一种差动行星轮系均载测量方法及装置与流程

1.本发明涉及测量检测技术领域，特别涉及一种差动行星轮系均载测量方法及装置。


背景技术：

2.差动行星轮系结构广泛应用于石油化工、工程机械、造纸、污水处理、风电和航空航天等领域，差动行星轮系可以用于速度的合成与分解或用于变速传动，所以应用日益广泛。差动行星轮系主要由太阳轮、行星轮、行星架和齿圈等组成，转速从太阳轮输入，并与多个行星轮啮合，实现功率分流，再由行星轮带动内齿圈及行星架工作，行星架及内齿圈分别和内、外桨轴相连，从而实现共轴对转输出。
3.由于轮系齿轮在制造和装配过程中误差不可避免，造成差动行星轮系中理想的功率分流很难实现，引起差动行星轮系传动的偏载问题。因此有必要对差动行星轮系的均载性能进行检测，对轮系的设计和加工装配提供反馈信息，为轮系的设计优化及加工装配提供指导。
4.现有技术存在多种测试方案。
5.方案1：
6.测试方案一采用测量内齿圈和太阳轮齿根应变的方式，如图1所示。图中行星轮个数为4个，因此在内齿圈和太阳轮上均匀布置了4处测点，通过比较内齿圈r11，r12，r13，r14之间的应变以及太阳轮t11，t12，t13，t14之间的应变，从而可得出行星轮之间的均载。
7.方案2
8.采用微型电阻应变片测量各个行星轮轴的受力情况，在行星轮轴的中部切一凹形环槽，在每个轴上的环槽内贴两片电阻应变片，以消除温度变化对测试结果的影响，应变片在行星轮轴上的安装位置如图2所示，通过测量各行星轮的弯曲变形就可以间接获得各行星轮轴的受载情况，反映减速器的均载效果。
9.上述现有技术中存在以下缺陷：
10.1)方案一，应变片使用数量多；在齿根进行应变片粘贴，齿根空间小带弧形，粘贴难度大，容易出现误差，需要采用微型应变片，而且当齿轮的模数小的时候，齿根空间位置不足以满足应变片粘贴条件。
11.2)方案二，在行星轮轴内孔为圆弧面；行星轮轴内孔定粘贴位置难度大，而且粘贴应变片的时候容易出现看不到粘贴位置，容易出现盲贴，造成粘贴位置以及方向不准确，带来试验误差。
12.针对上述方案，现有接线采用滑环引电器方案，存在接线布局困难，对被测试验件改动大。
13.综上所述，应变片使用数量多，粘贴难度大或不能粘贴，粘贴位置以及方向不准确，带来试验误差，对被测试验件改动大。


技术实现要素：

14.针对上述问题，本发明提供一种差动行星轮系均载测量方法及装置，用于解决应变片使用数量多，粘贴难度大或不能粘贴，粘贴位置以及方向不准确，带来试验误差，对被测试验件改动大的问题。
15.一种差动行星轮系均载测量方法，所述方法包括：
16.对粘贴在差动行星轮系的行星架一端每个行星轮轴孔附近受压一侧的应变片，采用遥测装置进行采集所述应变片的应变信号数据并传输应变仪；所述应变仪对得到的应变信号数据进行处理得到差动行星轮系均载情况。
17.进一步的，行星架上的应变片粘贴位置经过三坐标测量仪精准定位。
18.进一步的，每个工作应变片与三个粘贴于补偿块上的应变计组成惠斯通全桥，进行温度补偿和抑制共模信号。
19.进一步的，遥测装置通过引线与应变片连接，采集应变信号数据经过放大器放大后通过转子天线发射出去，接收天线接收到应变信号数据并传递至应变仪。
20.进一步的，应变仪对接收到的应变信号数据的所有应变数据中的最大值除以每个应变片最大应变数据的平均值作为均载系数，依据均载系数判断差动行星轮系的均载情况，公式如下：况，公式如下：其中εi为测点i在一个啮合周期内的应变数据的最大值，n为采集的应变数据的数量，n为正整数，ε
平均
为εi的平均值。
21.进一步的，每个应变片粘贴位置相对行星轮轴孔保持一致，应变片数量与行星轮的个数一致。
22.一种差动行星轮系均载测量装置，包括：应变片、遥测装置和应变仪；
23.应变片，用于测量应力变化，粘贴在行星架一端每个行星轮轴孔附近受压一侧的应变片；
24.遥测装置，用于采集应变片的应变信号数据并传输到应变仪；
25.应变仪，用于对得到的应变信号数据进行处理得到差动行星轮系均载情况。
26.进一步的，应变片粘贴位置经过三坐标测量仪精准定位。
27.进一步的，每个工作应变片与三个粘贴于补偿块上的应变计组成惠斯通全桥，进行温度补偿和抑制共模信号。
28.进一步的，遥测装置包括，在行星架上粘贴应变片的另外一端布置放大器和转子天线，放大器与应变片引线相连接，遥测装置采集应变信号数据经过放大器放大后通过转子天线发射出去，接收天线接收到应变信号数据并传递至应变仪。
29.进一步的，应变仪通过对应变片测量信息中所有数据中的最大值除以每个应变片最大数据的平均值作为均载系数，从而得到差动行星轮系的均载情况。
30.进一步的，每个应变片粘贴位置相对行星轮轴孔保持一致，应变片数量与行星轮的个数一致。
31.本发明提供一种差动行星轮系均载测量方法，采用三坐标测量仪对应变片粘贴位置进行精准定位；每个工作应变片与3个粘贴于补偿块上的应变计组成惠斯通全桥，进行温
度补偿和抑制共模信号。采用遥测装置进行应变信号的采集和传输；在行星架上一端布置测点，另外一端布置放大器和转子天线，通过接收天线将信号传递至应变仪；对应力测试结果进行处理及可反应差动行星轮系均载情况。
32.本发明中提供的差动行星轮系均载测试方法，在行星架上布置测点，由于行星架前端为大平面，而且能够可视化操作，采用三坐标测量仪能够对应变片粘贴位置进行精准定位，粘贴应变片操作无难度，保证了测试的精度；采用1套遥测装置，无线连接，解决了线路旋转问题，相对于测量太阳轮和内齿圈需要2套传输装置节约了成本；而且采用遥测装置，此方法对减速器的结构改动小，更加经济。
33.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1示出了现有技术测试方案一示意图。
36.图2示出了现有技术测试方案二示意图。
37.图3示出了本发明实施例补偿块示意图。
38.图4示出了本发明实施例惠斯通全桥示意图。
39.图5示出了本发明实施例差动行星轮系应变片位置示意图。
40.图6示出了本发明实施例差动行星轮系放大器位置示意图。
41.图7示出了本发明实施例差动行星轮系示意图。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.机械领域中，由于轮系齿轮在制造和装配过程中误差不可避免，造成差动行星轮系中理想的功率分流很难实现，引起差动行星轮系传动的偏载问题。因此有必要对差动行星轮系的均载性能进行检测，对轮系的设计和加工装配提供反馈信息，为轮系的设计优化及加工装配提供指导。
44.现有技术中存在应变片使用数量多，粘贴难度大或不能粘贴，粘贴位置以及方向不准确，带来试验误差，对被测试验件改动大等问题。
45.为此，本发明提出了一种差动行星轮系均载测量方法及装置，包括一种差动行星轮系均载测量方法和一种差动行星轮系均载测量装置。
46.本发明中提供的差动行星轮系均载测试方法包括，在行星架上布置测点，由于行
星架前端为大平面，而且能够可视化操作，采用三坐标测量仪能够对应变片粘贴位置进行精准定位，粘贴应变片操作无难度，保证了测试的精度；采用1套遥测装置，无线连接，解决了线路旋转问题，相对于测量太阳轮和内齿圈需要2套传输装置节约了成本；而且采用遥测装置，此方法对减速器的结构改动小，更加经济。
47.第一方面，本发明提供了一种差动行星轮系均载测量方法，所述方法包括：
48.对粘贴在差动行星轮系的行星架一端每个行星轮轴孔附近受压一侧的应变片，采用遥测装置进行采集所述应变片的应变信号数据并传输应变仪；所述应变仪对得到的应变信号数据进行处理得到差动行星轮系均载情况。
49.具体实施时，对被测试件的结构改动小，成本低，更加经济可行。
50.本实施例中，行星架上的应变片粘贴位置经过三坐标测量仪精准定位。
51.具体实施时，在行星架上布置测点，由于行星架前端为大平面，而且能够可视化操作，采用三坐标测量仪能够对应变片粘贴位置进行精准定位，粘贴应变片操作无难度，保证了测试的精度。
52.本实施例中，每个工作应变片与三个粘贴于补偿块上的应变计组成惠斯通全桥，进行温度补偿和抑制共模信号。
53.具体实施时，每个测点附近增加一块补偿块，补偿块一侧粘贴有三个应变计与行星架的工作片组成惠斯通全桥测量。三个应变计仅进行温度补偿和抑制测试回路中产生的共模信号并不会受载变形。补偿块通过高导热硅胶加结构胶的方式固定到行星架上，仅保持与行星架温度一致不传递载荷。
54.本实施例中，在行星架上粘贴应变片的另外一端布置放大器和转子天线，遥测装置通过引线与应变片连接，遥测装置采集应变信号数据经过放大器放大后通过转子天线发射出去，接收天线接收到应变信号数据并传递至应变仪。
55.具体实施时，将应变片引线从行星架支板孔内穿过至行星架另外一侧；将应变片引线与安装行星架另外一侧的放大器相连；放大器与安装在行星架上的转子天线相连，将应变片测量信息通过射频信号发射出去；放大器、应变片及引线相对行星架静止，不存在相对运动。机匣为静止件，在机匣上布置接收天线，接收应变片测量信息；接收天线引出与应变仪相连，进行数据处理，得到所有应变片应变值。
56.本发明采用1套遥测装置，无线连接，解决了线路旋转问题，相对于测量太阳轮和内齿圈需要2套传输装置节约了成本；而且采用采用遥测装置此方法对减速器的结构改动小，更加经济。
57.本实施例中，应变仪对接收到的应变信号数据的所有应变数据中的最大值除以每个应变片最大应变数据的平均值作为均载系数，依据均载系数判断差动行星轮系的均载情况，公式如下：其中εi为测点i在一个啮合周期内的应变数据的最大值，n为采集的应变数据的数量，n为正整数，ε
平均
为εi的平均值。
58.本实施例中，每个应变片粘贴位置相对行星轮轴孔保持一致，应变片数量与行星轮的个数一致。
59.具体实施时，根据轮系啮合受力情况确定应变粘贴位置，在行星架一端每个行星轮轴孔附近受压一侧粘贴应变片，每个应变片粘贴位置相对行星轮轴孔保持一致，应变片数量与行星轮的个数一致，粘贴位置采用三坐标测量仪进行精准定位。
60.通过三坐标仪器设备精确定位，每个应变片粘贴位置相对行星轮轴孔保持一致，应变片位置保持轴向对称，减少了应变片本身的重量对差动行星轮系的影响，提高了测试准确度。
61.第二方面，本发明提供了一种差动行星轮系均载测量装置，包括：应变片、遥测装置和应变仪；
62.应变片，用于测量应力变化，粘贴在行星架一端每个行星轮轴孔附近受压一侧的应变片；
63.遥测装置，用于采集应变片的应变信号数据并传输到应变仪；
64.应变仪，用于对得到的应变信号数据进行处理得到差动行星轮系均载情况。
65.本实施例中，应变片粘贴位置经过三坐标测量仪精准定位。
66.本实施例中，每个工作应变片与三个粘贴于补偿块上的应变计组成惠斯通全桥，进行温度补偿和抑制共模信号。
67.本实施例中，遥测装置包括，在行星架上粘贴应变片的另外一端布置放大器和转子天线，放大器与应变片引线相连接，遥测装置采集应变信号数据经过放大器放大后通过转子天线发射出去，接收天线接收到应变信号数据并传递至应变仪。
68.本实施例中，应变仪通过对应变片测量信息进行后处理，取所有数据中的最大值除以每个应变片最大数据的平均值作为均载系数，从而得到差动行星轮系的均载情况。
69.本实施例中，每个应变片粘贴位置相对行星轮轴孔保持一致，应变片数量与行星轮的个数一致。
70.为使本领域的技术人员能更好的理解本发明，结合附图对本发明的原理阐述如下：
71.本发明根据轮系啮合受力情况确定应变粘贴位置，在行星端每个行星轮轴孔附近受压一侧粘贴应变片，每个应变片粘贴位置相对行星轮轴孔保持一致，应变片数量与行星轮的个数一致，粘贴位置采用三坐标测量仪进行精准定位。
72.每个测点附近增加一块补偿块，补偿块为试验件同种线膨胀系数的材料，补偿块一侧粘贴有三个补偿应变片(2#、3#、4#)与行星架的工作片(粘贴在测点，即1#应变计)组成惠斯通全桥测量。三个补偿应变片进行温度补偿和抑制测试回路中产生的共模信号并不会受载变形。补偿块通过高导热硅胶加结构胶的方式固定到行星架上，仅保持与行星架温度一致不传递载荷。惠斯通全桥引出p-、s-、s 和p 共4个节点(p 对应电压激励 ，p-对应电压激励-，负责对惠斯通桥路提供稳定的激励电压；s 对应信号 ，s-对应信号-，负责将惠斯通桥路的电压信号输出)再接入遥测装置放大器的对应p-、s-、s 和p 引脚。
73.如3所示，补偿块示意图显示了应变片具体的连接关系，1#工作片通过l1连接到2#补偿片的a节点，1#工作片通过l2连接到4#补偿片的b节点，应变片1#和补偿应变片2#之间引出连接点p ，补偿应变片2#和补偿应变片3#之间引出连接点s ，补偿应变片3#和补偿应变片4#之间引出连接点p-，应变片1#和补偿应变片4#之间引出连接点s-。如图4所示为惠斯通全桥示意图。惠斯通全桥包括桥接的用于测量的工作片1#、补偿应变片2#、补偿应变片3#
和补偿应变片4#；应变片1#和补偿应变片2#之间引出连接点p ，补偿应变片2#和补偿应变片3#之间引出连接点s ，补偿应变片3#和补偿应变片4#之间引出连接点p-，应变片1#和补偿应变片4#之间引出连接点s-。补偿块的p-、s-、s 和p 四个节点与惠斯通全桥对应。
74.按照应变片粘贴要求进行应变片粘贴，将应变片引线从行星架支板孔内穿过至行星架另外一侧；
75.将应变片引线与安装行星架另外一侧的放大器相连；放大器与安装在行星架上的转子天线相连，应变片在受力发生形变后发出反映形变信息的电信号，将电信号作为应变信息数据通过射频信号发射出去；放大器、应变片及引线相对行星架静止，不存在相对运动。
76.机匣为静止件，在机匣上布置接收天线，接收测量应变片测量信息；
77.接收天线引出与应变仪相连，进行数据处理，得到所有用于测量的应变片应变信号数据；
78.通过对应变信号数据进行后处理，取所有数据中的最大值除以每个应变片最大数据的平均值作为均载系数，从而反应差动行星轮系的均载情况。
79.如图5所示，在行星架每个行星轮轴孔附近受压一侧粘贴应变片，每个应变片粘贴位置相对行星轮轴孔保持一致，应变片数量与行星轮的个数保持一致。如图6所示，放大器设置在行星架粘贴应变片的另一端，放大器与应变片通过应变片引线相连接；放大器与安装在行星架上的转子天线相连，将应变片测量信息通过射频信号发射出去；机匣连接有接收天线，用于接收应变片测量信息并传输给应变仪。图中s1、s2、s3和s4为连接图3中补偿块的应变片的一种安装方式，应变片靠近大孔一侧远离小孔，应变片与放大器在行星架的不同侧；与之对应的也可以将应变片和放大器的位置互换对侧。转子天线设置于行星架外边缘，接受天线设置于行星架外侧静止不动的机匣。
80.图7为差动行星轮系的侧面图，主要由太阳轮、行星轮、行星架和内齿圈等组成，转速从太阳轮输入，并与多个行星轮啮合，实现功率分流，再由行星轮带动内齿圈及行星架工作，行星架及内齿圈分别和内桨轴、外桨轴相连输出。
81.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。