扭矩试验台的改造及扭矩电测.docx

《扭矩试验台的改造及扭矩电测.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扭矩试验台的改造及扭矩电测.docx（25页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、扭矩试验台的改造及扭矩电测摘要:中国机械传动试验台是用试验方式研究机械传动部分的不同失效形态,并确定其承载能力、传动效能和有关特性的基本技术手段,但长期以来对我国机械传动试验台的研究,基本还停留在传统的人工方法水平上。这些试验台都有一些共同的缺陷:设备智能化程度低下,无法模拟现实工况对所有机械或传动部分产品进行测试,对实验过程的监视和对实验数据的收集与管理均比较困难,且试验精确度低下。尽管近些年来的技术研发已经得到了一定进展,但目前的大部分实验台都还可以实现稳定负荷增加或单纯的程序控制阶梯增加,实际试验成果和现场试验结果仍然有很大的差异。本文中建议改变了机械工程原理实验室原来的齿轮实验台的设计

2、方案,在成本不高的情形下,进一步提高了其测试功能-通过测试联轴器,分离器,带传动系统的效能与寿命,将之变成了一种多功能的机械传动部分实验台。关键词:机械传动;齿轮;联轴器;力矩传感器TheTransformationofTorqueTestRigandTorqueMeasurementAbstract:Mechanicaltransmissionexperimentplatformisabasicdeviceforthestudyofsometypesofmechanicalfailurezthetransmissionefficiency,andtherelatedperformanceof

3、mechanicaltransmissionandthemeasurementoftheloadability.Inourcountry,theabilityofstudyinganddesigningmechanicaltransmissionexperimentplatformisstillatsuchstagethattheexperimentaldeviceisoperatedmanually,leavingsomecommonshortcomingsamongthoseplatforms,suchaslow-automationbecausetheycantsimulaterealw

4、orkingenvironmentaccuratelyduringtestingthemechanicalproducts,andtheaccuracyofacquiringdataislow.Althoughanumberofachievementshavebeenmadeinrecentlyyears,theseplatformscanjustperformwithinvariantloadorwithsimpleskipload.Thereisabiggapbetweenexperimentsandrealworkingenvironment.Thispaperpresentsimpro

5、vedmechanicalprincipleofthelaboratorytestgearprogram,thecostsarelawinthecircumstances,increaseitstestfunctioncanbemeasuredcouplingclutch,beltdriveefficiencyandlifespan,asamultifunctionalmechanicaltransmissiontest.Keyword:MechanicalTransmission;Gear;Coupling;Torquesensor1绪论1.1 课题来源与意义人们出于生活需要,发明创造出不同

6、的设备以实现减少体力劳动和增加生产力的目的。随着时代的前进,机器人也由原来的简易器具演变成为现在多功能、构造十分复杂的现代化设备。小功率的机械传动产晶也具有较普遍的使用范围。这类产品的主要用途与目的,是把其它型式的电能转换为能够直接使用的机械形式,并同时进行规定的运动,以进行一定的调节工作。但由于一切这些功能与目的,都需要借助机器传动装置来实现,所以,机器传动器在这里承担了关键的重要作用。在某种意义上讲,机器传动器特性的优劣直接决定着机械传动部分的综合性能。价值和经济价值。齿轮是所有机械设备上至关重要的传动零部件,对齿轮的各项特性进行检查是确保齿轮安全可靠使用的必要条件。目前,多数齿轮实验台设

7、计都仅仅针对于某一类功能特殊的轮副,尽管专门化可以对实验台的结构设计、试验成本等带来一些便利影响,但功能的单一性仍然约束着试验装置的实际使用效果。因此在此基础上,进行多功能组合式实验台的设计是进一步完善原有齿轮实验台设计的一个十分必要而且可行的措施路径多功能组合式实验台设计可根据机械零部件的工作能力和成果可靠性的基本准则进行加工精度,磨擦损失,强度,刚度,耐热性和抗振性等多种试验手段,在确保评定试验的加工准确度和成果可靠性的前提下,取得了快捷、简单安全的试验效果。为节省投资,并利用这种优势,所以对实验台作了适当改良,以提高测试带传动系统,联轴器,分离器以及其余的机器传动件的效能与寿命的功用,将

8、之变成真实的多用途机器传动系统实验台。1.2 试验平台研究的必要性随着中国机器制造业的蓬勃发展以及科学技术水平的口益提升,对机械传动部分产品的试验方法和测试手段也不断提出了更高的技术需求。虽然传动系统测试台主要是用测试的方式研究机械传动部分的各种失效型式,以及评定其承载能力、驱动效能和相关特性的基本技术手段,但长期以来中国的传动系统测试台的研究方法大体上都还停滞在原有的人工方法技术水平上,大致分类为以机械压力或液压力负载的机械功率流开放型测试台,机械功率流全封闭测试台以及用电能作为载荷的机器电功率流全封闭型测试台。这种实验台或因为节能或由于加载方式而各具特色,但都具有一个共同的缺陷智能化程度低

9、下,很难按照预先设定的实验流程加以睑证,也不能模仿实际工作情况对各类机械设备传动系统商品加以测试,所以测试数据和实际之间总免有一定距离,机械设备传动系统商品测试平台主要采取人工控制方法,对实验流程的监控和实验数据的收集与管理均比较困难且精确度低下,因此不能实现更多参数的自动控制与失效评价。1.3 国内外研究的进展随着中国机器制造业的蓬勃发展以及科学技术水平的日益提升,对机械及传动产品的试验和测试手段也不断提出了更高的需求。目前在国内外最广泛使用的方法是利用实验室台架模拟实验平台。把现场试验结果移至研究室台架进行复现,通过模拟加载保证了负载相互作用的一种随机性,使一个随机过程可以不断地复现。这样

10、就可以使不同的机体能够承受完全相同的随机作用。这无疑将有利于提高实验结果的可靠性。国内在国际同类实验室台架及模拟实验平台的基础上研制了齿轮传动及控制技术实验台。实验台主要优点是通过电液比例控制全液压传动、刹车、加载等控制系统,并由LABVlEW监控系统实施自动操纵和完成数据收集与数据处理。试验台的基本构造是履带式试验台,由汽轮机经传动系统直接驱动车轮在履带上滑动,研究了发动机+液压系统这一负荷式驱动体系在动态载荷下的特性反映。长期以来,对中国的传动试验台的研究大体上还停滞在原有的人工操作方法技术水平上,大致分类为以机器压力或液压力的机械功率流关闭式试验台,和用发动机作为载荷的电功率流关闭式试验

11、台。这些试验台或因为节能或由于设备加载等方面原因而不尽相同，或具有一些共性的缺陷,且智能化程度低下,很难完全按照预先设定的实验流程开展测试,也无法模拟现实情况对不同机器传动系统生产的影响,所以测试结论和现实状况之间也难免有一定差异,这就在较大程度上制约了测试数据对机器传动系统生产的研发、制造过程的直观指导。因此近几年来,人们对其发展所下的功夫也不少。甚至在很大程度上都可认为,近几十年来机械闭式试验台的发展,其实质就是加载装置的发展。根据统计,现今中国国内己经应用证明有效的加载装置多达几十种。常用的加载装置类型虽然很多,但一般按动力学机理可把加载装置分成三大类:极简式加载装置;支反力式加载装置;

12、力矩式加载装置。传动测试平台主要采取人工控制方法烦IJ试过程的监视和测试数据的收集与管理均比较困难且精确度低下,无法进行多参数自动控制与失效评价。所以,国内外相关研究者一直致力于在试验室模拟机械传动部分产品的实际工作,开展机械传动部分产品的寿命试验与性能测试。如从一九八九年开始,德国大众集团、美国GM公司和斯泰尔集团等就在开发有模仿车辆运转情况的传动系统综合实验台,而日本也就在进行用直流电机模仿发电机载荷情况的技术研发,并申报了国家专利。国内目前对这方面的研究尚处在萌芽阶段,开展这方面科研的仍局限于高校,如重庆大学,成都工学院等纷纷成立了机械传动试验台。目前绝大多数实验台都可以完成恒定负荷加载

13、或简易的程序控制阶梯加载,但试验成果和现场试验结果仍然有很大的差异。被设置在操作平台。在设计上使用了二种同样的被试齿轮,一种减慢,一种加快,且转速比相等。如果被测对象的心距不同时,变化的只能是二侧被测齿轮盒的心距,但对整个实验台的驱动路径没有产生影响。该加载方式具有简单安全,操纵简单,能在动态条件下反向负载,装载面积大的优势。2.3.3方案如图2-4显示,该模型采用二台相同轮箱作为模型,并且齿轮箱上的齿轮也相同。在测试平台进行试验,同时在二齿轮盒中间加可检测的靠背轮的连接部分,通过实际的检验知二齿轮盒间的空隙比较大,特别适合一些传动件的检测。图2-4方案三原理图本试验台的优点分析：封闭功率实验

14、台已经在机械制造教学,以及科研工作中获得了普遍的运用,他的最大的优势就是可以用少的能源进行高功率的测试,比如汽车进行一百KW变速器测试时仅需要一点零KW的电源在目前电力严重短缺的状况下,封闭式实验台的优势就变得十分突出了。封闭式实验中的另一个关键部位,就是加载装置。常见的加载装置类型有:液压加载,电动封闭加载,机械式加载等,此二类投入巨大,且结构庞大。如液压加载,就一定要有专用的高压油泵站,各种阀门,管路,旋转油缸等等。而大功率试验还需要更大的油泵站,所以投入也较大。所以在许多场所使用机械加载比较简单投入少,而这种设计就是其机械加载装置-螺旋滚珠型加载装置,它能够在不停车的状况下加载。3关键零

15、部件的设计与计算3.1 齿轮的设计与计算已知的参数电动机最大输出功率P=4KW最大速度n=3000rmin,最大封闭转矩T=400o3.1.1 材料的选择根据实验台的设计要求即可得知,由于二个轮盒结构完全相同,因此所设计的次轮也完全相同,取材质为45钢（调质）坚固性为二百四十HBS,齿数选择二67。3.1.2 按齿面接触强度设计由文献设计计算9公式（10-9a）进行计算,即（3-1）A.确定公式中的参数a）选择载荷系数1.3b）计算齿轮的转矩=400C）由文献29-42得=0.2d）由文献1表10-6=189.8E）根据文献图10-21d的齿轮的接触疲劳强度限值=550F）根据文献中式的十负十

16、三推算应力循环次数N=60njLh=6030001（2830015）=三次g）计算接触疲劳许用应力取故障率的百分之一,安全系数S=I,根据文献式（IO-12）=0.9600=540B.计算a)计算齿轮分度圆直径=200.182mm(3-2)b)计算圆周速度Vv=10.476ms(3-3)C)计算齿宽bb=0.2200.182=53.51d)计算齿宽与齿高之比b/h模数m=200.18267=2.988齿高h=2.25m=6.732bh=7.427e)计算载荷系数根据v=2.8ms动载荷系数=1.12;直齿轮,假设b100.由文献表10-3查得=1.2;根据文献中表十负二C查得,使用系数=1;从表十一.四中查得七级精度.齿轮相对支撑为非对称布置方式时=1.12+0.18(1+0.6)+0.2353