專利名稱：大扭矩大速比混合式減速器測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減速器測(cè)試裝置，尤其涉及一種用于自升式海洋石油鉆井平臺(tái)的 大扭矩大速比混合式減速器的實(shí)驗(yàn)裝置，可對(duì)該減速器進(jìn)行基本性能試驗(yàn)，并驗(yàn)證減速器 運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。
背景技術(shù)：
由于國(guó)際油價(jià)的不斷攀高，提高油氣資源的產(chǎn)量，加快海上油氣開發(fā)和發(fā)展海洋 石油裝備工業(yè)，已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展趨勢(shì)。自升式海洋石油鉆井平臺(tái) 猶如“漂浮”的海中之城，靠樁腿支撐于海面之上，是能自行升降的鉆井平臺(tái)。每當(dāng)漲潮時(shí)， 巨大的平臺(tái)要隨之提升高度，而落潮時(shí)則要降低高度，完成這個(gè)工作所依靠的就是鉆井平 臺(tái)上的爬升與鎖緊系統(tǒng)設(shè)備，但在目前，我國(guó)海洋石油鉆井平臺(tái)上的爬升與鎖緊系統(tǒng)設(shè)備 全部依靠進(jìn)口。一個(gè)鉆井平臺(tái)就需要安裝36至54套爬升與鎖緊設(shè)備，每套爬升與鎖緊系 統(tǒng)設(shè)備造價(jià)1600多萬(wàn)美元，而爬升與鎖緊系統(tǒng)設(shè)備中大扭矩大速比混合式減速器即L形減 速器使用非常廣泛。最近，國(guó)內(nèi)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)自主研發(fā)已掌握了爬升與鎖緊系統(tǒng)設(shè)備的 關(guān)鍵技術(shù)，這套系統(tǒng)在成本上節(jié)省了約1/3。所以，致力于該設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化具有極其深遠(yuǎn)的 意義。然而，現(xiàn)在還沒(méi)有相關(guān)的測(cè)試試驗(yàn)裝置，來(lái)掌握機(jī)械傳動(dòng)的性能和工作狀況，以及對(duì) 一些技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整。所以為了驗(yàn)證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，開發(fā)該套測(cè)試 裝置至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、能有效測(cè)試相關(guān)扭矩轉(zhuǎn)速 參數(shù)的大扭矩大速比混合式減速器測(cè)試裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種大扭矩大速比混合式減速器測(cè) 試裝置，其特征在于它包括有支架，支架上安裝有L形混合式減速器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、扭矩轉(zhuǎn)速 傳感器、磁粉加載器、傳動(dòng)齒輪；L形混合式減速器和扭矩轉(zhuǎn)速傳感器分別設(shè)置兩臺(tái)，記為 主動(dòng)L形混合式減速器、從動(dòng)L形混合式減速器以及主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn) 速傳感器；主動(dòng)和從動(dòng)L形混合式減速器通過(guò)傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)，且從動(dòng)L形混合式減速器反向 安裝成為增速器；主動(dòng)L形混合式減速器由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并在主動(dòng)L形混合式減速器與驅(qū) 動(dòng)電機(jī)間設(shè)置主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，從動(dòng)L形混合式減速器輸出端經(jīng)過(guò)從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速 傳感器后與磁粉加載器連接；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)PC機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)，所述扭矩轉(zhuǎn)速傳感器與數(shù) 據(jù)采集卡電氣連接，數(shù)據(jù)采集卡將采集數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)，PC機(jī)預(yù)設(shè)有程序顯示采集數(shù)據(jù)。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為三相異步電機(jī)，三相異步電機(jī)通過(guò)PLC與PC機(jī)相連。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器倒裝于支架頂部，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn) 速傳感器通過(guò)聯(lián)軸器連接，主動(dòng)L形混合式減速器圓通過(guò)鋼箍和螺栓連接在支架底部，主 動(dòng)L形混合式減速器與主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器通過(guò)聯(lián)軸器連接。所述從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、磁粉加載器倒裝于支架頂部，從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器與磁粉加載器間通過(guò)聯(lián)軸器連接，從動(dòng)L形混合式減速器通過(guò)圓鋼箍和螺栓連接在支架 底部，從動(dòng)L形混合式減速器與從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器通過(guò)聯(lián)軸器連接。本發(fā)明提供的大扭矩大速比混合式減速器實(shí)驗(yàn)裝置，采用一正一反兩臺(tái)L形混合 式減速器的方式連接，使用磁粉加載器施加反向負(fù)載，而且負(fù)載經(jīng)過(guò)從動(dòng)L形混合式減速 器后放大，傳遞給中間的傳動(dòng)齒輪，方便有效地進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)；兩臺(tái)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得的 信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡獲取后，利用VC++編寫的程序在計(jì)算機(jī)上顯示測(cè)量參數(shù)的數(shù)值和曲 線，實(shí)現(xiàn)了全面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和測(cè)量數(shù)據(jù)的可視化；采用支架頂部倒裝，底部正裝，并用圓鋼箍 連接傳動(dòng)的方式安裝，結(jié)構(gòu)緊湊、布置合理、裝拆方便；本發(fā)明為自升式海洋鉆井平臺(tái)爬升 機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整以及設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性提供強(qiáng)有力的依據(jù)，對(duì)其國(guó) 產(chǎn)化具有極其深遠(yuǎn)的意義。


圖1為表達(dá)本發(fā)明實(shí)施例主動(dòng)L形混合式減速器端傳動(dòng)的左視圖；圖2為表達(dá)本發(fā)明實(shí)施例主動(dòng)L形混合式減速器與從動(dòng)L形混合式減速器通過(guò)傳 動(dòng)齒輪傳動(dòng)的主視圖；圖3為表達(dá)本發(fā)明實(shí)施例的從動(dòng)L形混合式減速器端傳動(dòng)的右視圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的控制系統(tǒng)流程圖；圖中標(biāo)記說(shuō)明1_圓鋼箍，2-主動(dòng)L形混合式減速器，3-聯(lián)軸器，4-主動(dòng)端扭矩 轉(zhuǎn)速傳感器，5-套筒，6-聯(lián)軸器，7-螺栓，8-驅(qū)動(dòng)電機(jī)，9-傳動(dòng)齒輪，10-軸套，11-傳動(dòng)軸， 12-滑動(dòng)軸承，13-槽鋼，14-鋼體框架，15-鋼體底板，16-鋼體頂板，17-減速器支板，18-主 動(dòng)齒輪，19-從動(dòng)齒輪，20-磁粉加載器，21-聯(lián)軸器，22-從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，23-聯(lián)軸 器，24-從動(dòng)L形混合式減速器。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的 說(shuō)明，參見圖1至圖4 按本發(fā)明實(shí)施的一種大扭矩大速比混合式減速器測(cè)試裝置，它包括有支架，支架 由鋼體框架14、鋼體頂板16和鋼體底板15采用螺栓聯(lián)接而成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)8作為驅(qū)動(dòng)源采用 螺栓7聯(lián)接倒裝在鋼體頂板16上，由于距離較長(zhǎng)，螺栓7上加了套筒5來(lái)增加聯(lián)接的牢固 性和穩(wěn)定性。驅(qū)動(dòng)電機(jī)8通過(guò)使用聯(lián)軸器6與主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器4連接傳動(dòng)，主動(dòng)端 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器4的安裝方式與驅(qū)動(dòng)電機(jī)8 一致，主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器4用于測(cè)試驅(qū)動(dòng) 電機(jī)8輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，為分析L形混合式減速器的傳動(dòng)功率、效率等數(shù)據(jù)提供依據(jù)。主 動(dòng)L形混合式減速器2使用圓鋼箍1和螺栓安裝于減速器支板17上，減速器支板17固定 安裝在支架的鋼體底板15上，主動(dòng)L形混合式減速器2輸入端與主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器4 的輸出端通過(guò)聯(lián)軸器3連接，由于主動(dòng)L形混合式減速器2輸入端為L(zhǎng)形，所以為了有效地 利用了支架的空間，使得裝置結(jié)構(gòu)緊湊，將主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器4和驅(qū)動(dòng)電機(jī)8均安裝在 支架的鋼體頂板16上。主動(dòng)L形混合式減速器2的輸出端裝有主動(dòng)齒輪18，主動(dòng)齒輪18和中間傳動(dòng)齒 輪9嚙合，中間傳動(dòng)齒輪9又與安裝在從動(dòng)L形混合式減速器24上的從動(dòng)齒輪19嚙合，這
4樣，動(dòng)力由主動(dòng)L形混合式減速器2通過(guò)傳動(dòng)齒輪9傳遞給從動(dòng)L形混合式減速器24。由 于L形混合式減速器的傳動(dòng)比高達(dá)5630，所以驅(qū)動(dòng)電機(jī)8輸入1160rpm的速度到了主動(dòng)L 形混合式減速器2的輸出端齒輪只有0. 2rpm左右，如果經(jīng)過(guò)兩級(jí)減速就毫無(wú)意義，所以從 動(dòng)L形混合式減速器24采用反向安裝的方式形成增速器。傳動(dòng)齒輪9采用軸套10固定于 傳動(dòng)軸11上，考慮到中間傳動(dòng)軸承受載荷很大且是低速，所以傳動(dòng)軸11由兩個(gè)適合低速重 載的滑動(dòng)軸承12固定，而滑動(dòng)軸承12與支架的鋼體底板15之間通過(guò)墊加槽鋼13后采用 螺栓聯(lián)接固定。從動(dòng)L形混合式減速器24通過(guò)聯(lián)軸器23后與從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器22相連，該 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的另一端則通過(guò)聯(lián)軸器21連接磁粉加載器20，從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器22 測(cè)量輸出的扭矩及轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，磁粉加載器是根據(jù)電磁原理并利用磁粉來(lái)傳達(dá)轉(zhuǎn)矩的，其傳 達(dá)之轉(zhuǎn)矩與激磁電流基本成線性關(guān)系。因此，只要改變激磁電流之大小，便可輕易地控制轉(zhuǎn) 矩之大小。磁粉加載器20可以施加反向負(fù)載，模擬實(shí)際帶負(fù)載的情況，而且經(jīng)過(guò)從動(dòng)L形 混合式減速器24后負(fù)載可以放大，方便可靠。為了使結(jié)構(gòu)緊湊，從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器22 和磁粉加載器20安裝于支架的鋼體頂板16上，從動(dòng)L形混合式減速器24使用圓鋼箍1和 螺栓安裝于減速器支板17上，減速器支板17固定安裝在支架的鋼體底板15上。驅(qū)動(dòng)電機(jī)8采用三相異步電機(jī)，三相異步電機(jī)連接變頻器，變頻器由PLC控制，PLC 與上位機(jī)即PC機(jī)通信，PC機(jī)通過(guò)PLC與變頻器來(lái)控制三相異步電機(jī)的啟、停與調(diào)速，三相 異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)L形混合式減速器2運(yùn)轉(zhuǎn)，主動(dòng)L形混合式減速器2與從動(dòng)L形混合式 減速器24嚙合傳動(dòng)，主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器4、從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器22分別檢測(cè)輸入的 扭矩，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將采集數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)，PC機(jī)預(yù)設(shè)有利用VC++編寫的程序，用于 顯示測(cè)量參數(shù)的數(shù)值和曲線，實(shí)現(xiàn)了全面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和測(cè)量數(shù)據(jù)的可視化。當(dāng)從動(dòng)端需要加 載時(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制磁粉加載器對(duì)從動(dòng)減速器端施加反向扭矩，在此過(guò)程中單片機(jī)與PC 機(jī)通信，并在PC機(jī)上通過(guò)VC++程序界面顯示和控制磁粉加載器的加載情況。因而實(shí)現(xiàn)在 PC機(jī)上完成減速器的驅(qū)動(dòng)、調(diào)速空載試驗(yàn)和加載實(shí)驗(yàn)，并得到一些實(shí)時(shí)的、較精確的實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)。在本實(shí)施例中，可分三種情況實(shí)施，⑴磁粉加載器20不進(jìn)行任何操作，由兩臺(tái)扭 矩轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量得到扭矩和轉(zhuǎn)速的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，從而得出該減速器機(jī)構(gòu)的輸入、 輸出情況以及功率、效率等；(2)對(duì)磁粉加載器20進(jìn)行操作，用磁粉加載器逐步加載與額定 負(fù)載成一定比例的反向負(fù)載，分別為額定扭矩的20%，50%，75%，100%。并記載和分析所 測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)，來(lái)掌握該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和工作狀況，也為一些技術(shù)參數(shù)的調(diào) 整提供依據(jù)；(3)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，以額定負(fù)載的2. 6倍加載反向負(fù)載，得出傳動(dòng)齒輪承受上 述負(fù)載的使用壽命的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為L(zhǎng)形混合式減速器的實(shí)際使用提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在本實(shí)施例中，兩臺(tái)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得的信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡獲取后，利用 VC++編寫的程序在計(jì)算機(jī)上顯示測(cè)量參數(shù)的數(shù)值和曲線，實(shí)現(xiàn)了全面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和測(cè)量數(shù)據(jù) 的可視化。為自升式海洋鉆井平臺(tái)爬升機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整以及設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定 性和可靠性提供強(qiáng)有力的依據(jù)。以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利 范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種大扭矩大速比混合式減速器測(cè)試裝置，其特征在于它包括有支架，支架上安裝有L形混合式減速器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、磁粉加載器(20)、傳動(dòng)齒輪(9)；L形混合式減速器和扭矩轉(zhuǎn)速傳感器分別設(shè)置兩臺(tái)，包括主動(dòng)L形混合式減速器(2)、從動(dòng)L形混合式減速器(24)以及主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(4)、從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(22)；主動(dòng)L形混合式減速器(2)和從動(dòng)L形混合式減速器(24)通過(guò)傳動(dòng)齒輪(9)傳動(dòng)，且從動(dòng)L形混合式減速器(24)反向安裝形成增速器；主動(dòng)L形混合式減速器(2)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)驅(qū)動(dòng)，并在主動(dòng)L形混合式減速器(2)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)間設(shè)置主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(4)，從動(dòng)L形混合式減速器(24)輸出端經(jīng)過(guò)從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(22)后與磁粉加載器(20)連接；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)通過(guò)PC機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)，所述扭矩轉(zhuǎn)速傳感器與數(shù)據(jù)采集卡電氣連接，數(shù)據(jù)采集卡將采集數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)，PC機(jī)預(yù)設(shè)有程序顯示采集數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大扭矩大速比混合式減速器測(cè)試裝置，其特征在于所述驅(qū) 動(dòng)電機(jī)⑶為三相異步電機(jī)，三相異步電機(jī)通過(guò)PLC與PC機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大扭矩大速比混合式減速器測(cè)試裝置，其特征在于所述驅(qū) 動(dòng)電機(jī)(8)、主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(4)倒裝于支架頂部，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)、主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳 感器(4)通過(guò)聯(lián)軸器(6)連接，主動(dòng)L形混合式減速器(2)圓通過(guò)鋼箍和螺栓連接在支架 底部，主動(dòng)L形混合式減速器(2)與主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(4)通過(guò)聯(lián)軸器(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大扭矩大速比混合式減速器測(cè)試裝置，其特征在于所述從 動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(22)、磁粉加載器(20)倒裝于支架頂部，從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(22) 與磁粉加載器(20)間通過(guò)聯(lián)軸器(21)連接，從動(dòng)L形混合式減速器(24)通過(guò)圓鋼箍(1) 和螺栓連接在支架底部，從動(dòng)L形混合式減速器(24)與從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器(22)通過(guò) 聯(lián)軸器(23)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種減速器測(cè)試裝置，尤其涉及一種大扭矩大速比混合式減速器測(cè)試裝置，其支架上安裝有兩臺(tái)通過(guò)傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)的L形混合式減速器，從動(dòng)L形混合式減速器反向安裝成為增速器，主動(dòng)L形混合式減速器、主動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)依次連接，從動(dòng)L形混合式減速器、從動(dòng)端扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、磁粉加載器依次連接；驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)PC機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩轉(zhuǎn)速傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)并由PC機(jī)顯示。本發(fā)明使用磁粉加載器施加反向負(fù)載，負(fù)載經(jīng)過(guò)從動(dòng)L形混合式減速器后放大，傳遞給中間的傳動(dòng)齒輪，方便地進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)；經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡獲取后給計(jì)算機(jī)顯示，實(shí)現(xiàn)了全面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和測(cè)量數(shù)據(jù)的可視化；結(jié)構(gòu)緊湊、布置合理、裝拆方便。
文檔編號(hào)G01M13/02GK101865770SQ201010174670
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者任才, 吳敬兵, 徐勝, 王國(guó)文, 程鶴鳴, 舒?zhèn)? 陳定方, 龍飛 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)