研究減速器液粘加載試驗臺

    1 概述

    減速器被廣泛地用于機械、電力、礦業(yè)、冶金、建材、船舶、航空等領域。為了避免減速器在使用過程中出現(xiàn)故障，影響生產(chǎn)，按照國家相關標準，對減速器的加載試驗提出了更高的要求。目前常用的加載方式有：發(fā)電加載試驗臺、電渦流測功機加載試驗臺和水力測功機加載試驗臺。液粘加載測功機是今年才發(fā)展起來的一種新型加載設備，具有單位體積功率大、慣量小、低速性能好、動態(tài)響應快，可實現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩及制動工況。

    2 液粘加載系統(tǒng)

    該試驗臺的動力驅(qū)動由交流電動機提供，加載器采用液粘測功機完成分級載荷加載，即分別按減速器額定功率的0%、25%、50%、75%、100%這5個等級來提供負載。輸入輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器分別用來測得系統(tǒng)的輸入和輸出端的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和功率。電控儀表集中在中央控制臺，擔負著電動機、液壓站、水泵電機組的電氣控制，內(nèi)置的工控機完成數(shù)據(jù)的采集處理和打印，系統(tǒng)還配置了噪聲測試儀、振動測試儀、紅外測溫儀等輔助測試裝置。

    （1）工作原理

    液粘測功機是根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦原理（即液體粘性剪切力）設計的，兩塊平行放置的平板之間，充滿著動力粘度的油液，兩板間距當下板固定，上板以速度V平行于下板運動，則板件流體受到剪切，為保持上板的速度V，所需的力F與板的面積A、流體動力粘度 及速度梯度成正比。測功機的主動摩擦片通過花鍵安裝在主動軸上，可以沿軸向自由移動，被動摩擦片通過花鍵安裝被動軸上，被動軸通過拉壓傳感器固定在底座上。主動摩擦片的運動由液壓缸控制，當控制油壓為零、油膜厚度0.3mm時，油膜剪切力對傳遞力矩幾乎不起作用；當油壓逐步升高，油膜厚度逐漸變小，輸出速度增大，剪切力變大。

    （2）液壓系統(tǒng)

    低壓系統(tǒng)由齒輪泵、粗濾清器、冷卻器和溢流閥等組成；控制系統(tǒng)由齒輪泵、精濾清器、電液比例溢流閥和電磁閥組成。通過調(diào)節(jié)電流量來控制電液比例溢流閥的開啟度，改變主、從摩擦片油膜間隙。在需要零壓時為了防止電液比例溢流閥出現(xiàn)磁滯效應，可用電磁換向閾將其卸荷，使摩擦副完全脫離。為了減小冷卻潤滑油的回油阻力，在加載器的回油管路上安裝了一臺管道泵，以縮短熱油在加載器中的停留時間，提高冷卻效果。

    3 測控系統(tǒng)

    （1）數(shù)據(jù)的采集處理 數(shù)據(jù)的采集處理系統(tǒng)集中在電控儀表柜內(nèi)，主要由工控機、數(shù)據(jù)采集卡、信號調(diào)理模塊等組成。減速器加載試驗臺的數(shù)據(jù)主要是壓力、溫度、噪聲、振動和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速等，模擬量水壓、水溫通過A/D板傳入多功能數(shù)據(jù)采集板DAQ2010.數(shù)字量轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率信號通過RS232傳入到DAQ2010.

    （2）軟件 系統(tǒng)的軟件是參考美國N1公司的圖形化編程軟件LabView而開發(fā)的，圖形化編程語言（G語言）和語言編程，比VB、C等編程語言方便易懂，效率高，可擴充性強，用戶可以根據(jù)自己的需要定義和擴展參數(shù)添加新模塊。Labview軟件包容了GPIB、VXI、RS？232和RS？485協(xié)議硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能，應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)，這是由N1公司以虛擬儀器概念為基礎開發(fā)的，并附有常用的儀器儀表模塊。DAQ系統(tǒng)是基于PC的數(shù)據(jù)采集，通過模塊化硬件、應用軟件和計算機結合進行測量，結構簡單，價格便宜，適合本試驗臺使用。

    4 結語

    電渦流測功機機械慣性大，磁滯效應導致動態(tài)響應速度慢；水力測功機在低速下難以產(chǎn)生足夠大的制動力矩的問題；減速器液粘加載試驗臺的研制成功，解決了直流電測功機在低速時不能工作的難題。另外虛擬儀器技術的應用，減少了二次儀表的使用，方便了技術人員編程與使用，系統(tǒng)的功能更加靈活。但缺點是液粘測功機工作油溫高，需要配置大的冷卻器。