能量回收式齒輪箱加載裝置的製作方法

2023-05-24 19:25:46 1

專利名稱：能量回收式齒輪箱加載裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於齒輪箱加載研磨及性能試驗的裝置。
對齒輪箱加載的目的在於(1)齒輪研磨。通過研合劑與齒輪的相互作用提高齒輪的接觸精度，減少加工誤差對傳動質量的影響(2)齒輪的性能試驗。通過試驗取得齒輪的傳動效率、強度、噪音等技術參數。但現有齒輪加載技術分別存在下述缺陷，限制了該技術的應用範圍，特別是在多規格、大功率齒輪箱上的應用。
1、機械或液力阻力矩式原理是通過連接在齒輪箱輸出端上的機械制動裝置或液力耗功器，把輸入的機械能轉換成熱能消耗掉，能量利用不合理，不適用於大功率齒輪箱的加載。
2、扭力杆封閉力矩式原理是用扭力杆及連接軸把完全相同的兩齒輪箱組成封閉傳動系統，通過人為地使扭力杆產生彈性變形構成齒輪箱的加載力矩。此方式能量利用合理，但需要成對齒輪箱進行加載，而且工裝適用性差，所以不適於單個及多規格齒輪箱的加載。
3、電動機－發電機功率反饋式其原理是把電動機從齒輪箱輸入端輸入的電能的大部分，通過輸出端的發電機再反饋給電動機或電網，使電能得到充分利用，這種方式需要複雜的配電系統，給其推廣應用造成困難。
本實用新型的任務在於提供一種能更好地解決多規格、大功率齒輪箱加載研磨及性能試驗的裝置。
上述任務是這樣實現的該裝置主要由驅動部分、負載部分、控制部分、計量部分組成、齒輪箱的驅動部分由油馬達、動力油泵、電動機或油馬達、電動機組成。負載部分由油泵構成。油馬達和油泵分別與齒輪箱的輸入軸或輸出軸相連接。在油馬達與油泵之間的油路是相互連通的。油路中的壓力油可同時作用於油馬達和油泵，分別構成油馬達的驅動力矩和油泵的運轉阻力矩。為保證齒輪箱能在加載條件下正常運轉，與油馬達連接的齒軸上的驅動力矩要大於與油泵連接的齒軸上的運轉阻力矩。油馬達驅動(有時電動機也參加驅動)齒輪箱運轉的同時，油泵也被驅動並輸出壓力油，而該壓力油的大部分又進入油馬達成為齒輪箱的驅動力，形成機械能與液壓能相互轉化，回收利用的系統。在該系統內除各元件效率損失外，所輸入能量的大部分得以回收利用，而所加載荷以系統內力的形式存在，無需外設力矩平衡裝置。系統內壓力的建立主要通過以下方式實現1、由驅動部分中的動力油泵向系統直接輸入壓力油。2、通過調節使油泵排出流量Q1大於油馬達所需要的流量Q2，迫使系統壓力升高，而多餘流量Q3經溢流元件排出，驅動部分中的電動機的作用是向系統輸入機械能，使系統得以啟動並建立系統壓力，同時補充加載過程中系統內各元件所損失的能量。
考慮到對不同規格、不同速比齒輪箱加載的需要，齒輪箱齒軸與油泵及油馬達的連接，可採用帶傳動、齒傳動、萬向軸或普通聯軸器等不同形式，裝置中的油馬達及油泵亦可根據需要選擇定量型的或變量型的。
使用時，首先根據齒輪箱的加載力矩、加載系統(包括齒輪箱和傳動連接裝置)的速比及加載速度，選擇調整驅動部分、負載部分、控制部分各元件參數使之滿足加載要求。然後啟動電動機，在系統中建立所需壓力後，齒輪箱在油馬達驅動力矩(有時也包括電動機的力矩)作用下被迫運轉的同時，通過與油泵相連的齒軸使油泵運轉，將機械能經油泵又轉化成液壓能，成為油馬達驅動力的一部分，從而實現部分能量的回收利用。由於系統中各元件存在效率損失，不可能實現輸入能量100％的回收利用，其損失部分由電動機提供的能量予以補充。
與已有技術相比，上述系統的能量利用趨於合理，消耗功率少，而且由於充分利用了液壓系統參數便於調節、可實現大扭矩及液壓能可通過軟管傳遞的特點，使其能在齒輪箱的輸入、輸出軸之間形成力矩封閉系統，更適於承擔多規格、大功率齒輪箱的加載任務，有廣泛的推廣應用價值。
下面結合實施例對該技術作進一步詳細描述。
實施例1如圖1。該裝置主要由驅動部分、負載部分、控制部分、計量部分組成。驅動部分由油馬達1、動力油泵 2、電動機 3、組成。負載部分由油泵 4、構成。控制部分由溢流閥 5、6換向閥 7、組成。計量部分由壓力表 8、扭矩儀 9、流量計 10組成。油泵4和油馬達1分別通過扭矩儀9及帶傳動裝置與齒輪箱的齒軸連接，在油泵4和油馬達1之間的油路是相互連通的，動力油泵2的進油口接油泵4的出油口，出油口接油馬達1的進油口，溢流閥5、6分別接在油泵4與動力油泵2之間及動力油泵2與油馬達1之間的油路上。
工作時，首先根據齒輪箱的加載力矩、加載系統傳動比及加載速度，選擇調整系統各元件參數，使之滿足加載要求，並使油泵4排出流量Q1略大於油馬達1所能接受的流量Q2。啟動電動機3後，動力油泵2使系統內油液流動並通過油馬達1推動齒輪箱帶動油泵4運轉泵油。由於油泵4的流量Q1大於油馬達的流量Q2，迫使油泵4與動力油泵2之間的油路中的油壓升高到溢流閥5的設定壓力P1，多餘流量Q3經溢流閥5回油箱。動力油泵2在系統中起一個增壓的作用，使油泵4輸出油壓P1升高到油馬達進口油壓P2，以補償油液經過各元件產生的壓力降並保證由Q2P2構成的油馬達1的驅動力矩大於由Q1P1構成的油泵4的運轉阻力矩，實現齒輪箱的加載運轉，溢流閥6的作用是控制P2不超過預定值，起安全保護作用。
在該系統中，齒輪箱的加載力矩取決於油泵4的排量q1和壓力p1，運轉速度則由動力油泵2的流量控制，而油馬達1的排量q2約等於油泵4的排量q1與加載系統速比1的乘積。因此，只要根據不同齒輪箱的情況，合理選擇、調整以上參數，即可滿足多種規格，不同功率及速比齒輪箱的加載需要。
在上述加載運轉過程中，在輪齒間加入研合劑，便能完成齒輪箱的加載研磨，而在運轉中通過監測分析系統壓力、流量、扭矩等數據，則可獲得齒輪的傳動效率，振動，噪音等技術參數，完成齒輪箱的性能試驗工作。
實施例2如圖2。與實施1不同的是該方案中的動力油泵2的進油口接油箱，出油口接油泵4，油泵4的設置流量Q1略大於油馬達1的設置流量Q2。啟動電動機3後，動力油泵2先使系統內建立起初壓P1，油馬達1在Q2P1的作用下驅動齒輪箱運轉的同時，迫使油泵4運轉泵油，使系統內的油壓由P1上升到溢流閥5的設定壓力P2，多餘流量Q3經溢流閥5回油箱。Q2P2作用於油馬達1構成齒輪箱的驅動力矩，Q1(P2－P1)作用於油泵4構成齒輪箱的運轉阻力矩，從而實現齒輪箱的加載運轉。在該方案中動力油泵2是以向系統提供一個預油壓的方式完成系統啟動並補充各元件效率損失的。
實施例3如圖3。與實施例1不同的是該方案的動力油泵2的進油口接油箱，出油口接在油泵4與油馬達1之間的油路上，同時設置了調速閥11，溢流閥5接在油馬達1與油泵4之間的油路間。為保證齒輪箱的驅動力矩大於其運轉阻力矩，油馬達1的設置流量Q2應大於油泵4的流量Q1。系統壓力的建立靠動力油泵2向系統直接輸入壓力油實現。調速閥11的作用是通過調節系統內流量，實現加載過程的速度控制。該方案的特點是動力油泵2的流量較少，但設置調速閥11後增加了系統的發熱傾向。
實施例4如圖4。與實施例1不同的是，該方案的驅動部分由油馬達1和電動機3組成，其特點是該方案採用一臺雙軸電動機3，油泵4進油口與油箱連接，電動機3的一根軸與油馬達1連接，另一根軸與齒輪箱齒軸連接，油泵4與油馬達1之間接有溢流閥5。
使用前調整油馬達1、油泵4、溢流閥5等，使各元件參數滿足加載力矩及齒輪箱速比的需要，同時使油泵4的流量Q1，略大於油馬達1的流量Q2。啟動電動機3後，在齒輪箱運轉的同時，油泵4開始泵油，油馬達1開始運轉，由於Q1＞Q2，便迫使系統壓力升高到溢流閥5的設定壓力P，多餘流量Q3經溢流閥5回油箱。Q2P作用於油馬達1和電動機3一起構成齒輪箱的驅動力矩，Q1P作用於油泵4，成為齒輪箱的運轉阻力矩，達到對齒輪箱加載的目的。系統啟動及補充系統各元件效率損失所需能量由電動機3直接提供。採用此方案可少用一臺油泵，簡化了設備，但不便於進行加載速度的調節。


圖1為實施方案1的液壓系統簡圖圖2為實施方案2的液壓系統簡圖圖3為實施方案3的液壓系統簡圖圖4為實施方案4的液壓系統簡圖其中1－油馬達 2－動力油泵 3－電動機4－油泵 5、6－溢流閥 7－換向閥8－油壓表 9－扭矩儀 10－流量計11－調速閥
權利要求1.一種能量回收式齒輪箱加載裝置，適用於齒輪箱的加載研磨和檢測，由驅動部分，負載部分、控制部分和計量部分組成，其特徵在於齒輪箱驅動部分是油馬達、動力油泵和電動機或油馬達和電動機，負載部分包括油泵，油馬達與齒輪箱的輸入或輸出軸連接，油泵與齒輪箱的另一軸連接，油泵出油口與油馬達進油口相連通。
2.按照權利要求1所述的能量回收式齒輪箱加載裝置，其特徵在於油泵進油口與油箱連接，動力油泵的進油口接油泵的出油口，動力油泵出油口接油馬達進油口，油泵與動力油泵之間以及動力油泵與油馬達之間分別連接有溢流閥。
3.按照權利要求1所述的能量回收式齒輪箱加載裝置，其特徵在於動力油泵的進油口接油箱，出油口接油泵進油口，動力油泵與油泵之間以及油泵與油馬達之間分別連接有溢流閥。
4.按照權利要求1所述的能量回收式齒輪箱加載裝置，其特徵在於動力油泵和油泵的進油口接油箱，動力油泵的出油口接在油泵與油馬達之間，油泵與油馬達之間連接有溢流閥。
5.按照權利要求1所述的能量回收式齒輪箱加載裝置，其特徵在於油馬達軸與雙軸電動機的一個軸連接，雙軸電動機的另一軸與齒輪箱齒軸連接，油泵進油口與油箱相接，油泵與油馬達之間連接有溢流閥。
專利摘要本實用新型是一種能量回收式齒輪箱加載裝置，適用於齒輪箱加載研磨和檢測。齒輪箱用油馬達、動力油泵和電動機或油馬達和電動機驅動，油泵作為負載，油泵出油口與油馬達進油口相連通。本實用新型耗能少，可實現多規格大功率齒輪箱的加載研磨和性能試驗。
文檔編號B24B37/34GK2204683SQ9424738
公開日1995年8月9日 申請日期1994年12月20日 優先權日1994年12月20日
發明者張大秋 申請人:首鋼總公司