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 RV減速機測試臺
來源: 點擊數(shù):23752次 更新時間:2022/11/17 10:21:39


減速機測試臺也可稱為減速機測試平臺,是主動力(電動機)輸入動力扭矩后,通過減速機再輸出動力的大小,通過測試臺平臺進行測量,減速機測試臺是研究各種齒輪傳動、帶傳動及無級變速傳動的傳動性能。
輸出的電機可以是交流電機還可劃分:單相電機和三相電機。
按結構和工作原理可劃分:可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。

感應電動機可劃分:三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。
交流換向器電動機可劃分:單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。


3.按起動與運行方式可劃分:電容起動式單相異步電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。



  我們的標準客戶:格力空調、雙環(huán)、傳仕、振康等。
     減速機使用的目的是降低轉速,增加轉矩。

速比=電機輸出轉數(shù)÷減速機輸出轉數(shù)("速比"也稱"傳動比")1.知道電機功率和速比及使用系數(shù),求減速機扭矩如下公式:

減速機扭矩=9550×電機功率÷電機功率輸入轉數(shù)×速比×使用系數(shù)2.知道扭矩和減速機輸出轉數(shù)及使用系數(shù),求減速機所需配電機功率如下公式:

電機功率=扭矩÷9550×電機功率輸入轉數(shù)÷速比÷使用系數(shù)它的種類繁多,型號各異,不同種類有不同的用途。
減速器按照傳動類型可分為齒輪減速機、蝸桿減速機行星齒輪減速機
按照傳動級數(shù)不同可分為單級多級減速機;
按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速機、圓錐齒輪減速機圓錐-圓柱齒輪減速機
按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式同軸式減速機。

常用的減速機分類:1、擺線減速機 2、硬齒面圓柱齒輪減速器 3、行星齒輪減速機4、軟齒面減速機 5、三環(huán)減速機 6、起重機減速機  7、蝸桿減速機  8、軸裝式硬齒面減速機 9、無級變速機


蝸輪蝸桿減速機的主要特點是具有反向自鎖功能,可以有較大的減速比,輸入軸和輸出軸不在同一軸線上,也不在同一平面上。但是一般體積較大,傳動效率不高,精度不高。

諧波減速機的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的,體積不大、精度很高,但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊,剛性與金屬件相比較差。輸入轉速不能太高。


徐工集團 50000N.m行星減速機對拖測試臺

北京首航 30000N.mRV行星減速機測試臺



東莞卓藍 行星減速機測試臺

行星減速機其優(yōu)點是結構比較緊湊,回程間隙小、噪聲小、精度較高,使用壽命很長,額定輸出扭矩可以做的很大。但價格略貴。

種類

1、減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類,兩者的設計、制造和使用特點各不相同。其主要類型:齒輪減速器;蝸桿減速器;齒輪—蝸桿減速器;行星齒輪減速器。

2、一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機械無級變速機等等。

1)圓柱齒輪減速器 單級、二級、二級以上二級。布置形式:展開式、分流式、同軸式。

2)圓錐齒輪減速器 用于輸入軸和輸出軸位置成相交的場合。

3)蝸桿減速器 主要用于傳動比i>10的場合,傳動比較大時結構緊湊。其缺點是效率低。目前廣泛應用阿基米德蝸桿減速器。

4)齒輪—蝸桿減速器:若齒輪傳動在高速級,則結構緊湊;若蝸桿傳動在高速級,則效率較高。

5)行星齒輪減速器傳動效率高,傳動比范圍廣,傳動功率12W~50000KW,體積和重量小。

3、常見減速器的種類

1)減速器的主要特點是具有反向自鎖功能,可以有較大的減速比,輸入軸和輸出軸不在同一軸線上,也不在同一平面上。但是一般體積較大,傳動效率不高,精度不高。

2)諧波減速機軸承的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的,體積不大、精度很高,但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊,剛性與金屬件相比較差。輸入轉速不能太高。

3)行星減速器其優(yōu)點是結構比較緊湊,回程間隙小、精度較高,使用壽命很長,額定輸出扭矩可以做的很大。但價格略貴。


一般機器的功率在設計并制造出來后,其額定功率就不在改變,這時,速度越大,則扭矩(或扭力)越。凰俣仍叫,則扭力越大。



  1.     評價產品質量的重要設備。通過試驗可以檢驗傳動裝置設計的合理性,加工、制造、裝配和調試的工藝性。對試驗結果的深入分析將有助于了解和評定傳動部件和裝置的綜合機械性能,同時也為工程設計人員提供實踐的參考資料和設計依據。

  2. 測量參數(shù): 減速機輸入轉矩、轉速、功率;

    輸出轉矩、轉速、功率;

    換算出效率

    振動、噪音、溫升等

  3. 測量精度: 轉矩、轉速、功率、減速機效率 ±0.2%F.S

    溫度 ±0.2℃

  4. 加載方式:磁粉制動器加載、磁滯制動器加載、電渦流制動器加載、電力回饋加載

  5. 安裝方式:

    大底板采用HT200鑄鐵平臺(退回處理),表面磨削加工,保證平面度小于0.05mm。平臺下面安裝減震墊、水平調整墊鐵;

    被測減速機分別安裝在滑動平臺上,可以分別前后移動、鎖緊,方便安裝減速機;確保安裝同心度≤0.03mm

    聯(lián)軸節(jié):采用彈性柱銷(膜片、梅花、柱銷)式聯(lián)軸節(jié)。

    被測減速機通過支架安裝在滑動平臺上,采用同一個安裝支架,不同型號更換不同法蘭、聯(lián)軸器。

    具體結構雙方溝通,以最終雙方確定的圖紙為準

  6. 軟件功能:

    用于測試伺服電機、驅動器、行星減速機的各項參數(shù)。

    可電腦、儀表顯示、存儲、打印各項參數(shù);并顯示、存儲、打印各參數(shù)之間的曲線關系

    可手動加載、程控加載;程序控制主動電機的轉速、時間等

  7. 最終驗收

    設備在甲方現(xiàn)場調試完成后,雙方對設備的機械、電氣、軟件進行最終驗收,合格后雙方簽字確認,不合格項目繼續(xù)整改,直到合格為止。

  8. 售后服務

    測功機在驗收合格后12個月內(轉矩轉速傳感器為24個月),所有部件、儀表如出現(xiàn)故障

    (非人為造成)一律實行三包,能快遞更換的快遞更換,能夠電話解決的電話解決,解決不了,乙方需在24小時內到達使用現(xiàn)場。非乙方原因造成的設備故障,將按成本收取材料費、路費、人工工時。12個月后乙方將在24小時內到達使用現(xiàn)場有償服務。

  9. 調試培訓

    乙方在接到甲方電話要求調試后,48個小時內必須到達需方使用現(xiàn)場,3天內調試完畢,其期間可免費培訓需方操作人員。


減速機測試臺理論知識:
減速機是降低原動機轉速、增大轉矩的一種機械傳動裝置,屬于工業(yè)基礎件,由于減速機的性能測試對減速機的進一步發(fā)展和改進起著非常重要的作用 , 故減速機的測試研究在國內外均得到了重視和發(fā)展,如重慶大學的機械傳動國家重點實驗室對精密傳動減速機的性能測試進行的一系列研究 。
而本文闡述的是針對自主研發(fā)的三環(huán)內平動齒輪減速機樣機開發(fā)的一套高精度的減速機性能測試試驗臺, 用于測試已研制的減速機樣機的機械效率、角度傳遞誤差等性能。建立該試驗臺系統(tǒng)的仿真模型進行仿真試驗,得到仿真試驗曲線,為減速器性能測試的試驗研究提供理論依據 。

1 減速機性能測試試驗臺結構設計及工作原理:
此減速機性能測試試驗臺可用于測試減速器的傳動效率 、 角度傳遞誤差等動態(tài)性能 , 由磁粉制動器 、 變速箱 、 轉矩轉速傳感器 、 圓光
柵 、 永磁同步伺服電機 ( PMSM) 等組成 , 其結構設計如圖 1 所示 。

磁粉制動器作為加載裝置 ,并通過變速箱增大扭矩實現(xiàn)對被測減速器的加載 , 磁粉制動器由直流穩(wěn)壓電源提供控制電壓 , 實現(xiàn)對轉矩的控制 [ 1] 。 永磁同步伺服電機作為驅動裝置 , 伺服電機控制采用工控機和運動控制卡的方式 [ 2] 。 被測減速器輸入 、 輸出軸的圓光柵用于測試瞬時回轉角度 , 轉矩轉速傳感器用于測試轉矩 、 轉速和功率 。 試驗臺的工作原理如圖 2 所示

2 減速器性能測試試驗臺各組成部分的數(shù)學模型
2. 1  基于 dq 旋轉坐標的 PMSM 數(shù)學模型在不影響控制性能的前提下 , 假設忽略電動機鐵芯的飽和 、 永磁材料的導磁率為零 、 不計渦流和磁滯損耗 、 三相繞組是對稱和均勻的 、 繞組中感應電動勢波形是正弦波 [ 3] 。 在 dq 旋轉坐標系中 , PMSM 的定子電壓 ( u d 、 u q ) 、 電磁轉矩 T e和運動方程為

式中 , R 為定子繞組電阻 ; i d 、 i q 為 dq 軸定子電流 ; L d 、 L q 為 dq 軸定子電感 ; 為轉子上的永磁體產生的磁鏈 ; ω m 為轉子角速度 ; n p 為極對數(shù) ; B 為電機黏滯摩擦系數(shù) ; J 為電機轉動慣量 ; T L 為負載轉矩 。
永磁同步伺服電機采用 i d = 0 矢量控制方式 , 矢量控制原理圖如圖 3 所示 [ 4] 。

2. 2  轉速控制系統(tǒng)數(shù)學模型
以伺服電機的角速度 ω m 作為轉速控制系統(tǒng)的輸入 , 以被測減速器輸出軸端的角位移 θ o 作
為輸出 , 得到其動力學模型如圖 4 所示






4 仿真試驗
對圖 8 所示的系統(tǒng)仿真模型進行仿真試驗 ,伺服電機的額定功率為 5. 5 kW, 額定轉矩為 35N· m。 設置電機參數(shù) : 轉子轉動慣量為 89. 0 ×10-4kg· m 2 , 黏滯摩擦系數(shù)為 B = 0 N· m· s,定子電阻為 R = 2. 875Ω, 定子電感為 L d = L q =8. 5 × 10-3H, 轉子磁場磁通為 φ f = 0. 175Wb,極對數(shù)為 n P =2。
4. 1  過渡過程仿真試驗其目的是測試試驗系統(tǒng)是否符合伺服驅動系統(tǒng)的性能 [ 8] 。 在空載的情況下設定 PMSM 的轉速為 800 r/ min, 仿真時間為 1 s, 得到電機的轉速圖如圖 12 所示 。 由圖 12 可知 , 上升時間 t r =0. 02 s, 超調時間 t p = 0. 029 s, 調整時間 t s =0. 382 s, 超調量為 2. 43%, 伺服電機經過過渡過程后 , 轉速穩(wěn)定在 800 r/ min。 且伺服電機啟動后 , 能迅速達到最大值 , 然后穩(wěn)定在正常值 ,說明設計的控制系統(tǒng)快速性較好 , 具有較好的靜動態(tài)特性 , 符合試驗的需要 [ 8] 。
4. 2  空載仿真試驗空載仿真試驗時取伺服電機轉速為 1 000 r/min, 仿真時間為 1s, 得到仿真曲線如圖 13 所示 。 由圖 13 可知 , 伺服電機經過過渡過程轉速穩(wěn)定在 1 000 r/ min, 被測減速器輸出軸轉速穩(wěn)定在 12. 343 r/ min, 從而計算傳動比約為 81, 恰好為被測減速器設計的傳動比 , 從而驗證了系統(tǒng)仿真模型的正確性 。
4. 3  加載仿真試驗加載仿真試驗時設定伺服電機轉速為 1 000r/ min, 仿真時間為 1 s, 在 0. 1 s 時調節(jié)磁粉制動器的直流穩(wěn)壓電源 , 從而使磁粉制動器進行加載 , 得到仿真曲線如圖 14 所示 。 由圖 14 可知 ,0. 1 s 調節(jié)直流穩(wěn)壓電源時 , 由于磁粉制動器滯后時間 0. 65 s, 所以如圖 14a 所示 , 磁粉制動器在 0. 75 s 時得到加載轉矩 13. 365 N· m, 經過變速箱增大轉矩后 , 如圖 14b 所示被測減速器輸出轉矩 0. 75 s 后大約穩(wěn)定在 1 086 N· m。 而加載時電機轉速 - 時間曲線在 0. 75 s 后轉速只有一個很小的振蕩過程就重新穩(wěn)定在 1 000 r/ min, 這符合永磁同步電機機械特性較硬的特點 , 同時被測減速器輸出轉速 - 時間曲線也有一個振蕩過程 ,輸出轉速又恢復穩(wěn)定值 12. 343 r/ min [ 8-9] 。


結論
本文通過建立減速器性能測試試驗臺各組成部分的數(shù)學模型 , 利用 Simulink 對系統(tǒng)仿真模型進行過渡過程 、 空載和加載情況下的仿真試驗 ,得到仿真輸出曲線與實際情況相符 , 說明所建立的系統(tǒng)數(shù)學模型的正確性 , 且建立的仿真模型有助于進一步分析設計參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響 , 也為減速器性能測試的試驗研究提供理論依據 。
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