一种新型多功能机械传动试验台的设计.docx

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1、一种新型多功能机械传动试验台的设计yangliu导语：随着机械工业的开展和科研程度的不断进步，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摘要：介绍了一种新的多功能传动试验台的设计方案，传动试验台在精度、使自动化程度，模拟实际工况的才能和适用性都有很大幅度进步。关键词：机械传动|多功能试验台|数字控制引言随着机械工业的开展和科研程度的不断进步，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。长期以来，我国的传动试验台的研制根本上还停留在传统的人工方式程度上，主要类型为以机械力或者液压力的机械功率流封闭式试验台和用发电机作负载的电功率封闭试验台。这些试验台或者由于节能或者由于加载方面而

2、各具特色，都存在一个共同的缺点，但自动化程度低，很难按事先设计的试验经过进展试验，无法模拟实际工况对各种机械传动产品的影响，因此试验结果与实际情况总难免有相当间隔，这在很大程度上影响了试验数据对机械传动产品的设计、消费的直接指导作用。传动试验平台大多采用人工操纵方式，试验经过的监控及试验数据的收集和处理都较费事且准确性低，不易实现多参数自动控制和失效断定。为了弥补以上缺乏，我们提出了一种新的方案以一机械封闭式机械传动实验台为根底，由沟通电动机驱动，采用沟通变频调速系统实现无级调速，数字液压加载控制系统实现无级加载和载荷谱的模拟。控制系统采用面向对象程序设计技术和分层的设计思想，将多种控制算法和

3、数据处理算法集成于一体，提供友好的人机交互界面，对计算机收集的数据进展可视化处理。多功能试验台的组成及工作原理根据试验台的功率传递原理和加载方法的不同，试验台可分为开放式功率流式、封闭功率流式和电功率流闭式三大类。机械封闭功率流式试验台如图1，由于可用小功率原动机与低的功耗进展大的功率试验，具有不需要安置耗能装置，节能等优点，而运用很广泛。在封闭系统中，功率一端流出，又从另一端流人，形成循环封闭流，因此只要从外界输入不多的能量便可保持系统运转。电动机供应的能量，主要是补偿封闭系统中各零部件在运转时的摩擦功率损失，其值约为封闭功率值的1015左右。2系统方案试验台控制装置应可以在线实时控制转速、

4、载负的变化，响应速度快，抗干扰才能强；数据的收集与处理应知足采样范围宽，能实现不同频率下的采样，自动处理分析数据，得出分析结果，操纵界面方便，易于控制。2.1硬件方案采用硬件的方法主要是采用专用集成电路和专门设计的硬件线路板来完成转矩转速信号的收集、转换、求平均值和放大、计数、滤波等。硬件线路复杂，仅电源就要提供正负24V、10V、5V等各种不同的稳压电源，构造复杂，可靠性低且功能单一，只能瞬时得到各种指标值，不能存储、显示和打印等。2.2软件方案本系统建立在Windows2000平台上，用VC+语言编制而成。将变频器、电机、载器、加传感器、数据收集卡等抽象为类，设备模块化，对系统可针对试验台

5、试件和设备的更换，对类进展扩大、修改、添加、组合，实现多种不同的实验，大大进步了试验台及其控制系统的适用性。2.3设计方案试验台以一台高档工业控制计算机作为核心，配以单片机系统，分别对电机调速系统和液压加载系统进展控制。工控机不但是控制器，同时还具有记录仪、示波仪、动态信号分析仪等功能，还能方便地根据不同实验的需要设置不同的转速、转矩、温度等报警参数和失效断定指标。其总体设计方案见图。3计算机数据收集、测试及控制3.1计算机数据收集、测试在对CB2000卡式转矩仪和PCL-812PG多功能数据收集卡的参数进展配置后，性能参数测试是通过用JC2B转矩转速传感器如图3所示和配套CB2000卡式转矩

6、仪，由计算机来完成数据收集、处理和控制任务。采用人机对话形式操纵，根据不同的任务，可按标准的或者非标准的试验方法进展试验，其试验结果均可实现以数字或者曲线形式显示在屏幕上，或者输出到打印机上，还可保存在数据库中。3.2负载和转速控制通过PC812-PG的模拟量输出口分别对变频器和数字阀发出电压信号，实现对转速和载荷的控制。4试验台的设计特色及用处该设计方案将传统的机械传动实验台与新兴的计算机技术有机地结合起来，计算机实现对转速、载荷的数字控制，使转速和载荷反响灵敏，可以较好地模拟实际工况，实现对实验台转矩、转速信号准确、在线、实时、高速收集和处理。采用变频器可实现恒转矩调速和恒功率调速，省去以

7、往用控制柜的不便。该试验台还具有很强的开发潜力，通过软件版本的不断晋级和少量的硬件改良，可以使试验台的适用范围不断增加。适用的机械传动装置有，圆柱齿轮减速箱、变速器、锥齿轮、汽车驱动桥，蜗杆减速器、行星齿轮减速器、链带传动、传动等装置。下面是收集负载恒为M=130Nm，减数器输入端N=1000r/min的转速信号的1k数据如图4和图5，进展傅立叶变换或者小波变换略，可对系统进展分析和故障诊断。图6为在不同转速、不同负载下传动效率曲线图，图中曲线由上至下的输入转速分别为600r/min、800r/min、1000r/min、1200r/min、1600r/min。实验台转动时，要消耗电动机一局部

8、功率，其只随传动轴转速的变化而变化。引起该功率损失的主要因素有传动件在转动时的摩擦、由于加工和装配误差而加大的摩擦以及搅油、空气阻力和其它动载荷等。随着转速的增加，由于功率损失增加，在一样负载下传动效率会有所降低。从图6可以看到，一样负载下，转速越高，效率越低，也说明实验台的测试结果与理论是相符合的。实验台是9级精度闭式圆柱齿轮传动，其传动效率的理论值应在96左右，由于电机、加载器、传动器、轴承等的摩擦，油损失、搅装配误差以及测量值的误差，使得计算出的传动效率低于理论值。5结论该新型多功能机械传动试验台以机械功率流封闭式机械传动试验台为根底，以计算机为核心，采用变频器和沟通电动机作为调速系统，

9、以液压泵站和加载器构成加载系统模拟实际工况，使用转矩转速传感器获取转矩和转速数据，与圆柱齿轮减速箱一起构成了功率流封闭的机械传动试验台。整个试验台以计算机作为控制与处理中心，该设计方案充分表达计算机资源和数字化技术的灵敏运用。本文研制的试验台已成功地用于系统传动功率、机械产品承受载荷的测试。屡次试验说明，该试验台与现有的其它同类试验台相比，自动化程度大大进步，模拟实际工况的才能明显增强。参考文献1王进戈，陈翀，向中凡等一种多功能数控动态模拟机械传动试验台机械，1988252朱莹，向中凡面向对象机械传动实验台控制与测试技术的研究硕士学位论文.成都：四川工学院，20033朱孝录，易秉成等齿轮的实验技术与设备北京：机械工业出版社，19984范垂本齿轮的强度和实验北京：机械工业出版社，19790