡传动轴18和第三过渡传动轴19上均设有轴向的过线孔，三个过线孔相通；第一过渡传动轴17与主试输出轴7同轴固连；第三过渡传动轴19与数字遥测***20同轴连接；数字遥测***20通过导线与主试输出锥齿轮5上安装的应变片、热电偶传感器或加速度传感器电性连接，用于接收应变片发送齿根应力值、热电偶传感器发送的温度值或加速度传感器发送的加速度值，并将接收到的信息发送给外部的控制终端；数字遥测***20可随主试输出轴7转动，防止数字遥测***20与应变片、热电偶传感器或加速度传感器之间的导线扭曲；所述导线穿过传动轴的过线孔；

其中，所述主试输入锥齿轮4、主试输出锥齿轮5、陪试输入锥齿轮12、陪试输出锥齿轮13均为弧齿锥齿轮；且主试输入锥齿轮4与陪试输出锥齿轮13完全相同，主试输出锥齿轮5和陪试输入锥齿轮12完全相同；第一液压胀套3、第二液压胀套6、第三液压胀套11和第四液压胀套14用于在更换弧齿锥齿轮时，可适应不同冠顶距的弧齿锥齿轮。

进行低速准静态试验时：(1)开展静态传递误差试验时，分别在主试输入轴2和第三过渡传动轴19上通过胀紧螺母同轴固定高精度的圆光栅，两个圆光栅分别用于测量主试输入轴2和第三过渡传动轴19转动的角位移量，进而计算得出静态传递误差；(2)开展齿面接触印痕试验时，在主试箱上安装姿态调整支架和工业摄像机，工业摄像机用于采集主试输出锥齿轮5的齿面图像，姿态调整支架用于调整工业摄像机的姿态，使其镜头对准主试输出锥齿轮5的齿面；(3)开展齿根应力试验时，在主试输出锥齿轮5上安装应变片，并通过位于传动轴的过线孔内的导线与数字遥测***20电性连接，应变片用于测量主试输出锥齿轮5的齿根应力，并发送给数字遥测***20，数字遥测***20用于将接收到的齿根应力值发送给外部的控制终端；

进行高速动态试验时：(1)开展齿轮边界温度试验时，在主试输出锥齿轮5上安装热电偶传感器，并通过位于传动轴的过线孔内的导线与数字遥测***20电性连接，热电偶传感器用于测量主试输出锥齿轮5的温度，并发送给数字遥测***20，数字遥测***20用于将接收到的温度值发送给外部的控制终端；(2)开展振动特性试验时，在主试输出锥齿轮5上安装加速度传感器，并通过位于传动轴的过线孔内的导线与数字遥测***20电性连接，加速度速度传感器用于测量主试输出锥齿轮5的加速度，并发送给数字遥测***20，数字遥测***20用于将接收到的加速度值发送给外部的控制终端。

工作原理：进行低速准静态试验时，伺服电机工作，变频电机不工作，伺服电机通过输入连接盘1驱动主试输入轴2转动，进而带动主试输入锥齿轮4转动，主试输入锥齿轮4带动与其啮合的主试输出锥齿轮5转动；

主试输出锥齿轮5通过传动轴带动数字遥测***20转动；同时，主试输出锥齿轮5通过膜片联轴器9带动陪试输入锥齿轮12转动，陪试输入锥齿轮12带动与其啮合的陪试输出锥齿轮13转动，进而带动陪试输出轴15转动，且陪试输出轴15的转速与主试输入轴2的转速相同；同时，扭矩加载器通过输出连接盘16给主试输出轴7和陪试输入轴10之间提供扭矩；该扭矩通过扭矩传感器8测量得到。

进行高速动态试验时，伺服电机不工作，变频电机工作，变频电机通过扭矩加载器带动输出连接盘16转动，输出连接盘16驱动陪试输出轴15转动；进而带动陪试输出锥齿轮13转动，陪试输出锥齿轮13带动与其啮合的陪试输入锥齿轮12转动；进而通过膜片联轴器9带动主试输出锥齿轮5转动；

主试输出锥齿轮5通过传动轴带动数字遥测***20转动；同时，主试输出锥齿轮5通过主试输入锥齿轮4带动主试输入轴2转动，且主试输入轴2的转速与陪试输出轴15的转速相同；同时，扭矩加载器通过输出连接盘16给主试输出轴7和陪试输入轴10之间提供扭矩；该扭矩通过扭矩传感器8测量得到。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置，包括：安装在主试箱内的主试组件、安装在陪试箱内的陪试组件、安装在主试组件和陪试组件之间的扭矩传感器(8)和联轴器；

所述主试组件包括：输入连接盘(1)、主试输入轴(2)、主试输入锥齿轮(4)、主试输出锥齿轮(5)及主试输出轴(7)；主试输入轴(2)的一端与输入连接盘(1)同轴固连，输入连接盘(1)用于与伺服电机连接，伺服电机用于驱动主试输入轴(2)转动；主试输入轴(2)另一端与主试输入锥齿轮(4)同轴固连；主试输出锥齿轮(5)与主试输入锥齿轮(4)啮合，且主试输出锥齿轮(5)与主试输出轴(7)的一端同轴固连；

主试输出轴(7)的另一端通过扭矩传感器(8)与联轴器的一端同轴连接，且扭矩传感器(8)与主试输出轴(7)同轴；

所述陪试组件包括：陪试输入轴(10)、陪试输入锥齿轮(12)、陪试输出锥齿轮(13)、陪试输出轴(15)及输出连接盘(16)；陪试输入轴(10)的一端与联轴器的另一端同轴连接，另一端与陪试输入锥齿轮(12)同轴固连；陪试输出锥齿轮(13)与陪试输入锥齿轮(12)啮合，且陪试输出锥齿轮(13)与陪试输出轴(15)的一端同轴固连，陪试输出轴(15)的另一端与输出连接盘(16)同轴固连，输出连接盘(16)用于与扭矩加载器的一端连接，且扭矩加载器的另一端同轴连接有变频电机，扭矩加载器用于给主试输出轴(7)和陪试输入轴(10)之间提供扭矩，变频电机用于通过扭矩加载器带动输出连接盘(16)转动；所述扭矩传感器(8)用于测量主试输出轴(7)和陪试输入轴(10)之间扭矩，并将测量得到的扭矩值发送给外部的控制终端；

其中，所述主试输入锥齿轮(4)、主试输出锥齿轮(5)、陪试输入锥齿轮(12)、陪试输出锥齿轮(13)均为弧齿锥齿轮；

其特征在于，还包括：安装在主试箱外的传动轴和数字遥测***(20)；

所述传动轴的一端与主试输出轴(7)同轴固连，另一端与数字遥测***(20)同轴连接；

所述主试输入锥齿轮(4)与陪试输出锥齿轮(13)完全相同，主试输出锥齿轮(5)和陪试输入锥齿轮(12)完全相同；

进行低速准静态试验时：开展静态传递误差试验时，分别在主试输入轴(2)和传动轴上同轴固定圆光栅，两个圆光栅分别用于测量主试输入轴(2)和传动轴转动的角位移量，进而计算得出静态传递误差；开展齿面接触印痕试验时，在主试箱上安装工业摄像机，工业摄像机用于采集主试输出齿轮(5)的齿面图像；开展齿根应力试验时，在主试输出锥齿轮(5)上安装应变片，并通过导线与数字遥测***(20)电性连接，应变片用于测量主试输出锥齿轮(5)的齿根应力，并发送给数字遥测***(20)，数字遥测***(20)用于将接收到的齿根应力值发送给外部的控制终端；

进行高速动态试验时：开展齿轮边界温度试验时，在主试输出锥齿轮(5)上安装热电偶传感器，并通过导线与数字遥测***(20)电性连接，热电偶传感器用于测量主试输出锥齿轮(5)的温度，并发送给数字遥测***(20)，数字遥测***(20)用于将接收到的温度值发送给外部的控制终端；开展振动特性试验时，在主试输出锥齿轮(5)上安装加速度传感器，并通过导线与数字遥测***(20)电性连接，加速度传感器用于测量主试输出锥齿轮(5)的加速度，并发送给数字遥测***(20)，数字遥测***(20)用于将接收到的加速度值发送给外部的控制终端。

2.如权利要求1所述的一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置，其特征在于，所述主试输入锥齿轮(4)通过第一液压胀套(3)与主试输入轴(2)同轴固连；主试输出锥齿轮(5)通过第二液压胀套(6)与主试输出轴(7)同轴固连；陪试输入锥齿轮(12)通过第三液压胀套(11)与陪试输入轴(10)同轴固连；陪试输出锥齿轮(13)通过第四液压胀套(14)与陪试输出轴(15)同轴固连。

3.如权利要求1所述的一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置，其特征在于，所述联轴器为膜片联轴器(9)。

4.如权利要求1所述的一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置，其特征在于，所述传动轴上加工有轴向的过线孔，与数字遥测***(20)电性连接的导线均穿过传动轴的过线孔。

5.如权利要求1所述的一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置，其特征在于，所述传动轴由顺序同轴对接的第一过渡传动轴(17)、第二过渡传动轴(18)和第三过渡传动轴(19)组成。

6.如权利要求1所述的一种用于动态和准静态试验的弧齿锥齿轮综合试验装置，其特征在于，所述主试输入轴(2)和主试输出轴(7)均通过轴承安装在主试箱内，所述陪试输入轴(10)和陪试输出轴(15)均通过轴承安装在陪试箱内。

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