[发明专利]移动式恒载荷齿轮—齿条综合性能试验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于工作在齿条固定，齿轮在齿条上转动并带动工作机构移动状态下的齿轮、齿条的综合性能的验证装置，具体说是特别涉及一种适用于大型（如三峡）升船机中驱动升降机构的关键传动部件（齿轮、齿条）的综合性能验证的电封闭式的移动式恒载荷齿轮—齿条综合性能试验台。

背景技术

三峡升船机是目前世界上规模最大、技术难度最大的升船机，其中最关键的驱动升降传动机构采用了齿轮、齿条传动装置，工作时齿条固定在坝体上，齿轮固定在船箱上，齿轮在齿条上旋转，带动船箱上下运动，完成通航。大模数重载齿轮—齿条(模数m＞60mm，载荷F_t≥1000kN)传动装置是升船机的核心装置，其安全、可靠地运行是三峡工程的通航过坝能力和通航质量的基本保证，此外类似的工作方式还有海洋石油钻井平台升降装置的传动系统等。

目前在大模数齿轮齿条传动装置的设计中，国内外可供参考的可靠性方面的试验数据极少，相关的评价方法也缺乏系统性和针对性，也没有现成的试验验证装置及评价测试条件。因此，迫切需要对像三峡升船机特大模数齿轮齿条传动装置进行试验验证。

发明内容

本发明的目的正是为了解决上述问题而提供一种电封闭式的移动式恒载荷齿轮—齿条综合性能试验台。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的移动式恒载荷齿轮—齿条综合性能试验台包括一个基础平台、一个被试验齿条及相应的齿条座、左右半移动平台、两套被试验齿轮轴；所述被试验齿条通过齿条座固定在基础平台上，在齿条座的左右侧各固定布置一条导轨，左右半移动平台分别通过设置在底面上的滑座坐落在导轨上，且左右半移动平台之间的间距大于齿条的宽度；两套被试验齿轮轴以沿齿条长度方向前后排列的方式安装在被试验齿条的上方，并与齿条相啮合，且所述的两套被试验齿轮轴的两端分别通过相应的轴承座安装在左右半移动平台上，两套被试验齿轮轴分别通过相应的低速联轴器与安装在左右半移动平台上的相应的一套由变频电机、高速联轴器、齿轮箱组成的驱动机构相结合；所述左右半移动平台之间通过连接架构成刚体构件，并与安装在左右半移动平台上的所有部件共同构成移动平台。

本发明中所述左右半移动平台之间通过前后连接架和中间连接架构成刚体构件。

本发明的工作原理如下：

试验时，电网向一个处于驱动工作状态的变频电机提供电能使其转动，经高速联轴器、齿轮箱、低速联轴器带动安装在轴承座上被试验齿轮轴（齿轮轴）以预定的速度在被试验齿条（齿条）上转动，由于轴承座的作用，迫使移动平台向某一方向水平移动，同时导致另一个被试验齿轮轴在被试验齿条上转动，经另一套低速联轴器、齿轮箱、高速联轴器，带动另一个处于负载工作状态的变频电机转动。由于驱动电机和负载电机的共同作用，在被试验齿轮轴和被试验齿条的啮合齿面间产生预定的啮合力，同时处于负载电机工作状态的变频电机又可向电网提供电能，进行能量反馈。在齿轮轴转过预定的齿数，移动平台移动相应的距离时停机，然后驱动电机和负载电机角色互换，反向运行，移动平台向另一个方向移动，并在移动同样的距离时停机，完成一个试验循环。整个试验过程就是由设备完成规定的循环次数，达到齿轮—齿条综合性能的试验的目的，同时实现了电封闭，达到节能的目的。

本发明所采用的电气控制与测试设备包括配变电装置、动力驱动和加载装置、主控制器及现场总线、运行参数监测传感器电路、监控计算机系统。

配电及变送装置由10KV高压开关柜和10KV/690V变压器组成，用于三相交流10KV/50Hz电网接入电源控制和保护装置。为试验设备提供高压配供电电源，并将三相交流10KV/50Hz高压转变为三相690V电压。

动力驱动装置和加载装置由交流变频器和交流变频电机组成，交流变频器包括整流回馈单元、四象限型变频单元、传动控制单元、制动单元等。为变频电机提供驱动控制，并实现电力封闭功率流的循环和电能回馈电网，交流变频电机包括驱动电机和加载电机，均为异步交流变频电机。为试验设备提供加载和运动驱动。

主控制器及现场总线包括PLC主控制器、I/O模块、现场总线模块、低压电器电路等，主控制器通过I/O模块和现场总线模块等，对变频器装置进行控制，实现试验设备要求的加载和运动控制。

 运行参数监测传感器电路包括扭矩、转速、温度、振动和限位传感器等。用来监测试验过程中驱动元件和传动装置的运行状态，根据需要监测的对象，分别布置在电控系统或机械设备的预定的监测点处，以收集数据或保证试验设备的安全运行。