[发明专利]用于试验具有不同齿轮比的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试验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，本发明涉及提供一种试验设备，所述试验设备适用于具有不同齿轮比的不同齿轮箱并且能够向试验中的齿轮箱施加可控制的试验扭矩。

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实现期望的并且可控制的试验转矩，并且涉及试验具有不同齿轮比的不同齿轮箱的需求。

公开文件US3112643公开了包括在闭合的机械功率回路上的一个行星齿轮的试验设备。试验转矩通过向行星齿轮的行星轮架应用切向力而被施加给试验中的齿轮箱。切向力在试验过程中由连接到行星轮架的外周的辅助蜗轮传动装置生成。辅助蜗轮传动装置可以被控制，例如，手动地或者使用数控步进电机控制。US3112643中公开的试验设备提供了向试验中的齿轮箱施加期望的和可控制的试验转矩的可能性。在试验期间通过控制辅助蜗轮传动装置能够改变试验转矩。该试验设备的缺点是该试验设备仅适用于试验具有确定齿轮比的齿轮箱，也就是说，其不能试验具有任意齿轮比的不同齿轮箱。

发明内容

下面的内容陈述简要的发明内容，以便提供对本发明各实施例的一些方面的基本理解。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，包括可旋转的连接接口，所述可旋转的连接接口适于连接到试验中的齿轮箱的输入和输出轴；

-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内传递；和

-驱动马达，用于驱动闭合的机械功率回路；

其中齿轮系统包括具有第一和第二可旋转元件的差动齿轮级，所述第一和第二可旋转元件构成闭合的机械功率回路的一部分，并且所述第一和第二可旋转元件彼此间的转速差取决于差动齿轮级的第三可旋转元件的转速，并且所述试验设备还包括连接到差动齿轮级的第三可旋转元件的控制装置，所述控制装置被布置成当第三可旋转元件旋转时控制作用在第三可旋转元件上的转矩。

通过允许差速齿轮级的第三可旋转元件以如下速度旋转，将上述的试验设备调整到要试验的不同齿轮箱的不同齿轮比，所述速度使得在闭合的机械功率回路中差动齿轮级的第一和第二可旋转部件的速度差抵消包括试验中的齿轮箱的其它部件的齿轮比的效果。因此，在闭合的机械功率回路内全部齿轮比的产品统一的必要条件是差动齿轮级帮助实现的。在试验期间向试验中的齿轮箱施加的转矩可以改变，并且该转矩可以通过控制作用在差动齿轮级的第三可旋转元件上的转矩来控制。