一种封闭功率试验台扭矩加载装置的制作方法

本实用新型涉及传动设备领域，尤其涉及一种封闭功率试验台扭矩加载装置。

背景技术：

封闭功率试验台是一种应用于船舶、风电、汽车等多个行业中的试验设备，用于评定机械传动部件及其系统性能以确定传动装置的耐久性、使用寿命、传动效率，或者用于研究各种因素对机械传动部件及其系统性能的影响，如设计水平、制造工艺、材料、转速、润滑条件等因素对机械传动部件及其系统性能的影响。

机械式封闭功率试验台的核心部件是扭矩加载装置，根据扭矩加载装置的工作原理，可分为液压式与机械式两大类。液压式扭矩加载装置对零部件的加工精度要求较高，制造成本较高，需要一套辅助的高压供油系统，维护成本高；相比之下机械式扭矩加载装置的成本低，但由于其结构原理的限制，机械式扭矩加载装置的加载扭矩不能动态调节，不能满足传动系统试验的需求。

综上所述，如何提供一种加载扭矩可调的机械式扭矩加载装置，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种封闭功率试验台扭矩加载装置，可以调节加载扭矩，实现复杂扭矩载荷谱的扭矩加载。

为实现上述目的，本实用新型提供一种封闭功率试验台扭矩加载装置，包括第一减速组件、第二减速组件、设于所述第一减速组件与所述第二减速组件之间的太阳轮以及与所述太阳轮连接、用以驱动所述太阳轮旋转且调节所述太阳轮的转速的控制器；其中，所述第一减速组件与所述第二减速组件的传动比不同、以实现当所述太阳轮旋转时所述第一减速组件和所述第二减速组件向外输出扭矩。

优选地，还包括套设于所述太阳轮、所述第一减速组件和所述第二减速组件，用以供所述太阳轮、所述第一减速组件和所述第二减速组件旋转的连接筒和设于所述太阳轮与所述连接筒之间的转子和定子；所述转子与所述太阳轮固定连接，所述定子与所述连接筒固定连接；所述连接筒的外壁固定有用以与所述控制器的电刷连接、以实现将所述控制器的电流引入所述定子的集流环。

优选地，还包括设置于所述转子与所述太阳轮之间的套筒；所述套筒的内壁与所述太阳轮的中部过盈配合以实现固定连接，所述套筒的外壁与所述转子的内壁过盈配合以实现固定连接。

优选地，所述第一减速组件包括与所述太阳轮啮合旋转的第一行星轮、用以供所述第一行星轮相对于所述太阳轮旋转的第一行星轮轴和用以向外传递扭矩的第一行星架；转动连接于所述第一行星轮外侧的第一摆线轮和转动连接于所述第一行星架外侧的第一针轮；

所述第二减速组件包括与所述太阳轮啮合旋转的第二行星轮、用以供所述第二行星轮相对于所述太阳轮旋转的第二行星轮轴和用以向外传递扭矩的第二行星架；转动连接于所述第二行星轮外侧的第二摆线轮和转动连接于所述第二行星架外侧的第二针轮。

优选地，所述第一针轮和所述第二针轮固定于所述连接筒内且对称分布于所述连接筒的两侧。

优选地，所述第一减速组件还包括与所述第一行星架连接的的第一输出轴，所述第二减速组件还包括与所述第二行星架连接的第二输出轴；还包括设于所述连接筒外侧的箱体，且所述箱体设有两个分别用以供所述第一输出轴和所述第二输出轴穿过的安装孔。

优选地，还包括设于所述第一行星架与所述第一输出轴之间的第一连接法兰和设于所述第二行星架与所述第二输出轴之间的第二连接法兰。

优选地，还包括设于其中一个所述安装孔与所述第一输出轴之间的第一轴承和设于另一所述安装孔与所述第二输出轴之间的第二轴承。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的封闭功率试验台扭矩加载装置将两个传动比不同的减速组件相对设置，以使两个减速组件共用同一个太阳轮，并通过控制器驱动太阳轮旋转，以带动传动比不同的第一减速组件和第二减速组件旋转，进而在第一减速组件和第二减速组件的两端产生扭矩，利用控制器驱动太阳轮以不同的转速和转动方向旋转可调节加载扭矩且能够实现复杂扭矩载荷谱的扭矩加载。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的封闭功率试验台扭矩加载装置的原理图；

图2为本实用新型实施例所提供的封闭功率试验台扭矩加载装置的结构示意图；

其中，

1-箱体、2-第一轴承、3-第一输出轴、4-第一连接法兰、5-第一行星架、6-第一针轮、7-太阳轮、8-集流环、9-连接筒、10-第二针轮、11-第二行星架、12-第二轴承、13-第二输出轴、14-第二行星轮轴、15-第二行星轮、16-左摆线轮、17-右摆线轮、18-第二行星架辅助支撑、19-电刷、20-定子、21-转子、23-控制器、24-第一减速组件、25-第二减速组件、26-第二连接法兰。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本实用新型实施例所提供的封闭功率试验台扭矩加载装置的原理图；图2为本实用新型实施例所提供的封闭功率试验台扭矩加载装置的结构示意图。

本实用新型提供一种封闭功率试验台扭矩加载装置包括第一减速组件24、第二减速组件25、设于第一减速组件24与第二减速组件25之间的太阳轮7以及与太阳轮7连接、用以驱动太阳轮7旋转且调节太阳轮7的转速的控制器23；且第一减速组件24与第二减速组件25的传动比不同、以实现当太阳轮7旋转时第一减速组件24和第二减速组件25向外输出扭矩。

需要说明的是，上述第一减速组件24和第二减速组件25可选用传动比较大的少齿差行星传动结构。无论具体采用哪种传动结构作为第一减速组件24和第二减速组件25，控制器23都需要向第一减速组件24和第二减速组件25的共有的太阳轮7处输入两股动力，合成后从两端的行星架输出。显然，其中一股动力为控制器23作用于太阳轮7的扭矩，另一股动力可根据整个装置的实际连接结构确定。

上述封闭功率试验台扭矩加载装置中的第一减速组件24和第二减速组件25共用同一个太阳轮7，以传动比为i1的第一减速组件24和传动比为i2的第二减速组件25为例，由于两个减速组件的传动比不同，当太阳轮7在控制器23的驱动下旋转θ时，第一减速组件24的输出端转动的角度为θ/i1，第二减速组件25的输出端转动的角度为θ/i2，且i1≠i2，所以第一减速组件24的输出端和第二减速组件25的输出端产生了数值为θ(i1-i2)/i1i2的转角差，因而第一减速组件24的输出端和第二减速组件25的输出端产生了扭矩；结合虚功原理可知，第一减速组件24的输出端和第二减速组件25的输出端产生的扭矩方向相反，大小相同，且数值为控制器23作用于太阳轮7的扭矩T的i1i2/(i1-i2)倍。由于第一减速组件24的输出端和第二减速组件25的输出端对太阳轮7处的扭矩产生的放大倍数与i1i2处于同一个数量级，也就是说，第一减速组件24和第二减速组件25能够将控制器23向太阳轮7输入的小扭矩放大成大扭矩，调节控制器23以改变控制器23施加于太阳轮7上的扭矩能够改变第一减速组件24和第二减速组件25的两输出端产生的扭矩，实现整个装置的扭矩调节。

下面结合附图和实施方式，对本实用新型所提供的封闭功率试验台扭矩加载装置做更进一步的说明。

本申请所提供的封闭功率试验台扭矩加载装置还包括套设于太阳轮7、第一减速组件24和第二减速组件25的连接筒9和设于太阳轮7与连接筒9之间的转子21和定子20；其中，连接筒9安装于太阳轮7、第一减速组件24和第二减速组件25的外侧，且连接筒9与太阳轮7同轴设置，更具体地，连接筒9呈两端敞开的圆筒状，连接筒9的中心轴和太阳轮7的中心轴重合、以便太阳轮7、第一减速组件24和第二减速组件25均能够在连接筒9内旋转；而转子21与太阳轮7固定连接，定子20与连接筒9固定连接；连接筒9的外壁固定有用以与控制器23的电刷19连接、以实现将控制器23的电流引入定子20的集流环8。

转子21安装于太阳轮7，定子20安装于连接筒9，且定子20的集流环8能够与控制器23的电刷19实现转动过程中的接触，因而可将控制器23内的电流引入定子20内，继而通过定子20与转子21的相互作用驱动太阳轮7在连接筒9内旋转。综上，在该实施例中，控制器23通过转子21和定子20之间的相互作用向太阳轮7施加扭矩，改变控制器23的电流能够改变定子20与转子21的转动速度，包括转动速率和转动方向，从而实现装置从静止状态下加载扭矩和从旋转状态下调节扭矩或者卸载扭矩，以实现复杂扭矩载荷谱的扭矩加载。

进一步的，上述封闭功率试验台扭矩加载装置还包括设置于转子21与太阳轮7之间的套筒22；套筒22的内壁与太阳轮7的中部过盈配合以实现固定连接，套筒22的外壁与转子21的内壁过盈配合以实现固定连接。具体来说，由于转子21与太阳轮7的形态差异较大，为了方便将转子21同轴的固定于太阳轮7外，该封闭功率试验台扭矩加载装置还包括套设于转子21与太阳轮7之间的套筒22，显然，套筒22的内径与太阳轮7的直径匹配，套筒22的外径与转子21的内径匹配。考虑到转子21需要与太阳轮7保持相对静止以便由转子21带动太阳轮7旋转，因而套筒22的内外两侧壁可分别与太阳轮7和转子21过盈配合以实现固定连接，当然根据套筒22的材质还可以采用其他的固定连接的方式。

相比之下，定子20与连接筒9的固定方式则相对简单，以一种具体的定子20与连接筒9的固定方式为例，定子绕组可缠绕于连接筒9上，也即将部分连接筒9作为定子铁芯。除此之外，也可将完整的定子20的一部分定子绕组缠绕于连接筒9、以实现前述定子20与连接筒9的固定连接。

上述封闭功率试验台扭矩加载装置的太阳轮7通过转子21和定子20的相互作用，利用控制器23输入的电流驱动太阳轮7旋转，进而由太阳轮7两侧的第一减速组件24和第二减速组件25产生扭矩；具体来说，第一减速组件24包括与太阳轮7啮合旋转的第一行星轮、用以供第一行星轮相对于太阳轮7旋转的第一行星轮轴和用以向外传递扭矩的第一行星架5；转动连接于第一行星轮外侧的第一摆线轮和转动连接于第一行星架5外侧的第一针轮6；第二减速组件25包括与太阳轮7啮合旋转的第二行星轮15、用以供第二行星轮15相对于太阳轮7旋转的第二行星轮轴14和用以向外传递扭矩的第二行星架11；转动连接于第二行星轮15外侧的第二摆线轮和转动连接于第二行星架11外侧的第二针轮10，当太阳轮7旋转时，第一减速组件24中的第一行星轮和第一行星轮轴带动第一行星架5转动，第二减速组件25中的第二行星轮15和第二行星轮轴14带动第二行星架11转动，继而由第一行星架5和第二行星架11向外传递扭矩。

其中，第一摆线轮和第二摆线轮均由两个子摆线轮形成，以第二摆线轮为例，第二摆线轮包括左摆线轮16和右摆线轮17，且左摆线轮16与右摆线轮17沿第二行星轮轴14的轴向并排设置。此外，第一行星轮轴和第一行星架5靠近太阳轮7的一端还设有第一行星架辅助支撑，第二行星轮轴14和第二行星架11靠近太阳轮7的一端还设有第二行星架辅助支撑18。

上述第一减速组件24与太阳轮7形成RV减速器，同理第二减速组件25和太阳轮7也形成RV减速器，也就是说，第一减速组件24和第二减速组件25可由市面上现有的RV减速器进行改装。由于RV减速器具有自锁特性，因而第一减速组件24和第二减速组件25能够将两输出端产生的扭矩闭锁于整个装置内，从而无需控制器23向太阳轮7持续施加扭矩即可确保第一减速组件24和第二减速组件25的两输出端维持恒定的扭矩，节省了能量。

如前所述，控制器23向太阳轮7处同时输入两股动力，经合成后形成两个行星架的扭矩，其中一股动力为定子20与转子21直接作用于太阳轮7上的扭矩，在一种具体实施方式中，另一股动力为连接筒9作用于第一针轮6和第二针轮10上的扭矩，具体来说，第一针轮6和第二针轮10固定于连接筒9内且对称分布于连接筒9的两侧，连接筒9旋转时可带动第一针轮6和第二针轮10同步旋转。综上，控制器23对整个装置输入的动力包括向太阳轮7输入的扭矩和向第一针轮6与第二针轮10输入的扭矩，两种扭矩合成后从第一行星架5和第二行星架11输出。

为了方便将第一行星架5和第二行星架11输出的扭矩传递至被测件，该封闭功率试验台扭矩加载装置的第一减速组件24还包括与第一行星架5连接的第一输出轴3，该封闭功率试验台扭矩加载装置的第二减速组件25还包括与第二行星架11连接的第二输出轴13，相应地，该封闭功率试验台扭矩加载装置还包括设于连接筒9外侧的箱体1，且箱体1设有两个分别用以供第一输出轴3和第二输出轴13穿过的安装孔。显然，第一输出轴3位于第一行星架5远离太阳轮7的一侧，第二输出轴13位于第二行星架11远离太阳轮7的一侧。将该封闭功率试验台扭矩加载装置连接于被测件时，可通过联轴器等零部件将第一输出轴3和第二输出轴13连接至测试系统中。

为了方便连接将第一输出轴3固定于第一行星架5，该封闭功率试验台扭矩加载装置还包括设于第一行星架5与第一输出轴3之间的第一连接法兰4；同理，还包括设于第二行星架11与第二输出轴13之间的第二连接法兰26。

作为优选，箱体1的安装孔与第一输出轴3、第二输出轴13之间还设有轴承，具体来说，其中一个安装孔与第一输出轴3之间设有第一轴承2；另一安装孔与第二输出轴13之间设有第二轴承12，以减少扭矩传递过程中的损耗。

以上对本实用新型所提供的封闭功率试验台扭矩加载装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。