CN214471747U - 一种测试减速器等效寿命的试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测试减速器等效寿命的试验台，包括固定座以及固定在固定座上的测试装置；所述测试装置包括驱动电机、待测减速器、惯量盘、转矩传感器和角加速传感器，所述驱动电机固定在固定座上，所述待测减速器能够转动的固定在固定座远离驱动电机的一侧，且驱动电机的输出轴与待测减速器的输入端同轴连接，所述待测减速器的输出端与惯量盘中心同轴固定，所述转矩传感器设置在驱动电机的输出轴上，所述角加速传感器设置在惯量盘上。本实用新型的优点在于，本实用新型试验台不仅能够准确计算待测减速器实际运行时间的等效寿命，并且对驱动电机的性能要求并不高，可以模拟冲击等现象的瞬时大转矩工况。

Description

一种测试减速器等效寿命的试验台

技术领域

本实用新型涉及减速器检测台技术领域，具体为一种测试减速器等效寿命的试验台。

背景技术

随着信息化和工业化的不断发展，工业机器人的应用越来越广泛，减速器作为机器人的核心部件，其性能的好坏直接影响到机器人的综合性能，减速器作为高精密传动部件，其传递精度、传动效率、可靠性等在相当程度上直接影响着机器人的功能和寿命。因此对减速器的检测变得尤为重要。而使用寿命作为减速器的一个关键应用指标，是目前制约机器人发展的关键问题。

目前，机器人用减速器疲劳寿命测试装置多为单向连续回转试验台或往复运动的摆臂式试验台，例如中国实用新型专利公开号为CN106950061A公开了一种RV减速器传动效率高精度测试试验台，该实验台为单向连续回转试验台，但单向连续回转试验台不能模拟减速器在机器人等主机上反复启停，往复运动的实际工况；而摆臂式试验台虽可以模拟减速器在机器人等主机上反复启停，往复运动的实际工况，但是其在实际运动时，减速器负载主要分为两部分：惯量负载和重力偏心负载，由于存在重力偏心负载，受力情况较为复杂，等效力矩的计算较为困难，不仅测试周期较长，而且还常常无法准确算出，导致摆臂式试验台无法准确测试减速器的等效寿命。

另外，摆臂式试验台进行减速器疲劳寿命测试时，最大加载转矩一般小于减速器启动停止时的允许转矩，对于更大的加载转矩试验如减速器的冲击试验，则无法适用，其原因是进行冲击试验时，需要在短时间内对减速器施加五倍额定负载，而摆臂式试验台主要负载由惯量盘的偏心负载提供，即要在短时间内试验摆臂的大角度旋转，对驱动电机的转速等性能要求较高，一般驱动电机无法满足此需要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于如何准降低驱动电机性能要求和准确测试减速器的等效寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种测试减速器等效寿命的试验台，包括固定座以及固定在固定座上的测试装置。

所述测试装置包括驱动电机、待测减速器、惯量盘、转矩传感器和角加速传感器，所述驱动电机固定在固定座上，所述待测减速器能够转动的固定在固定座远离驱动电机的一侧，且驱动电机的输出轴与待测减速器的输入端同轴连接，所述待测减速器的输出端与所述惯量盘中心同轴固定，所述转矩传感器设置在驱动电机的输出轴上，所述角加速传感器设置在惯量盘上。

本实用新型试验台在不改变待测减速器失效机理的前提下，通过惯量盘对待测减速器输出端施加载荷，即驱动所述驱动电机从待测减速器输入端驱动待测减速器做正反向加减速运动，使得待测减速器输出端带动惯量盘做往复摆动运动，以此来模拟减速器在机器人等主机上反复启停以及往复运动的实际工况，最后通过对负载工况和运行时间的等效计算，完成减速器的等效寿命测试。

同时，由于待测减速器的输出端与所述惯量盘中心同轴固定，对待测减速器施加的荷载仅包含惯性负载，没有重力偏心负载，受力情况简单，测试周期较短，简化了等效力矩的计算，有助于准确计算待测减速器实际运行时间的等效寿命，并且对于超过待测减速器启动停止时的允许转矩的负载试验，仅可通过改变加载曲线的参数即可实现，对驱动电机的性能要求并不高，因此还可以模拟冲击等现象的瞬时大转矩工况。

另外，还由于待测减速器受到的荷载仅包含惯性负载，没有重力偏心负载，惯量盘旋转到任意位置都可作为起始位置，无需进行零位标定和旋转角度标定，大大节约了试验台的硬件投入成本。

优选地，所述固定座两端对称固定所述测试装置，可互为配重，避免单侧固定座因受力不均而产生倾覆危险。

优选地，所述固定座包括底座、支撑架和安装板，所述底座两端对称固定所述支撑架，所述支撑架上均设置有贯穿支撑架的安装板，所述安装板相对的一侧均固定所述驱动电机，所述安装板相背的一侧均固定有能够转动的待测减速器。

优选地，所述待测减速器通过自定心机构固定能够转动的固定在固定座上，所述自定心机构包括楔形外环、楔形内环和自定心法兰，所述楔形外环内壁呈锥形，所述楔形外环固定在固定座上，所述楔形内环外壁呈锥形，所述楔形内环与楔形外环配合固定在楔形外环内，所述楔形内环内能够转动的套设有所述自定心法兰，所述待测减速器同轴固定在所述自定心法兰，所述驱动电机的输出轴惯穿自定心法兰与待测减速器输出端连接。

由于驱动电机与待测减速器通过自定心机构安装在同一安装板上，有助于保证待测减速器与输入轴系的对中误差，满足待测减速器的安装精度要求，使待测减速器在最优的安装条件下工作，避免因安装不同心而造成的待测减速器轴承磨损加剧，传动效率低下，过早损坏等问题而导致对待测减速器等效寿命的误判。

另外，针对不同规格减速器设计不同的自定心法兰相对于设计不同规格的安装板，制造成本更低，并且安装快捷方便，装配时仅需进行一次待测减速器与自定心法兰的机械止口误差调整，减少了工作量。

优选地，所述惯量盘包括基础惯量盘和辅助惯量盘，所述基础惯量盘与所述待测减速器输出端连接，所述基础惯量盘上还固定多个辅助惯量盘，可以通过改变所述辅助惯量盘的数量来满足不同减速器不同负载工况的加载需求，使得该试验台的适用性强。

优选地，所述辅助惯量盘为圆环，且与基础惯量盘中心轴同轴固定在基础惯量盘上。

优选地，所述待测减速器的输出端通过减速器输出法兰连接所述基础惯量盘。

优选地，所述待测减速器的外壳上还设置有多个温度传感器，用于监测待测减速器在测试时的温度变化，为待测减速器故障预诊断提供判据。

优选地，所述待测减速器的外壳上还设置有振动传感器，用于监测待测减速器的振动信号变化，为待测减速器故障预诊断提供判据。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型试验台在不改变待测减速器失效机理的前提下，通过惯量盘对待测减速器输出端施加载荷，即驱动所述驱动电机从待测减速器输入端驱动待测减速器做正反向加减速运动，使得待测减速器输出端带动惯量盘做往复摆动运动，以此来模拟减速器在机器人等主机上反复启停以及往复运动的实际工况，最后通过对负载工况和运行时间的等效计算，完成减速器的等效寿命测试。

同时，由于待测减速器的输出端与所述惯量盘中心同轴固定，对待测减速器施加的荷载仅包含惯性负载，没有重力偏心负载，受力情况简单，测试周期较短，简化了等效力矩的计算，有助于准确计算待测减速器实际运行时间的等效寿命，并且对于超过待测减速器启动停止时的允许转矩的负载试验，仅可通过改变加载曲线的参数即可实现，对驱动电机的性能要求并不高，因此还可以模拟冲击等现象的瞬时大转矩工况。

另外，还由于待测减速器受到的荷载仅包含惯性负载，没有重力偏心负载，惯量盘旋转到任意位置都可作为起始位置，无需进行零位标定和旋转角度标定，大大节约了试验台的硬件投入成本。

2、由于驱动电机与待测减速器通过自定心机构安装在同一安装板上，有助于保证待测减速器与输入轴系的对中误差，满足待测减速器的安装精度要求，使待测减速器在最优的安装条件下工作，避免因安装不同心而造成的待测减速器轴承磨损加剧，传动效率低下，过早损坏等问题而导致对待测减速器等效寿命的误判。

另外，针对不同规格减速器设计不同的自定心法兰相对于设计不同规格的安装板，制造成本更低，并且安装快捷方便，装配时仅需进行一次待测减速器与自定心法兰的机械止口误差调整，减少了工作量。

3、通过基础惯量盘上设置多个辅助惯量盘，可以通过改变辅助惯量盘的数量来满足不同减速器不同负载工况的加载需求，使得该试验台的适用性强。

4、在待测减速器的外壳上设置温度传感器和震动传感器，用于监测待测减速器在测试时的温度和振动信号的变化，为待测减速器故障预诊断提供判据。

5、该试验台的测试方法不仅能够精确的计算待测减速器已运行时间的等效寿命，还能计算待测减速器实时的传动效率，通过效率的变化来观察待测减速器的退化情况。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种测试减速器等效寿命的试验台的结构示意图；

图2为本实用新型实施例局部剖视图；

图3为图2中A的放大图；

图4为本实用新型实施例惯量盘的爆照图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参阅图1，本实施例公开了一种测试减速器等效寿命的试验台，包括固定座1以及固定在固定座1上的测试装置2。

所述固定座1包括底座11、支撑架12和安装板13，所述底座11两端对称固定所述支撑架12，所述支撑架12上均设置有贯穿支撑架12的安装板13，两个对称的安装板13上对称固定所述测试装置2，通过在固定座1上对称布置测试装置2，可互为配重，避免单侧固定座1因受力不均而产生倾覆危险。

参阅图2和图3，所述测试装置2包括驱动电机21、待测减速器22、自定心机构23、惯量盘24、减速器输出法兰25、转矩传感器26、角加速传感器27、温度传感器28和振动传感器29，所述驱动电机21垂直固定在安装板13相对的一侧上，所述待测减速器22通过自定心机构23能够转动的垂直固定在安装板13相背的一侧上，且驱动电机21的输出轴与待测减速器22的输入端同轴连接，所述待测减速器22的输出端通过减速器输出法兰25与所述惯量盘24中心同轴固定，所述转矩传感器26设置在驱动电机21的输出轴上，所述角加速传感器27设置在惯量盘中心上。

本实用新型试验台在不改变待测减速器22失效机理的前提下，通过惯量盘24对待测减速器22输出端施加载荷，即驱动所述驱动电机21从待测减速器22输入端驱动待测减速器22做正反向加减速运动，使得待测减速器22输出端带动惯量盘24做往复摆动运动，以此来模拟减速器在机器人等主机上反复启停以及往复运动的实际工况，最后通过对负载工况和运行时间的等效计算，完成减速器的疲劳寿命测试。

同时，由于待测减速器22的输出端与所述惯量盘24中心同轴固定，对待测减速器22施加的荷载仅包含惯性负载，没有重力偏心负载，受力情况简单，测试周期较短，简化了等效力矩的计算，有助于准确计算待测减速器22实际运行时间的等效寿命，并且对于超过待测减速器22启动停止时的允许转矩的负载试验，仅可通过改变加载曲线的参数即可实现，对驱动电机21的性能要求并不高，因此还可以模拟冲击等现象的瞬时大转矩工况。

另外，还需要说明的是，摆臂式试验台进行待测减速器22等效寿命测试时，负载主要为惯量负载和重力偏心负载，因此要进行加载运动，需将摆臂运动到一定高度，才能获得重力偏心负载，为保证加载的准确性，摆臂需专门进行零位标定和旋转角度标定，而采用本实用新型试验台由于待测减速器22受到的荷载仅包含惯性负载，没有重力偏心负载，惯量盘24旋转到任意位置都可作为起始位置，无需进行零位标定和旋转角度标定，大大节约了试验台的硬件投入成本。

所述驱动电机21输出轴与待测减速器22输入端采用刚性联轴器刚性连接，与挠性联轴器相比，可避免试验***中引入柔性环节，可保证待测减速器22输入端与驱动电机21输出轴的同步性，减小惯量负载的滞后性。

所述自定心机构23包括楔形外环231、楔形内环232和自定心法兰233，所述楔形外环231内壁呈锥形，所述楔形外环231固定在安装板13上，所述楔形内环232外壁呈锥形，所述楔形内环232靠近待测减速器22的一侧还设有一圈沿口，所述楔形内环232与楔形外环231配合并通过锁紧螺栓(图中未标注)贯穿沿口固定在楔形外环231靠近待测减速器22的一侧，所述楔形内环232内能够转动的套设有所述自定心法兰233，所述待测减速器22同轴固定在所述自定心法兰233上，所述驱动电机21的输出轴惯穿自定心法兰233与待测减速器22输出端连接，由于驱动电机21与待测减速器22通过自定心机构23安装在同一安装板13上，有助于保证待测减速器22与输入轴系的对中误差，满足待测减速器22的安装精度要求，使待测减速器22在最优的安装条件下工作，避免因安装不同心而造成的待测减速器22轴承磨损加剧，传动效率低下，过早损坏等问题而导致对待测减速器22等效寿命的误判。

另外，针对不同规格减速器设计不同的自定心法兰233相对于设计不同规格的安装板13，制造成本更低。具体的，在进行不同规格减速器测试时，若使用不同规格安装板13，则需同时拆除驱动电机21，重新装配时，需要进行驱动电机21与安装板13、待测减速器22与安装板13两次机械止口对中误差调整，而使用不同规格的自定心法兰233，安装板13不变，只需更换自定心法兰233和待测减速器22，驱动电机1和安装板13无需拆除更换，且自定心法兰233通过楔形外环231和楔形内环232的配合安装到安装板13上，可保证二者的同心度，且安装快捷方便，因此装配时仅需进行一次待测减速器22与自定心法兰233的机械止口误差调整，减少了工作量。

参阅图4，所述惯量盘24包括基础惯量盘241和辅助惯量盘242，所述基础惯量盘241通过减速器输出法兰25与所述待测减速器22输出端连接，所述基础惯量盘241上还固定多个辅助惯量盘242，所述辅助惯量盘242为圆环，且与基础惯量盘241中心轴同轴固定在基础惯量盘241上，可以通过改变所述辅助惯量盘242的数量来满足不同减速器不同负载工况的加载需求，使得该试验台的适用性强。

所述待测减速器22的外壳上还设置有多个温度传感器28，在本实施例中，所述温度传感器28为三个磁吸式温度传感器，且均匀分布在待测减速器22的主轴承所在外壳上，用于监测待测减速器22在测试时的温度变化，为待测减速器22故障预诊断提供判据。

所述待测减速器22的外壳上还设置有振动传感器29，在本实施例中，所述振动传感器29为三方向振动传感器，且设置在位于离待测减速器22主轴承承载区最近的外壳底部，用于监测待测减速器22的振动信号变化，为待测减速器故障预诊断提供判据。

本实施例具体测试方法如下步骤：

步骤1：待测减速器安装完成后，驱动所述驱动电机，带动待测减速器以及惯量盘转动，并通过转矩传感器和角加速传感器测得待测减速器输入端转矩T₁和惯量盘的角加速度ε。

步骤2：由于待测减速器的输出端与所述惯量盘中心同轴固定，对待测减速器施加的荷载仅包含惯性负载，没有重力偏心负载，即待测减速器的输出端转矩T＝J·ε，式中：

J—圆形惯量盘的转动惯量；

ε—惯量盘的角加速度；

步骤3：根据等效寿命计算公式计算等效寿命t，即：

式中：

t₀—额定转矩下的设计寿命；

n₀—输出端额定转速；

T₀—输出端额定转矩；

n_m—试验时输出端平均转速；

n_m＝∑t_in_i/∑t_i；

T_m—试验时输出端平均负载转矩；

e—寿命指数；

步骤4：根据传动效率计算公式计算传动效率η，即：

式中：

J—圆形惯量盘的转动惯量；

ε—惯量盘的角加速度；

T₁—待测减速器输入端转矩；

i—待测减速器减速比。

通过上述步骤得知，该试验台的测试方法不仅能够精确的计算待测减速器22已运行时间的等效寿命，还能计算待测减速器22实时的传动效率，通过效率的变化来观察待测减速器22的退化情况。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述实施例仅表示实用新型的实施方式，本实用新型的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。

Claims (9)

1.一种测试减速器等效寿命的试验台，其特征在于：包括固定座以及固定在固定座上的测试装置；

所述测试装置包括驱动电机、待测减速器、惯量盘、转矩传感器和角加速传感器，所述驱动电机固定在固定座上，所述待测减速器能够转动的固定在固定座远离驱动电机的一侧，且驱动电机的输出轴与待测减速器的输入端同轴连接，所述待测减速器的输出端与所述惯量盘中心同轴固定，所述转矩传感器设置在驱动电机的输出轴上，所述角加速传感器设置在惯量盘上。

2.根据权利要求1所述的一种测试减速器等效寿命的试验台，其特征在于：所述固定座两端对称固定所述测试装置。

3.根据权利要求2所述的一种测试减速器等效寿命的试验台，其特征在于：所述固定座包括底座、支撑架和安装板，所述底座两端对称固定所述支撑架，所述支撑架上均设置有贯穿支撑架的安装板，所述安装板相对的一侧均固定所述驱动电机，所述安装板相背的一侧均固定有能够转动的待测减速器。

4.根据权利要求1所述的一种测试减速器等效寿命的试验台，其特征在于：所述待测减速器通过自定心机构固定能够转动的固定在固定座上，所述自定心机构包括楔形外环、楔形内环和自定心法兰，所述楔形外环内壁呈锥形，所述楔形外环固定在固定座上，所述楔形内环外壁呈锥形，所述楔形内环与楔形外环配合固定在楔形外环内，所述楔形内环内能够转动的套设有所述自定心法兰，所述待测减速器同轴固定在所述自定心法兰，所述驱动电机的输出轴惯穿自定心法兰与待测减速器输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种测试减速器等效寿命的试验台，其特征在于：所述惯量盘包括基础惯量盘和辅助惯量盘，所述基础惯量盘与所述待测减速器输出端连接，所述基础惯量盘上还固定多个辅助惯量盘。

6.根据权利要求5所述的一种测试减速器等效寿命的试验台，其特征在于：所述辅助惯量盘为圆环，且与基础惯量盘中心轴同轴固定在基础惯量盘上。

7.根据权利要求5所述的一种测试减速器等效寿命的试验台，其特征在于：所述待测减速器的输出端通过减速器输出法兰连接所述基础惯量盘。

8.根据权利要求1所述的一种测试减速器等效寿命的试验台，其特征在于：所述待测减速器的外壳上还设置有多个温度传感器。

9.根据权利要求1所述的一种测试减速器等效寿命的试验台，其特征在于：所述待测减速器的外壳上还设置有振动传感器。

Images