一種柔性軸測試平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種柔性軸測試平臺，包括固定于臺面上的輸入端設備，其包括在同一輸入端軸線上依次連接的伺服電機、電機連接套、減速器、減速器連接套、傳感器連接套、輸入端傳感器以及輸入端柔性軸連接套；固定于平臺板上的輸出端設備，其包括在同一輸出端軸線上依次連接的磁粉耦合器、磁粉耦合器連接套、傳感器連接套、輸出端傳感器以及輸出端柔性軸連接套；以及計算機控制柜，其分別與所述輸入端設備和所述輸出端設備電連接且通信連接。本發(fā)明可準確地測量柔性軸的傳動效率、扭轉(zhuǎn)角度、最小彎曲半徑、強度極限和壽命等參數(shù)，確定柔性軸的適用范圍和選型依據(jù)，為柔性軸的設計人員、檢查人員以及使用方提供便利。
【專利說明】
一種柔性軸測試平臺
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及柔性軸的性能測試裝置，更具體地涉及一種柔性軸測試平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]在工程領域，剛性軸是指工作轉(zhuǎn)速低于其一階臨界轉(zhuǎn)速的軸，柔性軸是指工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸，其中，軸在第一次出現(xiàn)強烈振動的轉(zhuǎn)速稱為軸的一階臨界轉(zhuǎn)速。通常，轉(zhuǎn)子的軸越是短和粗，其剛性越大，臨界轉(zhuǎn)速越高，工作狀態(tài)不可能達到臨界轉(zhuǎn)速，比如，處理物料量大、轉(zhuǎn)速不高(分離因數(shù)小于1500)的推料式、刮刀式、振動式離心機及其它旋轉(zhuǎn)機械(如栗、通風機等)一般設計成剛性軸；而離心壓縮機、增速機等使用的都是柔性軸。柔性軸的應用范圍十分廣泛，比如扭矩傳遞路徑復雜的工況，空間狹窄的工況，有毒有害、易燃易爆區(qū)域閥門的安全操作問題，以及高空、地下、水中等人力不方便到達的區(qū)域工況中。
[0003]柔性軸的綜合性能指標通常包括:傳遞效率、傳動滯后(扭轉(zhuǎn)角度)、最小彎曲半徑、極限強度以及使用壽命。比如，對于通過在一根軸芯上正反交替的纏繞若干層鋼絲而制成的柔性軸，其性能要求是能夠在相當大的范圍內(nèi)向任意方向彎曲，并傳遞扭矩，其中傳遞效率、最大傳輸扭矩、最小彎曲半徑、極限強度和使用壽命等性能參數(shù)都是柔性軸的重要性能參數(shù)。然而，目前還沒有任何單位或個人開發(fā)出能夠?qū)θ嵝暂S的綜合性能進行測試的裝置，因此也無法對各種柔性軸的性能進行量化測試。這給柔性軸的設計人員、檢查人員以及使用方帶來了諸多不便，既限制了柔性軸的設計、選型和改進，也不利于柔性軸的推廣應用。有鑒于此，確有必要發(fā)明一種能夠?qū)θ嵝暂S的性能進行量化測試的設備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種柔性軸測試平臺，從而提供可測量柔性軸的綜合性能的
目.ο
[0005]本發(fā)明提供的柔性軸測試平臺，包括:固定于臺面上的輸入端設備，輸入端設備包括在同一輸入端軸線上依次連接的伺服電機、電機連接套、減速器、減速器連接套、傳感器連接套、輸入端傳感器以及輸入端柔性軸連接套，其中，該輸入端軸線與伺服電機的輸出軸的延伸方向一致；固定于獨立的平臺板上的輸出端設備，平臺板沿著兩個相互垂直的方向可移動，輸出端設備包括在同一輸出端軸線上依次連接的磁粉耦合器、磁粉耦合器連接套、傳感器連接套、輸出端傳感器以及輸出端柔性軸連接套，其中，該輸出端軸線與磁粉耦合器的輸出軸的延伸方向一致，且與輸入端軸線平行；以及計算機控制柜，計算機控制柜分別與伺服電機和磁粉耦合器電連接；輸入端傳感器和輸出端傳感器還分別與計算機控制柜通信連接。
[0006]伺服電機通過伺服電機固定座固定；減速器的一側(cè)通過電機連接套與伺服電機的輸出軸連接，減速器與電機連接套相對的另一側(cè)設置有減速器連接套；減速器連接套、傳感器連接套以及輸入端柔性軸連接套同時通過輸入端軸承座固定；輸入端軸承座內(nèi)設置有深溝球軸承。
[0007]柔性軸測試平臺還包括平臺架，伺服電機、電機連接套、減速器、減速器連接套、傳感器連接套、輸入端傳感器以及輸入端柔性軸連接套均固定于平臺架上。
[0008]平臺架包括支腿和水平設置的臺面，臺面通過支腿固定于地面上，輸入端設備固定于臺面上。
[0009]柔性軸測試平臺還包括若干個柔性軸支架，柔性軸支架位于輸入端設備和輸出端設備之間，柔性軸支架包括兩根套筒和U型支架，兩根套筒沿豎向固定于底面上，U型支架可活動地安裝入兩根套筒內(nèi)。
[0010]磁粉耦合器通過磁粉耦合器連接套以及傳感器連接套與輸出端傳感器的一側(cè)連接；輸出端傳感器與磁粉耦合器相對的另一側(cè)也通過傳感器連接套與輸出端柔性軸連接套連接。
[0011]磁粉耦合器固定于平臺板上，輸出端傳感器通過輸出端傳感器支架固定于平臺板上，傳感器連接套與磁粉耦合器連接套之間、傳感器連接套與輸出端柔性軸連接套之間分別通過輸出端軸承座固定于平臺板上。
[0012]平臺板的兩側(cè)下方設置有滾輪支架，滾輪支架通過滾輪軸固定滾輪；平臺板的兩端還設置有剎車支架，剎車支架與同側(cè)的滾輪分別卡于兩根相互平行的橫向?qū)к壣?；平臺板的下方還設置有與磁粉耦合器連接的冷卻水箱。
[0013]橫向?qū)к墝膬啥酥g分別通過軌道平臺板固定，軌道平臺板分別通過滾輪和剎車支架卡入兩根相互平行的豎向?qū)к壣稀?br>[0014]豎向?qū)к壍哪┒诉€設置有防脫軌擋板。
[0015]本發(fā)明的柔性軸測試平臺，通過測量輸入端設備和輸出端設備兩端的傳感器信號可準確地測量計算出柔性軸的傳動效率、扭轉(zhuǎn)角度、最小彎曲半徑、強度極限和壽命等性能特征，確定柔性軸的適用范圍和選型依據(jù)，從而為柔性軸的設計人員、檢查人員以及使用方在設計和使用時提供便利，保障工程使用的安全?！靖綀D說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的柔性軸測試平臺的流程示意圖；
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的柔性軸測試平臺的立體示意圖，其中示出了輸入端設備、輸出端設備和輔助設備；
[0018]圖3是根據(jù)圖2的柔性軸測試平臺的輸入設備的立體示意圖，其中示出了部分輔助設備；
[0019]圖4是根據(jù)圖2的柔性軸測試平臺的輸出設備的立體示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明的柔性軸測試平臺的設備功能示意圖?！揪唧w實施方式】
[0021]以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明做進一步說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。
[0022]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的柔性軸測試平臺的流程示意圖，由圖1可知，本發(fā)明的柔性軸測試平臺包括:計算機控制柜80、輸入端設備10以及輸出端設備20,其中，計算機控制柜80分別與輸入端設備10和輸出端設備20電連接，計算機控制柜80通過控制伺服電機而驅(qū)動輸入端設備10,計算機控制柜80通過磁粉耦合器控制輸出端設備20 ;輸入端設備10和輸出端設備20之間連接待測試的柔性軸90,從而使得輸入端設備10與柔性軸 90之間、柔性軸90與輸出端設備20之間可進行機械傳動，比如扭矩等；輸入端設備10和輸出端設備20還分別與計算機控制柜80之間建立通信連接，輸入端設備10和輸出端設備 20分別可將采集的信號傳送至計算機控制柜80進行讀取識別。
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的柔性軸測試平臺的立體示意圖，其中示出了輸入端設備10、輸出端設備20和輔助設備；圖3是根據(jù)圖2的柔性軸測試平臺的輸入設備10 的立體示意圖。由圖2結(jié)合圖3可知，本發(fā)明的柔性軸測試平臺的輸入設備10包括在同一軸線上依次設置的伺服電機11、電機連接套13、減速器14、減速器連接套15、傳感器連接套 17、輸入端傳感器18以及輸入端柔性軸連接套110,其中，該軸線與伺服電機11的輸出軸的延伸方向一致。伺服電機11通過伺服電機固定座12固定于臺面32上，伺服電機11的輸出軸上套設電機連接套13 ;減速器14的一側(cè)通過電機連接套13與伺服電機11的輸出軸連接；減速器14與電機連接套13相對的另一側(cè)設置有減速器連接套15 ;減速器連接套15 同時與傳感器連接套17連接，減速器連接套15和傳感器連接套17同時通過輸入端軸承座 16固定于臺面32上；輸入端傳感器18通過輸入端傳感器支架111固定于臺面32上，輸入端傳感器18的兩側(cè)分別設置傳感器連接套17并且分別與減速器連接套15以及輸入端柔性軸連接套110連接；輸入端柔性軸連接套110還通過輸入端軸承座16固定于臺面32上， 輸入端軸承座16內(nèi)設置有深溝球軸承19從而為輸入端柔性軸連接套110和伺服電機11 之間的機械傳動提供保證；輸入端柔性軸連接套110在測試時與柔性軸90 (如圖1所示) 連接。
[0024]圖3還示出了本發(fā)明的輔助設備，其包括平臺架30，平臺架30包括支腿31和水平設置的臺面32,臺面32通過支腿31固定于地面上。結(jié)合圖2和圖3還可知，輔助設備還包括若干個柔性軸支架40,在圖2和圖3中示出為一個。柔性軸支架40包括兩根套筒41和 U型支架42,兩根套筒41沿豎向固定于地面上，U型支架42可活動的安裝入兩根套筒41內(nèi)并可以根據(jù)需要伸縮至不同高度，從而在測試過程中支撐柔性軸90。需要注意的是，本領域技術(shù)人員可根據(jù)待測柔性軸的不同長度而選擇不同數(shù)量的柔性軸支架40。
[0025]圖4是根據(jù)圖2的柔性軸測試平臺的輸出設備20的立體示意圖。由圖2結(jié)合圖 4可知，本發(fā)明的柔性軸測試平臺的輸出設備20包括在同一軸線上依次連接的磁粉耦合器24、磁粉耦合器連接套25、傳感器連接套27、輸出端傳感器28以及輸出端柔性軸連接套 210,其中，該軸線與磁粉耦合器24的輸出軸以及軸承的延伸方向一致。磁粉耦合器24通過磁粉耦合器連接套25以及傳感器連接套27與輸出端傳感器28的一側(cè)連接；輸出端傳感器28與磁粉耦合器24相對的另一側(cè)也通過傳感器連接套27與輸出端柔性軸連接套210 連接，從而使得待測的柔性軸90可以在測試過程中傳送機械傳動；傳感器連接套27與磁粉耦合器連接套25之間、傳感器連接套27與輸出端柔性軸連接套210之間分別通過輸出端軸承座固定于平臺板21上。
[0026]另外，由圖4結(jié)合圖2還可知，本發(fā)明的輔助設備還包括平臺板21、磁粉耦合器24 固定于平臺板21上，輸出端傳感器28通過輸出端傳感器支架22固定于平臺板21上。平臺板21的兩側(cè)下方設置有相互平行的兩組滾輪212,平臺板21下方連接有滾輪支架213，滾輪212分別通過滾輪軸211固定于滾輪支架213上。平臺板21的兩端還設置有剎車支架23，剎車支架23與同側(cè)的兩個滾輪212分別卡于兩根相互平行的橫向?qū)к?0上，使得平臺板21以及其上的輸出設備20不僅可沿著橫向?qū)к?0運動，運動方向垂直于輸出設備20的軸線的方向，而且剎車支架23可使輸出設備20固定于所需的測試位置。平臺板21的下方還設置有與磁粉耦合器24連接的冷卻水箱26，冷卻水箱26位于兩組滾輪212之間，用于對磁粉耦合器24進行冷卻。再如圖2所示，兩根橫向?qū)к?0對應的兩端之間分別通過軌道平臺板70固定，軌道平臺板70分別通過另一滾輪212和另一剎車支架23卡入兩根相互平行的豎向?qū)к?0上，使得兩根橫向?qū)к?0可整體的在軌道平臺板70的帶動下沿著平行于輸出設備軸線的方向運動，從而使得連接于輸入設備10和輸出設備20之間的待測柔性軸90可以根據(jù)需要設置為不同的測試工位。另外，豎向?qū)к?0的末端還設置有防脫軌擋板61，用于防止軌道平臺板70滑出豎向?qū)к?0之外。
[0027]圖5示出了本發(fā)明的計算機控制柜80與輸入端設備10和輸出端設備20之間的連接關(guān)系，其中，計算機控制柜80中設置有工控機81、伺服電機控制器82、傳感器信號接收器83、電流控制器84以及水栗開關(guān)86，這些部件均為市場可以買到的常用部件，在此不再詳述，下文僅描述其連接關(guān)系。工控機81與伺服電機控制器82連接，從而可以將工控機81的控制信號發(fā)送至伺服電機控制器82，伺服電機控制器82與輸入設備10的伺服電機11連接，從而可將控制信號傳送至伺服電機11以控制伺服電機11的工作，同時伺服電機11可將工作的反饋信號再經(jīng)過伺服電機控制器82反饋至工控機81，從而監(jiān)視伺服電機11的工作狀態(tài)；輸入端傳感器18、輸出端傳感器28分別通過單獨的傳感器信號接收器83與工控機81連接，從而可以將采集到的機械傳動信號反饋至工控機81 ;電流控制器84與輸出設備20的磁粉耦合器24連接，從而可控制磁粉耦合器24的工作；水栗開關(guān)86與磁粉耦合器24中的磁粉耦合器水栗241連接，從而控制水栗啟動以冷卻磁粉耦合器24。本發(fā)明的計算機控制柜便于操作人員實現(xiàn)對所有設備的控制，如電機的轉(zhuǎn)速、磁粉耦合器的扭矩大小、磁粉耦合器冷卻水栗的開關(guān)等等。輸入端傳感器18和輸出端傳感器28可以將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦た貦C，在工控機的顯示屏上可以讀取各種實時數(shù)據(jù)，如輸入端的扭矩和旋轉(zhuǎn)角度、輸出端的扭矩和旋轉(zhuǎn)角度。軟件根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以自動計算出效率和滯后角度，并繪制成曲線圖，還可以導出原始數(shù)據(jù)和曲線圖。
[0028]本發(fā)明在使用時，通過工控機81控制伺服電機11轉(zhuǎn)動，伺服電機11連接減速器14后可以增大輸出力矩，降低輸出速度。減速器14進一步把力矩傳遞給輸入端傳感器18，輸入端傳感器18把實時力矩和轉(zhuǎn)角以模擬信號形式傳送給傳感器信號接收器83。輸入端傳感器18的力矩最終傳遞給輸入端柔性軸連接套10，輸入端柔性軸連接套10再將力矩傳遞至與其連接的各種柔性軸以進行測試。使用時伺服電機11的最大轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，最大扭矩為lON.m，減速器14的減速比為1:130，因此，理論上輸出的最大轉(zhuǎn)速為13轉(zhuǎn)/分，最大扭矩為1300N.m0傳感器信號接收器83的扭矩范圍為0-1000N.m。
[0029]進一步地，柔性軸把力矩傳遞到輸出設備20的輸出端柔性軸連接套210上，輸出端柔性軸連接套210把力矩傳遞給輸出端傳感器28，輸出端傳感器28可以把實時力矩和轉(zhuǎn)角以模擬信號形式傳送給相應的傳感器信號接收器83。輸出端傳感器28的力矩最終傳遞給磁粉耦合器24。磁粉耦合器24通過調(diào)節(jié)電流大小，可以增加和減小磁粉耦合器的阻力，最終抵消柔性軸傳導過來的力矩。磁粉耦合器的阻力范圍為0-1000N.m。輸出端傳感器測得的輸出扭矩與輸入端傳感器測得的輸入扭矩的比值即為柔性軸的傳動效率，輸入端傳感器測得的輸入角度與輸出端傳感器測得的輸出角度之差即為柔性軸的扭轉(zhuǎn)角度度。本發(fā)明的柔性軸測試平臺還可用于測試柔性軸的最小彎曲半徑、強度極限和壽命等性能特性。
[0030]本發(fā)明采用的軟件。僅需滿足柔性軸傳動效率采集計算和柔性軸扭轉(zhuǎn)角度采集計算即可，例如可通過Microsoft Visual Basic編寫而成，在此不再詳述。
[0031]以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護范圍。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種柔性軸測試平臺，其特征在于，所述柔性軸測試平臺包括:固定于臺面上的輸入端設備，所述輸入端設備包括在同一輸入端軸線上依次連接的伺 服電機、電機連接套、減速器、減速器連接套、傳感器連接套、輸入端傳感器以及輸入端柔性 軸連接套，其中，該輸入端軸線與所述伺服電機的輸出軸的延伸方向一致；固定于獨立的平臺板上的輸出端設備，所述平臺板沿著兩個相互垂直的方向可移動， 所述輸出端設備包括在同一輸出端軸線上依次連接的磁粉耦合器、磁粉耦合器連接套、傳 感器連接套、輸出端傳感器以及輸出端柔性軸連接套，其中，該輸出端軸線與所述磁粉耦合 器的輸出軸的延伸方向一致，且與所述輸入端軸線平行；以及計算機控制柜，所述計算機控制柜分別與所述伺服電機和所述磁粉耦合器電連接；所 述輸入端傳感器和所述輸出端傳感器還分別與所述計算機控制柜通信連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性軸測試平臺，其特征在于，所述伺服電機通過伺服電機 固定座固定；所述減速器的一側(cè)通過所述電機連接套與所述伺服電機的輸出軸連接，所述 減速器與所述電機連接套相對的另一側(cè)設置有減速器連接套；所述減速器連接套、傳感器 連接套以及所述輸入端柔性軸連接套同時通過輸入端軸承座固定；輸入端軸承座內(nèi)設置有 深溝球軸承。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性軸測試平臺，其特征在于，所述柔性軸測試平臺還包括 平臺架，所述伺服電機、電機連接套、減速器、減速器連接套、傳感器連接套、輸入端傳感器 以及輸入端柔性軸連接套均固定于所述平臺架上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柔性軸測試平臺，其特征在于，所述平臺架包括支腿和水平 設置的所述臺面，所述臺面通過支腿固定于地面上，所述輸入端設備固定于所述臺面上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性軸測試平臺，其特征在于，所述柔性軸測試平臺還包括 若干個柔性軸支架，所述柔性軸支架位于所述輸入端設備和所述輸出端設備之間，所述柔 性軸支架包括兩根套筒和U型支架，兩根套筒沿豎向固定于底面上，U型支架可活動地安裝 入兩根套筒內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性軸測試平臺，其特征在于，所述磁粉耦合器通過磁粉耦 合器連接套以及傳感器連接套與輸出端傳感器的一側(cè)連接；輸出端傳感器與磁粉耦合器相 對的另一側(cè)也通過傳感器連接套與輸出端柔性軸連接套連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性軸測試平臺，其特征在于，所述磁粉耦合器固定于所述 平臺板上，所述輸出端傳感器通過輸出端傳感器支架固定于平臺板上，傳感器連接套與磁 粉耦合器連接套之間、傳感器連接套與輸出端柔性軸連接套之間分別通過輸出端軸承座固 定于所述平臺板上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性軸測試平臺，其特征在于，所述平臺板的兩側(cè)下方設置 有滾輪支架，所述滾輪支架通過滾輪軸固定滾輪；所述平臺板的兩端還設置有剎車支架，所 述剎車支架與同側(cè)的滾輪分別卡于兩根相互平行的橫向?qū)к壣?；平臺板的下方還設置有與 磁粉耦合器連接的冷卻水箱。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柔性軸測試平臺，其特征在于，所述橫向?qū)к墝膬啥酥?間分別通過軌道平臺板固定，所述軌道平臺板分別通過滾輪和剎車支架卡入兩根相互平行 的豎向?qū)к壣稀?0.根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性軸測試平臺，其特征在于，所述豎向?qū)к壍哪┒诉€設置有防脫軌擋板。
【文檔編號】G01M13/04GK105987816SQ201510486553
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年8月10日
【發(fā)明人】鞏文風, 易永柳
【申請人】上海凱研機械設備有限公司