调速装置及具有其的试验机的制作方法

本发明涉及机械设备检测技术领域，具体而言，涉及一种调速装置及具有其的试验机。

背景技术：

现今，旋转工件虽可以用有限元软件等一系列分析工具进行理论计算和强度分析，但是叶轮形状复杂，存在应力集中，材料或加工缺陷等众多不可预知因素，使得理论分析与现实测试存在一定的差距。因此，对叶轮进行超速试验就成为确保其安全可靠的唯一手段。现有传统叶轮超速试验机大多是电机直接驱动或皮带传动，转速一般只能是在10000r/min-25000r/min，但是现今旋转机械中的压气轮、膨胀轮、涡轮、轮盘、叶盘、离心转头等等，大部分转子的工作转速已经超过40000r/min.对一些较高额定工作转速的离心机叶轮而言，进行超速实验受到转速限制。

为了使较高额定工作转速的离心机叶轮可进行超速实验，叶轮超速试验机的最大转速必须超过40000r/min。因此，在进行超速试验时需要采用二级增速机构，而现有油腔内浸满油液，二级增速机构在油腔内转动时受到润滑油的阻力较大，不仅影响了转动速度也大大消耗了电机的功率，不利于提速降耗。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种调速装置及具有其的试验机，以解决现有技术中超速试验机耗能大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种调速装置，包括安装壳体和传动机构，安装壳体具有用于安装传动机构的安装腔，传动机构包括齿轮组件，安装腔包括：第一油腔；第二油腔，齿轮组件设置在第二油腔内；其中，第一油腔与第二油腔连通，第二油腔的侧壁上设有第二进油口，以使油液通过第二进油口进入第二油腔内以向齿轮组件喷油润滑，安装腔上还设有出油口，安装腔内的油液达到预设位置后，出油口排油以使第二油腔内油液不会完全浸没齿轮组件，以减少齿轮组件在转动时受到的阻力。

进一步地，第二进油口为多个，多个第二进油口间隔地设置在第二油腔的侧壁上，以向第二油腔内喷油；其中，出油口设置在第一油腔的侧壁上，以用于将安装腔内的油液排出，第二油腔设置在第一油腔的上方，以使油液由第二进油口进入第二油腔并经第二油腔流向第一油腔，由出油口排出安装腔。

进一步地，齿轮组件包括：主动齿轮，主动齿轮用于与电机的输出轴连接，以使电机驱动主动齿轮转动；从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，以带动从动齿轮转动；其中，主动齿轮和从动齿轮均位于第二油腔内，从动齿轮与叶轮驱动连接，主动齿轮的基准直径大于从动齿轮的基准直径，电机通过齿轮组件与叶轮驱动连接，以实现对叶轮的增速驱动。

进一步地，传动机构还包括：动力输入轮，电机与动力输入轮连接，以带动动力输入轮转动；动力输入轴，动力输入轴包括第一连接部和第二连接部，动力输入轮与第一连接部连接，主动齿轮与第二连接部连接，电机通过动力输入轮带动动力输入轴转动，以驱动动力输入轴带动主动齿轮转动。

进一步地，第一连接部为锥形轴，动力输入轮上设有与锥形轴相配合的锥形孔，锥形轴插入动力输入轮的锥形孔内，锥形轴靠近第二连接部一端的直径大于锥形轴远离第二连接部一端的直径。

进一步地，第一连接部远离第二连接部的一端设有定位件，定位件与动力输入轴连接，以将动力输入轮定位在动力输入轴上。

进一步地，调速装置还包括：芯轴，齿轮组件通过芯轴与叶轮连接，以带动叶轮转动；阻尼器，阻尼器设置在第一油腔内，阻尼器与芯轴连接。

进一步地，阻尼器环绕芯轴设置，以减小芯轴的振动。

进一步地，安装壳体包括阻尼器底盘，阻尼器设置在阻尼器底盘上，调速装置还包括振动传感器，振动传感器设置在阻尼器底盘上，以检测阻尼器底盘的振动大小。

进一步地，安装壳体包括盖板，动力输入轮设置在盖板外侧，调速装置还包括速度传感器，安装壳体上设有传感器支架，速度传感器安装在传感器支架上以通过检测动力输入轮的转动圈数来测量动力输入轮转速。

进一步地，第一油腔的侧壁上设有第一进油口，第一进油口为一个或多个，第一进油口用于向第一油腔内供油。

根据本发明的另一方面，提供了一种试验机，包括驱动装置和调速装置，驱动装置通过调速装置与叶轮驱动连接，以对叶轮进行速度实验，调速装置为上述的调速装置。

应用本发明的技术方案的调速装置包括安装壳体和传动机构，传动机构的齿轮组件设置在安装腔内，安装腔分为两个腔，第一油腔和第二油腔，第二油腔位置高于第一油腔，齿轮组件设置在第二油腔内，润滑油由第二油腔侧壁上的第二进油口喷入，并喷向齿轮啮合的地方进行润滑，第一油腔与第二油腔连通，油液经齿轮组件后流入第一油腔，给第一油腔内的器件供油，本发明的第二油腔的侧壁上设有第二进油口，第二进油口为一个或多个，本发明的安装壳体上还设有出油口，出油口与第二进油口配合以保持第一油腔内浸满油液，而第二油腔内的油液位置不浸没齿轮组件，这样保证齿轮组件在转动过程中不会发生搅油，避免产生较大的阻力，同时第二进油口喷出的油液能有效对齿轮组件进行润滑，解决了现有技术中超速试验机齿轮组件浸没在油液中，转动时发生搅油导致耗能大的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的调速装置的实施例的整体结构示意图；以及

图2示出了本发明的调速装置的实施例的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、安装壳体；11、第一油腔；12、第二油腔；13、第二进油口；14、出油口；15、阻尼器底盘；16、盖板；17、第一进油口；20、阻尼器；30、主动齿轮；40、从动齿轮；50、动力输入轮；60、动力输入轴；61、第一连接部；62、第二连接部；70、定位件；80、芯轴；90、振动传感器；100、传感器支架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种调速装置，请参考体1和图2，调速装置包括安装壳体10和传动机构，安装壳体10具有用于安装传动机构的安装腔，传动机构包括齿轮组件，安装腔包括：第一油腔11，第二油腔12，齿轮组件设置在第二油腔12内；其中，第一油腔11与第二油腔12连通，第二油腔12的侧壁上设有第二进油口13，以使油液从第二进油口13进入第二油腔12内以向齿轮组件喷油润滑，安装腔上还设有出油口14，安装腔内的油液达到预设位置后，出油口14排油以使第二油腔12内油液不会完全浸没齿轮组件，以减少齿轮组件在转动时受到的阻力。

本发明的调速装置包括安装壳体10和传动机构，传动机构的齿轮组件设置在安装腔内，安装腔分为两个腔，第一油腔11和第二油腔12，第二油腔12位置高于第一油腔11，齿轮组件设置在第二油腔12内，润滑油由第二油腔12侧壁上的第二进油口13喷入，并喷向齿轮啮合的地方进行润滑，第一油腔11与第二油腔12连通，油液经齿轮组件后流入第一油腔11，给第一油腔11内的器件供油，本发明的第二油腔12的侧壁上设有第二进油口13，第二进油口13为一个或多个，本发明的安装壳体10上还设有出油口14，出油口14与第二进油口13配合以保持第一油腔11内浸满油液，而第二油腔12内的油液位置不浸没齿轮组件，这样保证齿轮组件在转动过程中不会发生搅油，避免产生较大的阻力，同时第二进油口喷出的油液能有效对齿轮组件进行润滑，解决了现有技术中超速试验机齿轮组件浸没在油液中，转动时发生搅油导致耗能大的问题。

本发明可选的第一种实施例中，通过设置第二进油口13和出油口14的管径大小来控制安装腔内的油液。

本发明可选的第二种实施例中，在安装腔内设置液位感应器，液位感应器根据需要油液的高度进行安装，油液在超过预设位置后，出油口打开进行排油，以维持安装腔内油液的液位高度。

本发明可选的第三种实施例中，在预设位置安装出油口14，安装腔内油液超过出油口14的位置后，油液从出油口14排出。

第二进油口13为多个，多个第二进油口13间隔地设置在第二油腔12的侧壁上，以向第二油腔12内喷油；其中，出油口14设置在第一油腔11的侧壁上，以用于将安装腔内的油液排出；第二油腔12设置在第一油腔11的上方，以使油液由第二进油口13进入第二油腔12并经第二油腔12流向第一油腔11，由出油口14排出安装腔。

如图2所示，本实施例中在第二油腔12的外壁上设有多个第二进油口13，多个第二进油口13可同时向齿轮组件上喷油，以保证润滑和散热效果，本实施例中的出油口14设置在第一油腔11上，第二油腔12设置在第一油腔11的正上方，油液由第二油腔12上的第二进油口13进入安装腔内，在由第一油腔11上的出油口14排出。

齿轮组件包括：主动齿轮30，主动齿轮30用于与电机的输出轴连接，以使电机驱动主动齿轮30转动；从动齿轮40，主动齿轮30与从动齿轮40啮合，以带动从动齿轮40转动；其中，主动齿轮30和从动齿轮40均位于第二油腔12内，从动齿轮40用于与叶轮连接，主动齿轮30的基准直径大于从动齿轮40的基准直径，以使电机通过齿轮组件与叶轮驱动连接，以实现对叶轮的增速驱动。

传动机构还包括：动力输入轮50，电机与动力输入轮50连接，以带动动力输入轮50转动；动力输入轴60，动力输入轴60包括第一连接部61和第二连接部62，动力输入轮50与第一连接部61连接，主动齿轮30与第二连接部62连接，电机通过动力输入轮50带动动力输入轴60转动，以驱动动力输入轴60带动主动齿轮30转动。

如图1和2所示，本实施例中的传动机构包括齿轮组件和带轮组件，带轮组件与齿轮组件驱动连接，电机通过驱动带轮组件来驱动齿轮组件转动，齿轮组件包括主动齿轮30和从动齿轮40，带轮组件包括动力输入轮50，动力输入轮50通过动力输入轴60与齿轮组件连接，带轮组件驱动动力输入轴60转动，动力输入轴60带动主动齿轮30转动，主动齿轮30的基准直径大于从动齿轮40的基准直径从而实现提升转速的目的，具体的基准直径大小比例根据转速比的需要进行设置。

第一连接部61为锥形轴，动力输入轮50上设有与锥形轴相配合的锥形孔，锥形轴插入动力输入轮50的锥形孔内，锥形轴靠近第二连接部62一端的直径大于锥形轴远离第二连接部62一端的直径。

第一连接部61远离第二连接部62的一端设有定位件70，定位件70与动力输入轴60连接，以将动力输入轮50定位在动力输入轴60上。

如图2所示，本实施例中的动力输入轴60一段为锥形轴，一段为圆柱形轴，锥形轴远离圆柱形轴的一端截面直径较小，动力输入轮50具有与锥形轴相匹配的锥形孔，以便于动力输入轮50套设在动力输入轴60的外侧，本实施例中还包括由定位件70，定位件70设置在锥形轴截面较小的一端，定位件70为中间设有孔的盖板，此外锥形轴截面较小的一端还设有螺纹孔，螺钉穿设在定位件70和锥形轴的螺纹孔内从而将定位件70与动力输入轴60进行连接，定位件70、锥形孔和锥形轴结合将动力输入轮50与动力输入轴60连接在一起，从而避免了之前的键连接容易晃动的问题，本实施例的调速装置通过上述设置，解决了动力输入轮50与动力输入轴60转动连接的问题，同时也解决动力输入轮50的轴向定位问题。

调速装置还包括：芯轴80，齿轮组件通过芯轴80与叶轮连接，以带动叶轮转动。

如图2所示，本实施例中的调速装置还设有芯轴80，芯轴80的一端插设在从动齿轮40的中心并随从动齿轮40一起转动，芯轴80的另一端与叶轮进行连接，从而进行超速实验。

调速装置还包括：阻尼器20，阻尼器20设置在第一油腔11内，阻尼器20与芯轴80连接，具体的，阻尼器20环绕芯轴80设置，以减小芯轴80的振动。

本实施例中第一油腔内的器件为阻尼器20，阻尼器20环绕芯轴80的外壁进行设置，以减小芯轴80在转动过程中的晃动。

优选地，本发明中的阻尼器20为橡胶阻尼器。

安装壳体10包括阻尼器底盘15，阻尼器20设置在阻尼器底盘15上，调速装置还包括振动传感器90，振动传感器90设置在阻尼器底盘15上，以检测阻尼器底盘15的振动幅度的大小。

安装壳体10包括盖板16，动力输入轮50设置在盖板16外侧，调速装置还包括速度传感器，安装壳体10上设有传感器支架100，速度传感器安装在传感器支架100上以通过检测动力输入轮50的转动圈数来测量动力输入轮50转速。

如图1和图2所示，本实施例中为了保证调速装置的安全使用，在阻尼器底盘15上设置了振动传感器90，以通过检测阻尼器底盘15的振动来监测传动组件的异常，如果振动过大，振动传感器会发出报警，进而控制关闭电机，停止实验。此外，本实施例中的调速装置上还设有速度传感器，速度传感器设置在传感器支架100上，在动力输入轮50上设有用于速度传感器检测的被检测件，动力输入轮50转动，被检测件随之转动，速度传感器通过检测被检测件来判断动力输入轮50的转动速度，以测量调速装置的输入速度或计算输出速度。

第一油腔11的侧壁上设有第一进油口17，第一进油口17为一个或多个，第一进油口17用于向第一油腔11内供油。

如图2所示，本实施例中的在第一油腔11的侧壁上同样设有第一进油口17，以向第一油腔11内直接供油。

一种试验机，包括驱动装置和调速装置，驱动装置通过调速装置与叶轮驱动连接，以对叶轮进行速度实验，调速装置为上述的调速装置。

本发明的试验机驱动装置采用电机，电机与带轮机构连接，带轮机构与齿轮机构连接，齿轮机构通过芯轴与叶轮连接，从而完成叶轮的超速实验，本发明的试验机还设有专门供油装置，以向调速装置的安装腔内进行供油。

本发明的调速机构，主要组成结构有：安装壳体10、第二进油口13、出油口14、盖板16、从动齿轮轴承端盖、排气管、通气罩、主动齿轮轴承端盖、动力输入轮50、动力输入轮盖、传感器支架100、轴封、高速轴承、轴承隔套、主动齿轮30、从动齿轮40、阻尼器20、小轴封、阻尼器底盘15、阻尼器底座、固定座、芯轴80、振动传感器90、振动传感器支架、振动传感器固定架。

传感器支架100固定在动力输入轮50的正上方，动力输入轮盖与动力输入轮50连接，动力输入轮通过锥形孔与动力输入轴60的锥形轴配合，主动齿轮通过三个高速轴承固定，高速轴承的轴向定位通过主动齿轮轴承端盖固定，主动齿轮与从动齿轮啮合，保证一定的侧隙，从动齿轮40通过两个高速轴承固定，高速轴承的轴向定位通过从动齿轮轴承端盖固定，阻尼器20固定在从动齿轮的正下方，阻尼器20的底面与阻尼器底座连接，阻尼器与阻尼器底座固定在阻尼器底盘15上，固定座连接在阻尼器底盘15的下方，芯轴80从下往上，依次与固定座、阻尼器底座、小轴封、阻尼器、从动齿轮的轴孔配合，芯轴80下方连接实验叶轮及其工装。振动传感器90固定在上振动传感器支架上，振动传感器支架固定在振动传感器固定架上，振动传感器固定架设置在阻尼器底盘15上。另外，通气罩与排气管螺纹连接，排气管固定在盖板16上；第二进油口13与出油口14通过螺纹连接在安装腔的外壁上。

注意明确好设备使用状况为高速旋转的工况，考虑好使用场地安全及噪音隔离，保证装配过程的精密及安全操作，接着就是注意零件的装配连接关系，首先保证第二油腔12和盖板16的轴承安装孔同心度，所以加工第二油腔12和盖板16的轴承安装孔时，需要先用销钉连接好两个零件，一起加工两个零件的轴承安装孔。安装时，应注意先装好阻尼器20、小轴封和阻尼底座；然后将安装好的阻尼座、小轴封和阻尼底座固定在阻尼器底盘15上；其次装第二油腔12上部分的零件高速轴承、主动齿轮30和从动齿轮40，高速轴承采用“背对背”方式安装，盖好盖板16，通过主动齿轮轴承端盖来调节高速轴承的松紧，确保齿轮组件旋转顺畅，且用千分表测量动力输入轴60，跳动在0.02mm以内；将安装腔上下两部分组装一起，调节固定好固定座、振动传感器90、振动传感器支架、振动传感器固定架后，将芯轴80从下往上穿过阻尼器20及从动齿轮40，芯轴80上端与从动齿轮40为六方轴孔配合，用双螺母固定芯轴80后，采用千分表测量芯轴80，跳动在0.03mm以内；最后装好从动齿轮、从动齿轮盖，采用千分表测量从动齿轮外圆中心部位，保证跳动在0.02mm以内。

本发明原理在于，本发明主要采用齿轮增速装置和阻尼器，实现增速功能和减震功能。其中齿轮组件传动比为1/3.05，通过变频器调节电机频率，达到不同输出实验转速，阻尼器采用橡胶阻尼器，减小对叶轮超速试验机的影响，使设备增速阶段受振动干扰减小。

其动作过程如下，前期电机驱动皮带，皮带驱动动力输入轮50，动力输入轮50通过锥形轴孔配合驱动主动齿轮30，主动齿轮30驱动从动齿轮40，从动齿轮40通过六方轴孔配合驱动芯轴80，芯轴80带动实验叶轮及其工装。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、由于采用了本发明的二级增速机构，转速增高，振动减小，本发明相对于传统超速试验机转速增加100％，相同速度下振动减小30％。

2、油腔分上下两层，采用喷油润滑，有效地防止齿轮组件浸油，避免齿轮运行产生“搅油”现象，额外消耗电机的功率；

3、动力输入轴与动力输入轮50采用锥型轴孔配合，实现轴向驱动和轴向定位，又保证动平衡。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。