专利名称：高转速变速箱实验台的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测试高速齿轮箱的效率、齿面瞬时温升及疲劳寿命的试验台。更具体地，本发明涉及包括润滑油不同流量、压力作用下齿轮箱的润滑状态，传动效率及齿面不同位置处温升的测试。
背景技术：
随着机械工业的发展和科研水平的不断提高，对机械传动产品的实验与检测手段不断提出了更高的要求。在车辆传动系统中，甚至包括高速重载车辆中，变速箱作为关键部件之一，其工作状态及可靠寿命直接影响着整个传动系统的整体性能，进而影响整个车辆的稳定性、安全性和可靠性。而且在实际使用中，变速箱的传递功率影响着整个车辆在行驶过程中的性能，变速箱的寿命及温升影响着整个系统的使用寿命和安全性。当要对齿轮转速达到IOOOOrpm的高速变速箱进行的测试，就要求实验台有很高的加工与装配精度和十分良好的设备性能，这种实验在一般实验台上，是无法满足实验要求的。不仅如此，在现有技术中，齿轮箱的高速实验和温升实验一般是分开来完成的，不能够在齿轮高速运转的同时，得到在齿轮轮齿表面的实时温升，然而这个参数对于高转速齿轮箱的运转性能十分的重要，缺乏这种实验条件给对高转速齿轮箱的研究带来了很大的难度。因此，一直需要一个用于测试在高速车辆传动中应用的齿轮箱的实验台，所述包括齿轮箱传动效率，齿面瞬时温升及疲劳寿命的测试。
发明内容
针对上述需求，本发明的目的是提供一种接近于工程实际的，同时可测齿轮高转速工况参数及齿轮轮齿表面瞬时温升，同时还可计算齿轮箱在各个工况过程中的瞬时效率以及总的啮合效率，从而可以对整个变速箱的性能进行深入的研究的高转速变速箱实验台。本发明的主要目的是提供了一种用于测试高速齿轮箱效率、寿命及温升的试验台。齿轮实验台采用电封闭式闭环系统，齿轮箱采用背靠背式连接方法，以便使齿轮箱运转平稳，通过两个齿轮箱的对比实验，得到齿轮箱运转过程中的功率损失。该实验台包括:适用于高转速及大功率三相异步变频电机2台，分别为驱动电机和加载电机，驱动电机加载最高转速高达lOOOOrpm，而加载电机加载最高转矩为200N，额定功率为200Kw ;高速联轴器；转矩转速传感器2个，最大转矩为500匪，最高转速为IlOOOrpm ;温度传感器2个，为K-型热电偶，温升范围O 1300° C，误差极限±0.75% ;被试齿轮箱；陪试齿轮箱；润滑系统，包括200L的液压供油泵站和润滑油路等，其中。驱动电机和加载电机分布在实验台的两端，驱动电机通过高速联轴器连接被试齿轮箱输入轴，为小齿轮轴，输入转速在被试齿轮箱内进行升速，而后被试齿轮箱又通过高速联轴器与陪试齿轮箱输入轴连接，在陪试齿轮箱中进行降速，然后再次通过高速联轴器与加载电机相连，带动负载运转。被试齿轮箱和陪试齿轮箱采用背靠背式连接方法。在被试齿轮箱中大齿轮的齿顶和齿根部分分别打孔，直径为2mm，沿小孔安装热电偶并由轴端输出，接到轴端的集流环上，测量齿轮轮齿齿顶和齿根部的温度。液压润滑泵站与两齿轮箱分为四条油路连接，一条回油路，一条冷却油路，另外两条分别用于齿轮箱的轴承和齿轮的润滑。由此，齿轮箱的轴承和齿轮的润滑油流量和压力可以进行单独的调节，因此，在齿轮箱运转过程中，可以分别改变齿轮箱轴承和齿轮润滑油路的流量，测得在不同流量和压力变化的情况下，齿轮箱的效率及齿轮表面的温度。
包含在说明书中且构成说明书的一部分的
了本发明的实施例，并且与以上给出的本发明的总体说明以及以下给出的实施例(多个实施例)的详细说明一起用于解释本发明的原理。其中:图1是包括根据本发明高转速变速箱实验台的整体结构示意图；图2是本发明高转速变速箱实验台中齿轮箱的主视图；图3是本发明高转速变速箱实验台中齿轮箱的俯视图；图4是本发明被试齿轮箱大齿轮首I]视图；图5是本发明被试齿轮箱被试轴剖视图；图6A是本发明陪试齿轮箱内的大齿轮的主视图和侧视图；图6B是本发明陪试齿轮箱内的小齿轮的主视图和俯视图；图7是本发明传动轴上的轴套，当实验台测试非齿轮所造成的功率损失时，用轴套替换传动轴上的齿轮，并在同等工况下进行实验。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。参见图1，本发明包括第一个三相异步变频电机I作为输出电机，输出转速最高达10，OOOrpm，三相异步变频电机I的输出轴通过高速联轴器2与齿轮箱体14的输入轴5相连，在高速联轴器的前端装置有转矩转速传感器3，箱体14内还设置有支撑传动轴的滚子轴承4，输入轴5连接的为被试齿轮对8上的小齿轮，被试齿轮对8的小齿轮和大齿轮啮合平稳，在被试齿轮对8的大齿轮上，在齿轮轮齿根部和顶部分别装置有一个温度传感器7，可以采集轮齿根部和顶部表面的温度信号，被试齿轮箱体14的输出轴6通过高速联轴器3与陪试齿轮箱体11的输入轴9进行连接，输入轴9上面设置有陪试齿轮对10，陪试齿轮箱体11上面设置有支撑传动轴的轴承，陪试齿轮箱11的输出轴通过高速联轴器3与第二个三相异步变频电机12相连，三相异步变频电机12为整个实验台提供负载转矩，负载转矩最高达200Nm。而在两端的转矩转速传感器3上分别通过线束与数据采集系统15相连，将转矩转速传感器3所得到的数据通过数据采集系统15传递到计算机中。齿轮箱11和14又分别通过管路与润滑系统13相连，润滑系统13内包含四条管路:齿轮箱齿轮供油通路、齿轮箱轴承供油通路、齿轮箱回油通路以及冷却通路。本发明在齿轮箱体11和14上分别有一个矩形开口，上用玻璃板覆盖，以便可以观察齿轮在运行过程中齿轮箱的内部形态。在被试轴6的内部有打孔，使得温度传感器线束可以通过该孔将信号传递到接收器上，并将信号采集到计算机中。参照图2为本发明高转速变速箱实验台中齿轮箱的主视图，齿轮箱分为上箱体和下箱体两部分，上箱体两侧分别有一个吊耳。下箱体底座打有螺栓孔，以便齿轮箱与底座相连。在齿轮箱的侧面的底部还有打有一个孔，该孔通过管路与润滑油泵的回油口相连，保证齿轮箱内润滑油液总量的稳定，并且润滑油泵使回流的润滑油液经过冷却系统将油液进行降温，保证油液品质一直处于良好的状态。参照图3为本发明高转速变速箱实验台中齿轮箱上端盖的底视图。图中可见，齿轮箱上端盖有一个轴承润滑管路孔和齿轮润滑管路孔分别连接轴承润滑油路和齿轮润滑油路，油管的另一端则与润滑油泵相连接。参照图4为本发明高转速变速箱实验台被试齿轮箱中大齿轮剖面图，在齿轮径向方向打一个通孔，一边有齿轮轮齿顶端打入另一边有齿轮轮齿齿根打出。在齿轮箱装配过程中，在轮齿齿根和齿顶部分分别安装一个温度传感器，再将温度传感器导线由通孔穿出连接到齿轮箱外部的温度传感器信号接收器中，并由计算机进行采集。参照图5为本发明高转速变速箱实验台被试齿轮箱中被试轴剖面图，有图可见，在轴与齿轮连接部分打一个与被试齿轮孔径相同的通孔，并在被试轴的轴向方向钻一个孔径合适的深孔，一边温度传感器连线能够从孔中传出。参照图6A和图6B分别为本发明高转速变速箱实验台陪试齿轮箱中的大齿轮和小齿轮。作为陪试齿轮，大齿轮和小齿轮在齿厚均要比被试齿轮厚，为了使在高转速变速箱实验台进行测试齿轮寿命的实验时进行对比实验。参照图7为本发明高转速变速箱实验台轴套。返回参照图1，在齿轮箱经过一定时间的磨合平稳之后，将被试齿轮箱中的齿轮取下，更换轴套，此时将实验台启动进入正常工作的工况，根据数据采集系统所得到的信息，并根据有齿轮时同等工况下的参数，即可得到被试齿轮箱齿轮造成的功率损失。
权利要求
1.一种高转速变速箱实验台，包括:三相异步变频电机I和三相异步变频电机12，其分别布置在实验台的两端为试验台提供输出转速和负载转矩；齿轮箱体，分为被试齿轮箱14和陪试齿轮箱11，在实验过程中起到对比实验的作用；高速联轴器2，连接各个电机与齿轮箱；数据采集系统，采集转矩转转速传感器和温度传感器的信号，并将其输入计算机进行分析；润滑系统，包括润滑油泵和润滑管路，为整个实验台提供润滑油并且对正在运转过程中的实验台提供冷却的功能；传感器，包括转矩转速传感器3和温度传感器7，分别采集实验台系统的转矩、转速及温升信号，并输入到数据采集系统中。
2.根据权利要求1所述的高转速变速箱实验台，其特征在于，三相异步变频电机I提供整个实验台的输出转速，而输出转速最高可以达到IOOOOrpm，从而可以测试齿轮箱在高转速工况下的性能参数。
3.根据权利要求1所述的高转速变速箱实验台，其特征在于，两个转矩转速传感器分别布置于输出电机I的输出轴端和加载电机的输出轴端，分别米集速度信号和转矩信号。
4.根据权利要求1所述的高转速变速箱实验台，其特征在于，被试齿轮箱与陪试齿轮箱采用背靠背的方式进行连接，期间采用高速联轴器进行连接，齿轮箱与三相异步电动机之间也是通过高速连轴器进行连接，以保证整个实验台的性能及可靠性。
5.根据权利要求1所述的高转速变速箱实验台，其特征在于被试齿轮箱内的被试齿轮对的齿宽小于陪试齿轮的齿宽；并且被试齿轮对中的大齿轮齿顶部和齿根部分别有个沿齿轮径向方向的通孔，在齿轮运转过程中，将温度传感器安置其中，测试在齿轮箱运转过程中齿轮轮齿的齿顶部和齿根部表面的温度。
6.根据权利要求1所述的高转速变速箱实验台，其特征在与被试齿轮箱内的被试齿轮轴6,沿着被试齿轮轴的轴向法向有一个深孔指向法兰盘端,并且在被试齿轮轴与被试齿轮接触部分有两个与深孔相同的径向通孔，与被试齿轮上的通孔相连，在实验台工作过程中，温度传感器线束通过齿轮内的通孔进入被试齿轮轴的孔内，并由被试齿轮轴的一端穿出，连接到温度采集器。
7.根据权利要求1所述的高转速变速箱实验台，其特征在于被试齿轮箱和陪试齿轮箱的上端盖分别有轴承润滑油路和齿轮润滑油路，两个油路分别对齿轮箱内的轴承和齿轮进行润滑，并由管路与实验台的润滑系统即润滑油泵相连，因此，轴承和齿轮进行独立润滑，并且在实验台工作过程中可以通过分别改变润滑油路的流量，改变齿轮箱内的润滑状态。
全文摘要
本发明提供了一种用于测试高速齿轮箱传动效率、齿面瞬时温升及疲劳寿命的试验台。齿轮实验台采用电封闭式闭环系统，齿轮箱采用背靠背式连接方法，通过两个齿轮箱的对比实验，得到齿轮箱运转过程中的功率损失。该实验台包括适用于高转速及大功率三相异步变频电机2台，转矩转速传感器2个，温度传感器2个，被试齿轮箱；陪试齿轮箱；润滑系统等。针对上述需求，本发明的目的是提供一种接近于工程实际的，同时可测齿轮高转速工况参数及齿轮轮齿表面瞬时温升，同时还可计算齿轮箱在各个工况过程中的瞬时效率以及总的啮合效率，从而可以对整个变速箱的性能进行深入的研究的高转速变速箱实验台。
文档编号G01D21/02GK103207079SQ201310161728
公开日2013年7月17日 申请日期2013年5月6日 优先权日2013年5月6日
发明者胡纪滨, 李岩, 李雪原, 董辉力 申请人:北京理工大学