本實(shí)用新型涉及機(jī)械效率測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種減速器傳動效率測試裝置。

背景技術(shù)：

根據(jù)國內(nèi)外行業(yè)調(diào)查及科技文獻(xiàn)檢索表明，大型閥門的使用，由于啟閉扭矩較大，慾人工啟閉是很困難的，需要匹配機(jī)械減速器以降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，達(dá)到輕松、快捷啟閉閥門，使之接通或截斷流體，對應(yīng)閥門的啟閉扭矩，如何選擇合適的機(jī)械減速器，就必須了解其傳動效率值，但傳統(tǒng)的做法，無論什么型式的減速器，傳動效率值均為計(jì)算而得出，偏差較大，選型時帶有盲目性，往往不是選擇過剩，造成浪費(fèi)，就是選擇不足，不能滿足使用。

實(shí)際影響減速器的傳動效率的部位與因素很多，很復(fù)雜，通過計(jì)算是無法準(zhǔn)確獲得整機(jī)效率的。另外，對于減速器的設(shè)計(jì)、制造、工藝及材料改進(jìn)，都迫切需要了解掌握其主要數(shù)據(jù)——實(shí)際的傳動效率值，因此，測量減速器的機(jī)械傳動效率值，意義重大，要想取得減速器的機(jī)械傳動效率值，必須驅(qū)動減速器的輸入端并對減速器的輸出端加以負(fù)載，測出兩端的實(shí)際扭矩值后，經(jīng)比對，才能得出傳動效率值，即：傳動效率值(％)＝輸入端扭矩值/輸出端扭矩值?？墒侨绾谓鉀Q測試方法和測試設(shè)備，目前國內(nèi)外尚屬空白。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種減速器傳動效率測試裝置，其可測量減速器實(shí)際傳動效率值。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：

該減速器傳動效率測試裝置，包括減速器輸入端扭矩測量機(jī)構(gòu)和減速器輸出端扭矩測量機(jī)構(gòu)以及電控柜，所述減速器輸入端扭矩測量機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)、設(shè)在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸上的扭矩傳感器Ⅰ以及設(shè)在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸端部用于與被測減速器輸入端相連的聯(lián)接軸，所述減速器輸出端扭矩測量機(jī)構(gòu)包括用于與被測減速器輸出端相連的加載機(jī)構(gòu)和設(shè)在被測減速器輸出端的扭矩傳感器Ⅱ，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)和扭矩傳感器Ⅰ以及扭矩傳感器Ⅱ均與電控柜相連。

進(jìn)一步的，所述輸出軸的端部與聯(lián)接軸之間設(shè)有離合器。

所述聯(lián)接軸與被測減速器輸入端之間通過凹凸榫接頭結(jié)構(gòu)相連。

所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有用于采集被測減速器輸入端位移信號的脈沖編碼器Ⅰ，所述減速器輸出端扭矩測量機(jī)構(gòu)中設(shè)有用于采集被測減速器輸出端位移信號的脈沖編碼器Ⅱ。

所述減速器輸入端扭矩測量機(jī)構(gòu)為移動式扭矩測試臺，包括機(jī)架和絲杠，所述機(jī)架底部設(shè)有萬向腳輪，機(jī)架上設(shè)有與絲杠相配合的螺母，絲杠上設(shè)有可移動調(diào)節(jié)的滑板，驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)在滑板上。

所述減速器輸出端扭矩測量機(jī)構(gòu)為固定式扭矩測試臺，包括固定基座，固定基座上設(shè)有用于與被測減速器輸出端相連的傳動軸，扭矩傳感器Ⅱ設(shè)在傳動軸上，加載機(jī)構(gòu)設(shè)在固定基座上，加載機(jī)構(gòu)與傳動軸相連。

所述離合器為電磁離合器。

所述加載機(jī)構(gòu)為液壓加載機(jī)構(gòu)，包括油泵和用于對傳動軸加載的液動執(zhí)行器，油泵與液動執(zhí)行器相連。

所述傳動軸上端設(shè)有便于與被測減速器輸出端相連的三爪接頭。

所述油泵與液動執(zhí)行器之間設(shè)有用于調(diào)節(jié)油壓的調(diào)節(jié)器。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

該測試裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，通過測量減速器輸入端和輸出端的實(shí)際扭矩值，從而測量出減速器實(shí)現(xiàn)傳動效率值，獲得準(zhǔn)確的機(jī)械傳動效率值，對于減速器的設(shè)計(jì)、制造、材料選型、結(jié)構(gòu)、工藝改進(jìn)、與相關(guān)設(shè)備的配套應(yīng)用、選型及節(jié)省能耗意義重大，填補(bǔ)國內(nèi)外空白。

附圖說明

下面對本說明書各幅附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明：

圖1為本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型移動式扭矩測試臺結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型固定式扭矩測試臺結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型液壓系統(tǒng)示意圖。

圖6為本實(shí)用新型液壓系統(tǒng)控制框圖。

圖中：1.電控柜、2.移動式扭矩測試臺、201.機(jī)架、202.萬向腳輪、203.螺母、204.絲杠、205.縱向移動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、206.滑板、207.輸出軸、208.驅(qū)動機(jī)構(gòu)、209.脈沖編碼器Ⅰ、210.扭矩傳感器Ⅰ、211.離合器、212.聯(lián)接軸、213.凸榫接頭、3.固定式扭矩測試臺、301.扭矩傳感器Ⅱ、302.凹榫接頭、303.被測減速器、304.三爪接頭、305.傳動軸、306.液動執(zhí)行器、307.脈沖編碼器Ⅱ、4.液壓系統(tǒng)、401.油箱、402.油泵、403.調(diào)節(jié)器。

具體實(shí)施方式

下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1至圖6所示，該減速器傳動效率測試裝置，包括減速器輸入端扭矩測量機(jī)構(gòu)和減速器輸出端扭矩測量機(jī)構(gòu)以及電控柜1。

減速器輸入端扭矩測量機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)208、設(shè)在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸207上的扭矩傳感器Ⅰ210以及設(shè)在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸端部用于與被測減速器輸入端相連的聯(lián)接軸212。

減速器輸入端扭矩測量機(jī)構(gòu)為移動式扭矩測試臺2，還包括機(jī)架201和絲杠204，機(jī)架201底部設(shè)有萬向腳輪202，機(jī)架上設(shè)有與絲杠相配合的螺母203，螺母為梯形螺母，絲杠204上設(shè)有可移動調(diào)節(jié)的滑板206，絲杠頂部設(shè)有平板，滑板和平板之間設(shè)有用于滑板縱向移動的滑軌，機(jī)架上設(shè)有驅(qū)動滑板移動的縱向移動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)205，縱向移動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為絲桿機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)在滑板上。

減速器輸出端扭矩測量機(jī)構(gòu)包括用于與被測減速器輸出端相連的加載機(jī)構(gòu)和設(shè)在被測減速器303輸出端的扭矩傳感器Ⅱ301，驅(qū)動機(jī)構(gòu)和扭矩傳感器Ⅰ以及扭矩傳感器Ⅱ均與電控柜1相連。

減速器輸出端扭矩測量機(jī)構(gòu)為固定式扭矩測試臺3，還包括固定基座，固定基座上設(shè)有用于與被測減速器輸出端相連的傳動軸305，扭矩傳感器Ⅱ301設(shè)在傳動軸上，加載機(jī)構(gòu)設(shè)在固定基座上，加載機(jī)構(gòu)與傳動軸相連。

加載機(jī)構(gòu)為液壓加載機(jī)構(gòu)，包括油泵402和用于對傳動軸加載的液動執(zhí)行器306，油泵與液動執(zhí)行器相連。傳動軸上端設(shè)有便于與被測減速器輸出端相連的三爪接頭304。油泵402與液動執(zhí)行器306之間設(shè)有用于調(diào)節(jié)油壓的調(diào)節(jié)器403。

驅(qū)動機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有用于采集被測減速器輸入端位移信號的脈沖編碼器Ⅰ209，減速器輸出端扭矩測量機(jī)構(gòu)中設(shè)有用于采集被測減速器輸出端位移信號的脈沖編碼器Ⅱ307。

輸出軸207的端部與聯(lián)接軸212之間設(shè)有離合器211，優(yōu)選的離合器為電磁離合器。聯(lián)接軸與被測減速器輸入端之間通過凹凸榫接頭結(jié)構(gòu)相連，便于連接。

減速器傳動效率測試裝置其適用于測量各種機(jī)械減速器的傳動效率值，被測減速器303可為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、蝸桿蝸輪減速器、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、諧波齒輪減速器等。

該裝置主要由移動式扭矩測試臺、固定式扭矩測試臺、電控柜三大部分構(gòu)成，電控柜中的控制部分由主令裝置、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。采用全工業(yè)級設(shè)計(jì)，完全滿足系統(tǒng)的測試要求，原理見圖6所示。操控主令裝置發(fā)出指令→驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)行→扭矩傳感器/脈沖編碼器→待測減速器→扭矩傳感器/脈沖編碼器，扭矩傳感器的毫伏信號和脈沖編碼器脈沖信號分別傳輸給各自的行程扭矩測試儀，并傳輸給工業(yè)控制器進(jìn)行后續(xù)處理，數(shù)據(jù)處理采用VC++高級語言開發(fā)，SQL Server實(shí)時數(shù)據(jù)庫，CANBUS總線型數(shù)據(jù)鏈路，通訊速率達(dá)10M/s，數(shù)字信號通過串行方式進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)傳輸，經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理。豐富的人機(jī)交互界面，操作簡捷易懂，用戶并可自行定義數(shù)據(jù)報表格式；在整個測試系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理是十分重要的環(huán)節(jié)，它主要具有三項(xiàng)功能即數(shù)據(jù)讀取處理、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)管理。

測試系統(tǒng)具有測試數(shù)據(jù)、扭矩值曲線與開度值(輸出軸位移量)、運(yùn)行時間實(shí)時、對應(yīng)顯示，對實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置計(jì)算和測試結(jié)果的儲存、導(dǎo)出、打印。被測減速器的輸入端和輸出端，均顯示《開度值與扭矩值對應(yīng)曲線圖》，根椐輸入端和輸出端的扭矩值的比對，系統(tǒng)自動計(jì)算傳動效率，并顯示《系統(tǒng)測試界面》含傳動效率值。

其主要技術(shù)指標(biāo)：扭矩測量范圍：500～50000Nm，傳感器測量精度：0.5％，扭矩測量精度：±5％。

移動式扭矩測試臺：

1)減速器須與固定式扭矩測試臺固定連接，因減速器的規(guī)格較多，大小不一，其連接尺寸不同，下端的連接要配置合適的連接盤和連接頭，蝸桿的中心高度，蝸桿與蝸輪的中心距離也是不同的，為了保證該測試臺的凸榫接頭213與減速器蝸桿軸上的凹榫接頭302對接，該測試臺具備X-Y-Z三個方向的移動，以方便對接，使驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動被測減速器，該測試臺的縱向移動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由手輪帶動絲杠及螺母、滑板、驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)X向的移動，四只萬向腳輪(帶制動)實(shí)現(xiàn)Y向的移動，升降機(jī)構(gòu)由手柄轉(zhuǎn)動傘齒輪付、梯形螺母及絲杠而使升降臺及驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Z向的移動。

2)驅(qū)動機(jī)構(gòu)內(nèi)置脈沖編碼器，以采集被測減速器輸入端的位移信號，移動式測試臺輸出軸的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)介輪與脈沖編碼器鏈接，當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)時可輸出兩路相位差90度的脈沖信號，編碼器每旋轉(zhuǎn)一圈，每一路輸出1000個脈沖。因此而取得被測減速器輸入端的位移信號。

3)驅(qū)動機(jī)構(gòu)前置扭矩傳感器，采用應(yīng)變電測技術(shù)。在圓筒壁上粘貼應(yīng)變片組成測量電橋，當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)動使固定連接的扭矩傳感器圓筒壁受扭矩而產(chǎn)生微小變形后，引起電橋電阻值變化，而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮?shí)現(xiàn)被測減速器輸入端的扭矩測量。

4)為了萬向聯(lián)接軸前的凸榫接頭于任意方向都能與減速器蝸桿端的凹榫接頭接合，輸出軸前端配置電磁離合器，無電時，磁軛和銜鐵以及相連的牙齒分離，(銜鐵靠彈簧頂開)，磁軛與輸出軸一體，銜鐵與萬向的聯(lián)接軸一體，故萬向聯(lián)接軸與輸出軸分離。萬向聯(lián)接軸及凸榫接頭處于無約束，可使自由轉(zhuǎn)動，方便與減速器蝸桿端的凹榫接頭接合；當(dāng)對電磁離合器磁軛內(nèi)的線圈通入24VDC的激磁電流產(chǎn)生磁場，使磁軛和銜鐵以及相連的牙齒嚙合，而輸出軸與萬向聯(lián)接軸結(jié)合，則可傳遞轉(zhuǎn)矩至減速器蝸桿端，從而驅(qū)動被測減速器。

固定式扭矩測試臺：

1)在移動式測試臺驅(qū)動被測減速器運(yùn)行，若使被測減速器輸出端產(chǎn)生扭矩，就必須給傳動軸予以阻力即加載，加載力應(yīng)略低于被測減速器的力矩，這樣，將使扭矩傳感器筒壁受扭矩而產(chǎn)生微小變形后，引起應(yīng)變片的電橋電阻值變化，而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮?shí)現(xiàn)被測減速器輸出端的扭矩測量。加載方式采用液動執(zhí)行器，液動執(zhí)行器是以液壓油為動力實(shí)現(xiàn)執(zhí)行動作的。液壓油進(jìn)入油缸，推動撥叉式活塞運(yùn)動，通過撥叉將活塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)為圓盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，圓盤經(jīng)平鍵帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)對被測減速器輸出軸產(chǎn)生反向作用力而測得扭矩值，液動執(zhí)行器使用液壓油驅(qū)動，因?yàn)橐后w的不可壓縮性，液動執(zhí)行器的傳動平穩(wěn)可靠，適用于對傳動要求較高的工作環(huán)境。液動執(zhí)行器的調(diào)節(jié)精度高、響應(yīng)速度快，能實(shí)現(xiàn)高精確度控制。

2)固定式扭矩測試臺的傳動軸配置的脈沖編碼器和扭矩傳感器，其作用是測定被測減速器輸出軸的開度值(位移量)和扭矩值，意義與移動式測試臺所述相同。

加載機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)4：

1)液壓的加載機(jī)構(gòu)主要由油箱401、液壓站、調(diào)節(jié)器403、液動執(zhí)行器等構(gòu)成，液壓站包括：三相電機(jī)、油泵402、溢流閥、電磁換向閥；調(diào)節(jié)器包括：單向閥、節(jié)流閥等。

2)液壓加載機(jī)構(gòu)的工作原理，不同規(guī)格的被測減速器，輸出扭矩也不同，而且，測試減速器輸出端扭矩時，須給予輸出端以阻力即加載，加載力略低于被測減速器的力矩，所以，液動執(zhí)行器的力矩應(yīng)是可調(diào)的，也就是說推動活塞的液壓力應(yīng)是可調(diào)的，測試過程對液動執(zhí)行器的工作有以下要求：

液動執(zhí)行器在油泵和電磁閥不工作時，能被運(yùn)轉(zhuǎn)中的減速器驅(qū)動，除了機(jī)械原本的摩擦力外，應(yīng)無其他阻力，即使油缸有余油，也可從電磁換向閥的H型油道回油箱。液動執(zhí)行器能在整定后的溢流閥系統(tǒng)壓力下運(yùn)行；液動執(zhí)行器能在整定后的溢流閥系統(tǒng)壓力不改變的情況下，經(jīng)調(diào)整節(jié)流閥，可減小系統(tǒng)壓力直至合適。

為了滿足以上要求，液壓加載機(jī)構(gòu)特作如是設(shè)計(jì)：三相電機(jī)帶動油泵，向電磁換向閥供油，旁路有溢流閥，以調(diào)定液壓系統(tǒng)總壓力，起著定壓下的溢流作用和安全保護(hù)作用。連接在液壓主回路上的調(diào)節(jié)器，其由節(jié)流閥與單向閥串聯(lián)組成雙向調(diào)節(jié)回路，兩只節(jié)流閥關(guān)閉時，系統(tǒng)壓力恒定，液動執(zhí)行器在系統(tǒng)壓力下運(yùn)行，當(dāng)節(jié)流閥開啟，液壓油將頂開單向閥從節(jié)流閥回油，系統(tǒng)壓力則下降，如果兩只節(jié)流閥開啟最大，液壓油進(jìn)油與回油互通，油缸呈浮動狀態(tài)，液動執(zhí)行器不動作。

測量具體操作過程為：

1)首先，固定式扭矩測試臺的扭矩傳感器上安裝帶三爪的固定盤，對加載機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)額定壓力進(jìn)行調(diào)定，再按照被測減速器輸出扭矩值的90％，調(diào)整調(diào)節(jié)器，使液動執(zhí)行器兩向的扭矩都達(dá)到該值。

2)卸下帶三爪的固定盤，安裝被測減速器，其輸出端與扭矩傳感器、傳動軸穩(wěn)妥連接，加入移動式測試臺，經(jīng)X-Y-Z位置調(diào)整后，其驅(qū)動機(jī)構(gòu)的凸榫接頭與減速器輸入端凹榫接頭可對接。

3)行程整定，液壓系統(tǒng)不工作，移動式扭矩測試臺的驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動減速器，減速器輸出端關(guān)向運(yùn)行至關(guān)到位狀態(tài)，停機(jī)，采集的最大開度值保留；反向，運(yùn)行至開到位狀態(tài)，停機(jī)，采集的最大開度值保留。

4)行程扭矩測試，液壓加載機(jī)構(gòu)工作，移動式扭矩測試臺的驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動減速器，減速器輸出端關(guān)向運(yùn)行至關(guān)到位狀態(tài)，計(jì)算機(jī)實(shí)時采集減速器輸入端和輸出端的開度值和轉(zhuǎn)矩值，停機(jī)，采集的開度值和轉(zhuǎn)矩值在電控柜的顯示器上實(shí)時顯示并存儲；反向，運(yùn)行至開到位狀態(tài)，停機(jī)，采集的開度值和轉(zhuǎn)矩值在顯示器上實(shí)時顯示并存儲，此過程繪制的曲線橫坐標(biāo)為輸出端開度，縱坐標(biāo)為輸入端扭矩值和輸出端扭矩值兩條曲線。如果測試過程中采集到過扭矩信號，會自動停止并報警顯示：“測試過程中過轉(zhuǎn)矩，請檢查并排除過轉(zhuǎn)矩故障”。

將此過程中測試獲得的三次最大扭矩值錄入測試表格中，計(jì)算機(jī)自動計(jì)算出傳動效率。

上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。