專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)電類設(shè)備傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，具體涉及一種適用于所有機(jī)電設(shè)備中旋轉(zhuǎn)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置。
技術(shù)背景傳動(dòng)慣量是到旋轉(zhuǎn)類機(jī)電設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)之一。傳動(dòng)慣量參數(shù)的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系到傳動(dòng)類設(shè)備的質(zhì)量、性能、與安全。以往的測(cè)試手段通過(guò)模擬的組合飛輪比對(duì)，或通過(guò)異步電機(jī)的測(cè)試有10%以上的誤差，或計(jì)算公式不對(duì)，誤差很大，影響了設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造的精度及可靠性。 采用理論計(jì)算方式需要對(duì)被測(cè)部件進(jìn)行精確的測(cè)繪及材料的質(zhì)量的精確計(jì)算。工作量大，同時(shí)對(duì)形狀復(fù)雜的部件計(jì)算困難，甚至無(wú)法計(jì)算。因此，尋找一種簡(jiǎn)便高精度的測(cè)試方法就顯得十分必要
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，它采用了高精度的永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)變頻伺服控制(或矢量控制)，同時(shí)采用了高速高精度采樣運(yùn)算系統(tǒng)，大大提高了設(shè)備的可靠性及驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的精度。同時(shí)減少變速箱的中間環(huán)節(jié)，降低了設(shè)備的復(fù)雜程度，使形狀復(fù)雜的設(shè)備的傳動(dòng)慣量的測(cè)試也變得簡(jiǎn)單可靠。為了解決背景技術(shù)所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)方案它包含控制系統(tǒng)I、驅(qū)動(dòng)裝置2、制動(dòng)器3、離合器4、采樣系統(tǒng)5和被測(cè)傳動(dòng)慣量6，被測(cè)傳動(dòng)慣量6和離合器4均與采樣系統(tǒng)5連接，采樣系統(tǒng)5與控制系統(tǒng)I連接，控制系統(tǒng)I與驅(qū)動(dòng)裝置2連接，驅(qū)動(dòng)裝置2與制動(dòng)器3連接，制動(dòng)器3與離合器4連接。所述的控制系統(tǒng)I為伺服控制、變頻矢量控制或變頻力矩控制。所述的驅(qū)動(dòng)裝置2可以為永磁同步電機(jī)、力矩電機(jī)、直流電機(jī)或同步電機(jī)。所述的采樣系統(tǒng)5由速度傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、編碼器、電量測(cè)試裝置及計(jì)算機(jī)控制運(yùn)算系統(tǒng)組成。所述的采樣系統(tǒng)5的采樣區(qū)域由計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算取得。本實(shí)用新型的原理為由于驅(qū)動(dòng)裝置2在伺服控制下或矢量控制下，轉(zhuǎn)速與時(shí)間的關(guān)系曲線近乎線性，更能精確的反映角速度與角加速度，使計(jì)算出來(lái)的傳動(dòng)慣量更精確。由于運(yùn)行曲線的顯示，使采樣點(diǎn)能夠準(zhǔn)確落在同一曲率的上升或下降曲線上。通過(guò)兩點(diǎn)即可滿足測(cè)試要求使計(jì)算公式簡(jiǎn)化，通過(guò)測(cè)試裝置在加速或減速過(guò)程中直接測(cè)試被測(cè)裝置的傳動(dòng)慣量。本實(shí)用新型采用了高精度的永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)變頻伺服控制，大大提高了設(shè)備的可靠性及驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的精度。該設(shè)備直接將被測(cè)裝置與測(cè)試裝置相連接，并運(yùn)用了 J = N/ P原理，通過(guò)驅(qū)動(dòng)測(cè)試裝置旋轉(zhuǎn)，方便的測(cè)得被測(cè)裝置的傳動(dòng)慣量，解決了以往通過(guò)更換或添加傳動(dòng)慣量輪子的笨重辦法及復(fù)雜的運(yùn)算方式，使試驗(yàn)大大簡(jiǎn)化，同時(shí)減少變速箱的中間環(huán)節(jié)，降低了設(shè)備的復(fù)雜程度，使形狀復(fù)雜的設(shè)備的傳動(dòng)慣量的測(cè)試也變
得簡(jiǎn)單可靠。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速與時(shí)間的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)DI-圖2，本具體實(shí)施方式
采用以下技術(shù)方案它包含控制系統(tǒng)I、驅(qū)動(dòng)裝置
2、制動(dòng)器3、離合器4、采樣系統(tǒng)5和被測(cè)傳動(dòng)慣量6，被測(cè)傳動(dòng)慣量6和離合器4均與采樣系統(tǒng)5連接，采樣系統(tǒng)5與控制系統(tǒng)I連接，控制系統(tǒng)I與驅(qū)動(dòng)裝置2連接，驅(qū)動(dòng)裝置2與制動(dòng)器3連接，制動(dòng)器3與離合器4連接。所述的控制系統(tǒng)I為伺服控制、變頻矢量控制、變頻力矩控制。所述的驅(qū)動(dòng)裝置2可以為永磁同步電機(jī)、力矩電機(jī)、直流電機(jī)或同步電機(jī)。所述的采樣系統(tǒng)5由速度傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、編碼器、電量測(cè)試裝置及計(jì)算機(jī)控制運(yùn)算系統(tǒng)組成。所述的采樣系統(tǒng)5的采樣區(qū)域由計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算取得，所測(cè)試區(qū)域見(jiàn)圖2的A-B段(或C-D段)。本具體實(shí)施方式
的測(cè)試原理逐漸運(yùn)行使系統(tǒng)加速，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行曲線段進(jìn)行采樣，自動(dòng)記錄加速時(shí)(或減速時(shí))曲線中斜率相同段中任兩點(diǎn)中的扭矩化、角速度ω (tl)及ω (t2)及對(duì)應(yīng)的加速(和減速)時(shí)間的Tl及T2，當(dāng)加載到額定速度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)采樣記錄額定扭矩N，扭矩采樣范圍見(jiàn)圖2的E-F段。運(yùn)行結(jié)束時(shí)，根據(jù)測(cè)試要求，系統(tǒng)按以下公式計(jì)算角加速度β = d ω /dt = ω (tl) - ω (t2) | / | (T1—T2) |-(I)；按測(cè)試要求系統(tǒng)自動(dòng)按下面公式計(jì)算測(cè)試物體連接時(shí)的總傳動(dòng)慣量計(jì)算公式J = [Nj-N加-Nj額]/(dco/dt)-⑵；上式由N = J^——(3)得到；Nj為連上傳動(dòng)慣量測(cè)試物體測(cè)試，加速時(shí)傳感器得到的總的扭矩；是被測(cè)傳動(dòng)慣量物體連接時(shí)，達(dá)到額定速度下，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)由于摩擦等損耗產(chǎn)生的扭矩；Νλ——由速度變化引起的動(dòng)摩擦扭矩；J是測(cè)試時(shí)系統(tǒng)總的傳動(dòng)慣量；β—為系統(tǒng)處于測(cè)試狀態(tài)下，處于A-B (或C-D)狀態(tài)下的加速度(減速度)；按下式得到被測(cè)物體的傳動(dòng)慣量J測(cè)=J-J系統(tǒng) ⑷；Js——被測(cè)物體的傳動(dòng)慣量；J系統(tǒng)——測(cè)試裝置的傳動(dòng)慣量；由下列公式計(jì)算得到J 系統(tǒng)—(N j 空-N 加空-N 空額)/ (d ω/dt) (5)；[0038]Njs——是測(cè)試裝置自身傳動(dòng)慣量在加速度下引起的扭矩與系統(tǒng)自身?yè)p耗產(chǎn)生扭矩之和，由測(cè)試系統(tǒng)空車加速測(cè)得；Nsa—為測(cè)試系統(tǒng)空載狀態(tài)下達(dá)到額定恒速度時(shí)的系統(tǒng)損耗產(chǎn)生的扭矩；Nas—空車在加速狀態(tài)下由速度變化引起的動(dòng)摩擦扭矩。公式J = [N—Njp-Nja]/(d /dt)中考慮了系統(tǒng)摩擦力產(chǎn)生的扭矩N、系統(tǒng)自身 傳動(dòng)慣量產(chǎn)生的扭矩的Nm和測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)系統(tǒng)組合時(shí)的綜合扭矩。本具體實(shí)施方式
具有以下優(yōu)點(diǎn)I、采用永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，與異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)相比，沒(méi)有10%的原理誤差;2、采用飼服控制系統(tǒng)，能夠得到線形的加速減速曲線；3、高速的采樣速率，高速的數(shù)據(jù)傳輸、處理能力確保了積分的準(zhǔn)確性，從而使得到的傳動(dòng)慣量精度更高，更接近真值；4、由于曲線可記錄，數(shù)據(jù)可重復(fù)性，不僅可通過(guò)事先設(shè)置采樣點(diǎn)，也可通過(guò)事后在同一曲線上任兩點(diǎn)進(jìn)行采樣分析，以判別數(shù)據(jù)的重復(fù)性，大大提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性；5、由于采取使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)試，大大減少了計(jì)算的復(fù)雜性，特別是對(duì)形體復(fù)雜設(shè)備的傳動(dòng)慣量的運(yùn)算，大大簡(jiǎn)化了傳動(dòng)慣量的求導(dǎo)過(guò)程；6、在原理中充分考慮了影響傳動(dòng)慣量測(cè)試中的各種因素，消除了測(cè)試的中的誤差來(lái)源。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，其特征在于它包含控制系統(tǒng)(I)、驅(qū)動(dòng)裝置(2)、制動(dòng)器⑶、離合器⑷、采樣系統(tǒng)(5)和被測(cè)傳動(dòng)慣量(6)，被測(cè)傳動(dòng)慣量(6)和離合器(4)均與采樣系統(tǒng)(5)連接，采樣系統(tǒng)(5)與控制系統(tǒng)(I)連接，控制系統(tǒng)(I)與驅(qū)動(dòng)裝置(2)連接，驅(qū)動(dòng)裝置⑵與制動(dòng)器⑶連接，制動(dòng)器⑶與離合器⑷連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，其特征在于所述的控制系統(tǒng)⑴為伺服控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，其特征在于所述的控制系統(tǒng)(I)替換為變頻矢量控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，其特征在于所述的控制系統(tǒng)(I)替換為變頻力矩控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)裝置(2)為永磁同步電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)裝置⑵替換為力矩電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)裝置⑵替換為直流電機(jī)或同步電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，其特征在于所述的采樣系統(tǒng)(5)由速度傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、編碼器、電量測(cè)試裝置及計(jì)算機(jī)控制運(yùn)算系統(tǒng)組成。
專利摘要一種旋轉(zhuǎn)體傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置，它涉及機(jī)電類設(shè)備傳動(dòng)慣量的測(cè)試裝置。它包含控制系統(tǒng)(1)、驅(qū)動(dòng)裝置(2)、制動(dòng)器(3)、離合器(4)、采樣系統(tǒng)(5)和被測(cè)傳動(dòng)慣量(6)，被測(cè)傳動(dòng)慣量(6)和離合器(4)均與采樣系統(tǒng)(5)連接，采樣系統(tǒng)(5)與控制系統(tǒng)(1)連接，控制系統(tǒng)(1)與驅(qū)動(dòng)裝置(2)連接，驅(qū)動(dòng)裝置(2)與制動(dòng)器(3)連接，制動(dòng)器(3)與離合器(4)連接。它采用了高精度的永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)變頻伺服控制，同時(shí)采用了高速高精度采樣運(yùn)算系統(tǒng)，大大提高了設(shè)備的可靠性及驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的精度。同時(shí)減少變速箱的中間環(huán)節(jié)，降低了設(shè)備的復(fù)雜程度，使形狀復(fù)雜的設(shè)備的傳動(dòng)慣量的測(cè)試也變得簡(jiǎn)單可靠。
文檔編號(hào)G01M1/10GK202382907SQ201120533769
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者戴行剛, 方良, 李煒, 梅水麟, 江幼龍, 陳志華, 黃文和 申請(qǐng)人:上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院