本发明专利技术公开了一种减速器用机电式动态加载装置，其特征在于，包括设置在电机支架上一个自带旋转编码器的伺服电机，该伺服电机与设置在第一支架上的调速装置的输入端轴向连接，调速装置的输出端与负载缓冲器的一端轴向连接，负载缓冲器的另一端通过一个连接结构与设置在第二支架内侧的角度编码器轴向连接；所述电机支架、第一支架和第二支架，分别与底板固联；所述连接结构伸出第二支架外侧的部分与被测减速器连接后即可实现对被测减速器扭转动态加载。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机电式动态加载装置，特别涉及一种减速器负载测试用 机电式动态加载装置。
技术介绍
扭矩加载装置是传动机械尤其是减速机/器效率测试、负载能力测试及寿 命测试等检测试验中所需的重要设备，在各种检测试验台中有广泛的应用。 目前使用最广泛的加载装置为磁粉制动器，它根据电磁原理并以磁粉作为加 载介质来传达转矩的，其传达之转矩与激磁电流基本成线性关系。通过改变 通过电流的大小来改变输出扭矩的大小。但是这种方式最适合的方式是用于 静态加载，对于动态加载则由于扭矩调整过程缓慢而不能满足要求；另一方 面，磁粉制动器不适合用于低速运行的使用环境。国内有学者专利技术了一种动 态扭矩加载器，(CN1610226A)。该加载器采用电动机励磁原理，通过改变 励磁绕组中的电流改变加载器的输出力矩。上述方法可以实现动态加载，但 是此专利技术的磁极对数只有两对，加载力矩的范围不能达到很高。也有人采用 液压加载原理，进行加载器设计。液压加载精度相对较高，但存在液压设备 的固有缺点。还有人采用摩擦力矩原理设计了扭矩加载器，利用其结构中内 外环的相对滑动和滚动摩擦产生摩擦力矩，提供负载。该方式的加载力矩范 围受摩擦力和结构限制不能达到较高的力矩，并且采用摩擦方式结构易磨损。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种同时适用于高速和低速运行环境，可精确对 被测减速器进行动态加载的加载装置。为达到上述目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的-一种减速器用机电式动态加载装置，其特征在于，包括设置在电机支架 上一个自带旋转编码器的伺服电机，该伺服电机与设置在第一支架上的调速 装置的输入端轴向连接，调速装置的输出端与负载缓冲器的一端轴向连接， 负载缓冲器的另一端通过一个连接结构与设置在第二支架内侧的角度编码器 轴向连接；所述电机支架、第一支架和第二支架，分别与底板固联；所述连 接结构伸出第二支架外侧的部分与被测减速器连接后即可实现对被测减速器 扭转动态加载。上述方案中，所述连接结构包括一个阶梯轴和一个专用螺母，阶梯轴上 设有粗轴和细轴，角度编码器套在粗轴上，并通过粗轴左侧的轴肩定位，粗 轴右侧通过专用螺母螺纹连接使角度编码器的内部部件定位并固定，内部部 件可随粗轴转动。所述负载缓冲器为一根弹性变形轴，该弹性变形轴径向截 面为圆形或正方形。所述调速装置为一个谐波减速器。所述伺服电机与调速 装置输入端的轴向连接采用一个弹性联轴器实现。所述调速装置输出端与负 载缓冲器的轴向连接采用一个刚性联轴器实现。本专利技术装置工作时，交流伺服电机带动谐波减速器运动，谐波减速器将 交流伺服电机的低扭矩，高转速输出转换为大扭矩、低转速输出。通过控制 伺服电机的转速使负载缓冲器的工作段两端产生一定的角度变形(由角度编 码器和伺服电机自带旋转编码器测得)，使扭杆产生负载，并通过与被测件相 连的连接结构施加到被测减速器输出端上，实现动态加载。本专利技术装置具有以下优点力矩加载精确；加载响应速度快；力矩加载 范围可达1到1000Nm;力矩加载线性度好。附图说明图1为本专利技术加载装置的整体结构示意图。图中1-交流伺服电机；2-电机支架；3-弹性联轴器；4-支架；5-谐波减速器；6-刚性联轴器；7-底板；8-负载缓冲器；9-连接结构；10-角度编码器；ll-支架；12-螺栓。图2为图1中连接结构9的局部放大图。图中13、阶梯连接轴；14、 专用螺母；15、粗轴；16、细轴；17、轴肩。图3为图1中的负载缓冲器刚度特性曲线与力矩加载实际测量值示意图。图4为图1中的负载缓冲器结构形式一。 图5为图1中的负载缓冲器结构形式二。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的结构和工作原理作进一步详细说明。参见图1、图2， 一种减速器用机电式动态加载装置，交流伺服电机1通过止口安装在电机支架2上，并通过弹性联轴器3与谐波减速器5输入端轴 向相连；谐波减速器5输出端通过刚性联轴器6与负载缓冲器8的一端轴向 相连；负载缓冲器8的另一端通过一个连接结构9与角度编码器10连接，角 度编码器10的外壳使用螺钉与支架11连接，连接结构9包括一个阶梯轴13 和一个专用螺母14。阶梯轴13上设有粗轴15和细轴16，角度编码器ll套 在粗轴15上，左侧通过阶梯轴13上的轴肩17定位，右侧通过专用螺母14 拧紧使角度编码器10的内部部件定位并固定，角度编码器10的内部部件可 随粗轴15转动。细轴16伸出支架11内侧与负载缓冲器8远离谐波减速器5 的一端连接(图2)。电机支架2、支架4、 11，分别通过螺栓12与底板7相 连。被加载减速器(被测试件)与连接结构9伸出支架11外侧的阶梯轴13 连接后即可实现测试加载。伺服电机l自带有用于测量输入端角度旋转编码 器，角度编码器10的测量精度大于伺服电机1自带旋转编码器的测量精度。 角度编码器10用于测量输出端角度。本专利技术式动态加载装置的工作原理如下根据材料力学理论计算得知制造缓冲器所用的材料的抗扭刚度为尺。理 论上，材料的扭转刚度与变形角度间满足胡克定律。经过多次试验验证，本 专利技术负载缓冲器所用材料的抗扭刚度为一常数，其刚度曲线如图3所示，基本为一直线。负载缓冲器所承载力矩r与变形角e之间的关系为交流伺服电机l、谐波减速器5、负载缓冲器8等通过联轴器相连，被测试减速器安装在被测试件安装支架上，并与连接结构9轴向相连，构成完整 的传动链。在进行加载工作时，被测试件以工作速度运行，本专利技术通过对角度编码 器10的检测值进行处理得到被测试件的运行速度V，控制交流伺服电机1 以相同速度V运行，运动平稳后，根据式1计算出所需加载的力矩M对应的变形角度值e，并根据此角度值计算出交流伺服电机所需运行的步长l。控制交流伺服电机1滞后被测试件运行，通过交流伺服电机l自身所带的旋转编码器和角度编码器10测量负载缓冲器8两端的角度差值a，当角度差值 a与计算出的变形角度值e相等时，停止加载过程，并使交流伺服电机1再 次以速度V运行，完成加载过程。由于交流伺服电机的额定输出扭矩较小， 本专利技术采用谐波减速器5，通过降低速度，获取大的扭矩输出值。被测试件的运行速度V，通过以下原理进行检测设采样时间间隔为A" 第一次采样角度值为《，第二次釆样角度值为《，则&时间内被测试件的角 位移为《-《=^6。根据速度与位移关系^f知被测试件的速度计算公式为v=k--------------------------------------------式2以使用计算刚度为379.4599Nm/rad负载缓冲器，加载负载为31Nm时的一次测量结果为例。根据公式1负载缓冲器所需的角度变形量 二9,0細7rad，实际检测到的角度形变量为0.0819rad实际加载力矩值M-31.0759 ,加载绝对误差M,0.0759Nm，相对误差lf, = &x 100% =0.24% 。M加载后稳定运行过程中力矩波动量AM = ±0.0532 ，相对波动误差为 MA=^^xlOO%=0. 17%。力矩加载与负载缓冲器形变量理论值与实际测量值如图3所示。通过更换负载缓冲器8和谐波减速器5可以使本专利技术装置的扭矩加载范 围从0到1000N.m。如图4、 5所示，通过计算并经过实验验证，负载缓冲器8的截面形式设度的线性度最好，因此本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种减速器用机电式动态加载装置，其特征在于，包括设置在电机支架上的一个自带旋转编码器的伺服电机，该伺服电机与设置在第一支架上的调速装置的输入端轴向连接，调速装置的输出端与负载缓冲器的一端轴向连接，负载缓冲器的另一端通过一个连接结构与设置在第二支架内侧的角度编码器轴向连接；所述电机支架、第一支架和第二支架分别与底板固联；所述连接结构伸出第二支架外侧的部分与被测减速器连接后即可实现对被测减速器扭转动态加载。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梅雪松，赵飞，陶涛，许睦旬，章云，余新木，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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