[发明专利]用于试验齿轮箱的试验设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于齿轮箱的试验设备和一种用于试验齿轮箱的方法。更具体地，本发明涉及一种基于闭合的机械功率回路的试验设备，其中驱动马达必须仅向试验设备和试验中的齿轮箱提供机械损耗。

背景技术

对现代齿轮箱设定的要求要满足诸多挑战。齿轮箱应该是高效、牢固、足够小、安静和易于制造的。此外，齿轮箱应该有成本效率。尽管这些年在分析和模拟方面取得了进步，但实验仍然是基本的。当超过齿轮箱的负荷能力时会出现多种模式的故障。齿断裂、点状腐蚀和微点状腐蚀以及过度磨损甚至变形都是潜在的问题。除了负荷能力，还有其它重要参数如效率和动力特性需要实验研究。因此，需要允许齿轮箱运行在预定的速度和扭矩条件下的试验设备。

设计这种试验设备的一个简单方法是将试验中的齿轮箱放置在马达和制动器之间。然而这种布置有很多缺点。首先，马达必须具有提供全部功率的尺寸，在所述功率下试验齿轮箱。其次，制动器必须具有能够接收全部功率的尺寸。结果是高安装成本和高能量消耗。试验齿轮箱的一个更有利的方法是将试验中的齿轮箱包含在闭合功率回路中，该闭合功率回路可以是电的也可以是机械的。在第一种情况下，电动机驱动试验中的齿轮箱的输入轴，并且齿轮箱的输出轴连接到发电机，该发电机使功率回馈至电网。在这种方法中，总能量消耗明显降低。然而，存在马达和发电机两者的尺寸较大的缺点，因为它们必须根据最大试验功率来确定尺寸。在第二种情况下，试验设备包括能够连接到在试验中的齿轮箱的输入和输出轴的齿轮系统和传动轴，使得机械功率能够在由齿轮系统、试验中的齿轮箱和传动轴构成的闭合的机械功率回路中传递。驱动马达被用于旋转该系统。基于所述闭合的机械功率回路的试验设备提供了显著的优点。安装成本明显降低，因为不需要发电机或制动器，并且驱动马达只需要根据发生在闭合的机械功率回路中的机械功率损耗来定额。除此以外，基于闭合的机械功率回路的试验设备的挑战涉及所需的动力传动机构的尺寸、重量和成本，所述动力传动机构用于与试验中的齿轮箱共同提供闭合的机械功率回路。

公开文献US3112643公开了基于闭合的机械功率回路的试验设备。此试验设备的齿轮系统和传动轴必须被设计为试验中的齿轮箱的最大试验功率。因此，此试验设备的齿轮系统和传动轴的尺寸、重量和成本将是实际试验设备实施中的挑战因素。

发明内容

下面陈述简要的发明内容，以便提供对本发明各实施例若干方面的基本理解。该发明内容不是本发明的广泛概述。该发明内容的意图不在于确定本发明的关键或重要元素，也不在于描述本发明的范围。下面的描述仅仅以简化的形式给出本发明的若干概念，作为本发明的示范性实施例的更详细描述的开始。

根据本发明的第一方面，提供了一种新的用于试验齿轮箱的试验设备。根据本发明的该试验设备包括：

-齿轮系统，包括适于连接到试验中的齿轮箱的输入和输出轴的可旋转的连接接口；

-至少两个传动轴，所述至少两个传动轴与齿轮系统和试验中的齿轮箱共同构成至少两个闭合的机械功率回路；

-至少一个驱动马达，用于驱动所述至少两个闭合的机械功率回路；和

-加载装置，用于向试验中的齿轮箱施加试验转矩；

其中当试验中的齿轮箱是连接到试验设备上的唯一装置并且试验中的齿轮箱的唯一输入轴和试验中的齿轮箱的唯一输出轴连接到齿轮系统的可旋转的连接接口时，形成所述至少两个闭合的机械功率回路。

由于存在多于一个的闭合的机械功率回路，所以每个闭合的机械功率回路的动力传动机构的额定功率能够明显小于试验中的齿轮箱的最大试验功率。在许多实际安装中，构造几个较小的动力传动机构比单个大的动力传动机构要更容易、更节省空间和更有成本效率。

根据本发明的第二方面，提供了一种新的用于试验齿轮箱的方法。根据本发明的该方法包括：

-连接试验中的齿轮箱的输入和输出轴到试验设备的可旋转的连接接口；

-在至少两个传动轴帮助下形成至少两个闭合的机械功率回路，所述至少两个传动轴与试验设备的齿轮系统和试验中的齿轮箱共同构成所述至少两个闭合的机械功率回路；

-驱动所述至少两个闭合的机械功率回路，以便向所述闭合的机械功率回路提供机械功率损耗；和

-向试验中的齿轮箱施加试验转矩；

其中当试验中的齿轮箱是连接到试验设备上的唯一装置并且试验中的齿轮箱的唯一输入轴和试验中的齿轮箱的唯一输出轴连接到试验设备的可旋转的连接接口时，形成所述至少两个闭合的机械功率回路。