一种齿轮胶合实验无线温度采集装置

1.本实用新型属于齿轮检测技术领域，尤其涉及一种齿轮胶合实验无线温度采集装置。


背景技术：

2.齿轮胶合实验是在按照相关国家标准的前提下，采用散温法或积分温度法的方式对实验齿轮的温度进行监测，获取瞬时齿面的接触温度，以此对实验齿轮的承载能力作出评判，为齿轮的修形提供理论基础，改善齿轮啮合时各对齿间的载荷分配，并减少轮齿间的振动噪声，优化啮合周期内轮齿上所受载荷，改变轮齿上接触温度分布并降低齿面最高接触温度，延长齿轮的使用寿命。
3.现有的齿轮胶合实验温度数据的采集多是采用集流环的方式，一端连接温度传感器一端连接数采设备，温度传感器经过集流环和数采设备连接，数采设备固定放置。例如中国专利文献cn105136322a(cn201510585817.4)公开了一种齿轮齿根温度测量方法，上述专利文献在受测齿轮的齿根两侧边打孔，将热电偶插入孔中，用硅橡胶密封，将引出线通过集流环传输到数据采集系统，用于间接采集啮合齿面的温度。采用集流环虽能实现对齿轮温度数据的获取，但是集流环在运转过程中存在电阻的波动，影响实验结果的准确度，当齿轮转速过高时会导致集流环采集温度信息的稳定度下降，如果要满足齿轮高速运转实验条件，需要采用价格更高的集流环，另外数采设备也只能通过有线的方式和电脑连接，实现温度数据的存储，灵活性较低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种齿轮胶合实验无线温度采集装置，通过在被测齿轮轮齿内埋设温度传感器并将温度采集模块和被测齿轮相对固定设置，利用温度采集模块获取被测齿轮的温度信息，通过无线的方式实时采集被测齿轮的温度数据或者将采集到的被测齿轮的温度数据储存在数据存储单元内，保证了被测齿轮高速运转条件下温度数据的稳定获取，有助于降低实验成本，提高实验灵活性。
5.本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种齿轮胶合实验无线温度采集装置，包括被测齿轮、温度传感器和温度采集模块，所述温度传感器埋设在所述被测齿轮的轮齿内部，所述温度采集模块与被测齿轮相对固定设置，所述温度传感器与温度采集模块电连接，所述温度采集模块用于采集温度传感器监测到的温度信息。
6.本实用新型的有益效果：本实用新型通过在被测齿轮的轮齿内部埋设温度传感器，并将与温度传感器电连接的温度采集模块与被测齿轮相对固定设置，保证温度采集模块与被测齿轮同步运动，不需要与外界设备有线连接，因此不受被测齿轮转速的影响，能够保证稳定的采集被测齿轮的温度信息，相比于现有技术，省去了集流环，同时节约了实验成本。
7.本实用新型的技术方案还有：所述被测齿轮设置有传动轴，所述温度采集模块固
定设置在传动轴上。将温度采集模块固定设置在传动轴上，能够实现温度采集模块与被测齿轮的同步转动。
8.本实用新型的技术方案还有：所述被测齿轮轮齿设置有轮齿端面和轮齿面，所述被测齿轮轮齿在轮齿端面一侧设置有温度传感器安装孔，所述温度传感器设置在温度传感器安装孔内，所述温度传感器安装孔轴线相对于轮齿端面倾斜设置并且偏向于轮齿面一侧。为避免破坏被测齿轮的轮齿齿面并能够测量到被测齿轮的轮齿齿面的温度，温度传感器安装孔从轮齿端面一侧倾斜打入，温度传感器安装孔轴线偏向于轮齿面一侧，保证温度传感器能够更接近轮齿面，保证测量的温度更加准确。
9.本实用新型的技术方案还有：所述被测齿轮轮齿沿轮齿端面中心线设置有一个温度传感器安装孔，所述温度传感器安装孔开口中心位于被测齿轮的节圆上。两齿轮啮合传动时，在两齿轮上有一对相切并作无滑动纯滚动的圆，称为节圆，在节圆处齿轮受力最大，瞬时温度最高，通过在节圆处设置温度传感器，测量的温度值更接近齿轮受力最大时的温度，保证了试验数据更加精准，能够更准确的评判实验齿轮的承载能力，为后期优化啮合周期内轮齿上所受载荷，降低齿面最高接触温度提供数据支持，其中，对于正确安装的标准齿轮分度圆和节圆重合。
10.本实用新型的技术方案还有：所述被测齿轮轮齿沿轮齿端面中心线设置有两个温度传感器安装孔，一个温度传感器安装孔开口中心位于被测齿轮的节圆上，另一个温度传感器安装孔开口中心位于被测齿轮的齿顶圆与节圆之间。由于两个齿轮轮齿啮合时是其中一个齿轮的齿顶侧面先与另一个齿轮的齿面接触，随着两个齿轮的转动，当两个齿轮啮合点位于节点处时，两个齿轮轮齿受力最大，因此，温度测量时，同样需要考虑齿轮啮合整个过程中产生的热量，因此分别在被测齿轮的节圆上和被测齿轮的齿顶圆与节圆之间各设置一个温度传感器，保证测量的温度数据更加精准，能够获取轮齿上的温度分布，为齿轮的修形提供理论基础，以改善齿轮啮合时各对齿间的载荷分配。
11.本实用新型的技术方案还有：所述温度采集模块包括信号处理单元、控制单元和无线通信模块，所述信号处理单元用于对温度传感器监测到的温度信息进行滤波、放大后传送给控制单元，所述控制单元利用无线通信模块将经信号处理单元处理的温度信息通过无线方式传送出去。温度传感器测得的温度信息经过信号处理单元处理后通过无线通信模块传送出去，实现了被测齿轮高速运转条件下温度数据的稳定获取，由于温度信息经过信号处理单元的滤波、放大处理，因此保证了采集的温度信息更加准确。
12.本实用新型的技术方案还有：所述温度采集模块还包括数据存储单元，所述数据存储单元与所述控制单元电连接，所述数据存储单元用于存储经信号处理单元处理的温度信息。当试验环境不适合采用无线的方式发送温度信息时，能够通过数据存储单元对温度数据进行临时的存储。
13.本实用新型的技术方案还有：所述温度采集模块还包括电源模块，所述电源模块用于为信号处理单元、控制单元、无线通信模块和数据存储单元提供电能。通过设置电源模块为信号处理单元、控制单元、无线通信模块和数据存储单元提供电能，保证被测齿轮运转过程中温度采集模块的稳定工作。
附图说明
14.图1为本实用新型所述齿轮胶合实验无线温度采集装置的结构示意图；
15.图2为本实用新型实施例1所述温度传感器的设置方式示意图；
16.图3为本实用新型实施例2所述温度传感器的设置方式示意图；
17.图4为本实用新型所述温度采集模块的结构框图；
18.图中，1被测齿轮；
19.101传动轴、102轮齿端面、103轮齿面、104温度传感器安装孔；
20.2温度传感器、3温度采集模块；
21.301信号处理单元、302控制单元、303无线通信模块、304数据存储单元、305电源模块。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，但本实用新型的实施和保护范围不限于此。
23.实施例1
24.本具体实施方式采用如下技术方案：如图1所示，一种齿轮胶合实验无线温度采集装置，包括被测齿轮1、温度传感器2和温度采集模块3，所述温度传感器2埋设在所述被测齿轮1的轮齿内部，所述温度采集模块3与被测齿轮1相对固定设置，所述温度传感器2与温度采集模块3电连接，所述温度采集模块3用于采集温度传感器2监测到的温度信息。
25.所述被测齿轮1设置有传动轴101，所述温度采集模块3固定设置在传动轴101上，连接所述温度传感器2与温度采集模块3的线束粘贴固定在被测齿轮1和传动轴101上。
26.如图2所示，所述被测齿轮1轮齿设置有轮齿端面102和轮齿面103，所述被测齿轮1轮齿在轮齿端面102一侧设置有一个温度传感器安装孔104，所述温度传感器安装孔104沿轮齿端面102中心线设置并且温度传感器安装孔104开口中心位于被测齿轮1的节圆上，所述温度传感器安装孔104的直径和深度分别为1.5mm、10mm，所述温度传感器2设置在温度传感器安装孔104内，所述温度传感器安装孔104轴线相对于轮齿端面102倾斜设置并且偏向于轮齿面103一侧。由于被测齿轮1轮齿受力最大的位置位于节圆对应的轮齿面103，即此处轮齿面103温度最高，最容易产生胶合，将温度传感器2设置在被测齿轮1的节圆处，能够更准确的测量到被测齿轮1啮合时的最高温度，测量结果更接近齿轮实际运转温度值。
27.如图4所示，所述温度采集模块3包括信号处理单元301、控制单元302和无线通信模块303，所述信号处理单元301用于对温度传感器2监测到的温度信息进行滤波、放大后传送给控制单元302，所述控制单元302利用无线通信模块303将经信号处理单元301处理的温度信息通过无线方式传送出去。
28.如图4所示，所述温度采集模块3还包括数据存储单元304，所述数据存储单元304与所述控制单元302电连接，所述数据存储单元304用于存储经信号处理单元301处理的温度信息。
29.如图4所示，所述温度采集模块3还包括电源模块305，所述电源模块305用于为信号处理单元301、控制单元302、无线通信模块303和数据存储单元304提供电能。
30.所述温度传感器2采用m310热敏电阻传感器，外形尺寸3*1*0.8mm，最高温度测量
范围500℃，随着温度的变化，热敏电阻传感器能够发送温度变化对应的阻值改变。所述信号处理单元301采用电桥电路和放大电路对热敏电阻传感器的输出阻值进行测量并转化为电压信号，同时采用ads8688模拟量采集芯片对电压信号进行采集转换为控制单元302能够识别的数字信号。无线通信模块303选用esp32无线通信模块，该模块同时具备数据处理、通信接口控制和wifi无线通信的功能。
31.所述数据存储单元304采用了容量为128mb的flash存储芯片，通过spi接口和esp32无线通信模块连接。
32.实施例2
33.如图3所示，与实施例1不同之处在于，所述被测齿轮1轮齿沿轮齿端面102中心线设置有两个温度传感器安装孔104，一个温度传感器安装孔104开口中心位于被测齿轮1的节圆上，另一个温度传感器安装孔104开口中心位于被测齿轮1的齿顶圆与节圆之间。通过设置两个温度传感器2，保证采集到的被测齿轮1轮齿啮合的温度更加精确。
34.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，本技术能够有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。