大型减速机加载试验台设计
大型减速机加载试验台设计
减速机是工程机械中常用的关键部件,其性能对主机的产品性能和质量会发
生重大影响,为了在装机之前就能对其性能有足够的了解和判断,特开发了一种减
速机试验台本减速机试验台包括试验台底座、用于驱动主试减速机的驱动单元、
用于设置主试减速机的第一安装支架以及向主试减速机提供加载的加载单元，其
中，驱动单元设置在试验台底座上，并且第一安装支架与加载单元之间的距离可
调整。本试验台以底座为基础，驱动单元、加载单元、第一安装支架均设置在试
验台底座上，第一安装支架与加载单元的距离可调，以此组成一个基本的通用型
减速机试验台，能够适用于不同尺寸类型的减速机。
关键词 减速机，回馈式，加载试验台
1 引言 1
2 配件的选择 2
2.1 驱动电机 2
2.1.1 概述 2
2.1.2 结构简介 4
2.1.3 电机的选择 4
2.2 扭矩转速传感器 6
2.3 传动轴 8
2.4 温度传感器 . 11
3 试验台结构 . 13
3.1 试验台的组成 . 13
3.2 驱动部分 . 13
3.3 加载部分 . 14
3.4 测试部分 . 14
4 试验台试验测试 . 20
4.1 试验准备 . 20
4.2 试验过程 . 21
4.3 试验说明 . 21
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 . 25
附图 1： . 26
附图 2： . 27
引言
减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类
繁多，型号各异，减速机不同种类有不同的用途。按照传动级数不同可分为单级和多
级减速机厂轮形状可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥－圆柱齿引轮减速
机；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同进轴式减速机。减速器是一种
由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常
用作原动件与工作机之间的减速传动装置 。在原动机和工作机或执行机构之间起匹
配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。
20 世纪 70－80 年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发
展紧密结合。我国在 20 世纪 60 年代的减速器大多是参照苏联 20 世纪 40－50 年代的
技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水
平与国际水平有较大差距。
中国先后制订了 JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标准，除主
机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。全国生产减速器的企业有数
百家，年产通用减速器 25 万台左右，对发展中国的机械产品作出了贡献。
改革开放以来，中国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技
术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低 速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和
热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从 JB179－60
的 8－9 级提高到 GB10095－88 的 6 级，高速齿轮的制造精度可稳定在 4－5 级。部分
减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较
大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。
中国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达 42000kW，齿轮圆周速度
达 150m/s 以上。但是，中国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被
取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。
减速机作为工程机械的重要组成部件,其生产制造质量的优劣对整车的工作性
能、行业安全性、使用寿命等等都会产生重要的影响。制造厂家一般对减速机中的组
成零部件都会进行较严格的检验，并严格按照装配程序与工艺要求进行装配，但最终
形成的减速机总成的质量如何，还是得进行必要的减速机整机检验和一定时间的磨
合。在减速机使用时若出现质量问题，不但会缩短减速机的使用寿命，还容易引发整
机的质量事故。因此，要对减速机进行出厂前的加载试验，通过试验即可检查产品质
量，同时又可以通过对试验获得的数据进行分析对比，为产品的改进和优化提供可靠
的依据。
现有的减速机试验台通常通过电涡流测功机进行加载，也有相应的液压系统，但
都不能普遍适用于各类型的减速机的性能测试。对于一家生产多款减速机的厂商来
说，特地的为每款减速机都做一台可以检测其性能的试验台显然是不现实的，因为这
需要耗费大量的成本、人力和空间。
有鉴于此，设计此减速机加载试验台是非常必要的，并且其试验台能够适用于不
同尺寸类型的减速机。本通用型减速机试验台包括了驱动单元、加载单元、测试单元、
检测单元等。
2 配件的选择
试验台组成配件主要包括驱动单元的驱动电机、第一扭矩传感器、第一传动轴，
以及加载单元。还有温度传感器、底盘等。此试验台上的第一安装支架用于安装主试
减速机，在试验台底座上，该第一安装支架与加载单元之间的距离是可调整的，调整
后使得第一安装支架与加载单元之间的空间允许容纳不同尺寸型号的减速机，因而，
本减速机加载试验台能够适用于不同类型型号的减速机进行试验。
2．1 驱动电机
此减速机试验台要求的是直流电机-直流电机的能量回馈式的运作系统。此试验
台要具有回馈发电功能，具有明显的节电效果。作为驱动单元的电机选择的是无刷直
流电机。无刷直流电机没有电刷，它的换向是要靠控制器来改变直流电的波形，从而
能满足设计任务中正反转的问题。此控制器选用电加载装置的控制器。 这些在后文
将做详细介绍。
2.1.1 概述
直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力
拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励 3 类，其中自励
又分为并励、串励和复励 3 种。
励磁方式:
直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的
问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类
减速机是工程机械中常用的关键部件,其性能对主机的产品性能和质量会发
生重大影响,为了在装机之前就能对其性能有足够的了解和判断,特开发了一种减
速机试验台本减速机试验台包括试验台底座、用于驱动主试减速机的驱动单元、
用于设置主试减速机的第一安装支架以及向主试减速机提供加载的加载单元，其
中，驱动单元设置在试验台底座上，并且第一安装支架与加载单元之间的距离可
调整。本试验台以底座为基础，驱动单元、加载单元、第一安装支架均设置在试
验台底座上，第一安装支架与加载单元的距离可调，以此组成一个基本的通用型
减速机试验台，能够适用于不同尺寸类型的减速机。
关键词 减速机，回馈式，加载试验台
1 引言 1
2 配件的选择 2
2.1 驱动电机 2
2.1.1 概述 2
2.1.2 结构简介 4
2.1.3 电机的选择 4
2.2 扭矩转速传感器 6
2.3 传动轴 8
2.4 温度传感器 . 11
3 试验台结构 . 13
3.1 试验台的组成 . 13
3.2 驱动部分 . 13
3.3 加载部分 . 14
3.4 测试部分 . 14
4 试验台试验测试 . 20
4.1 试验准备 . 20
4.2 试验过程 . 21
4.3 试验说明 . 21
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 . 25
附图 1： . 26
附图 2： . 27
引言
减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类
繁多，型号各异，减速机不同种类有不同的用途。按照传动级数不同可分为单级和多
级减速机厂轮形状可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥－圆柱齿引轮减速
机；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同进轴式减速机。减速器是一种
由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常
用作原动件与工作机之间的减速传动装置 。在原动机和工作机或执行机构之间起匹
配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。
20 世纪 70－80 年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发
展紧密结合。我国在 20 世纪 60 年代的减速器大多是参照苏联 20 世纪 40－50 年代的
技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水
平与国际水平有较大差距。
中国先后制订了 JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标准，除主
机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。全国生产减速器的企业有数
百家，年产通用减速器 25 万台左右，对发展中国的机械产品作出了贡献。
改革开放以来，中国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技
术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低 速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和
热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从 JB179－60
的 8－9 级提高到 GB10095－88 的 6 级，高速齿轮的制造精度可稳定在 4－5 级。部分
减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较
大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。
中国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达 42000kW，齿轮圆周速度
达 150m/s 以上。但是，中国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被
取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。
减速机作为工程机械的重要组成部件,其生产制造质量的优劣对整车的工作性
能、行业安全性、使用寿命等等都会产生重要的影响。制造厂家一般对减速机中的组
成零部件都会进行较严格的检验，并严格按照装配程序与工艺要求进行装配，但最终
形成的减速机总成的质量如何，还是得进行必要的减速机整机检验和一定时间的磨
合。在减速机使用时若出现质量问题，不但会缩短减速机的使用寿命，还容易引发整
机的质量事故。因此，要对减速机进行出厂前的加载试验，通过试验即可检查产品质
量，同时又可以通过对试验获得的数据进行分析对比，为产品的改进和优化提供可靠
的依据。
现有的减速机试验台通常通过电涡流测功机进行加载，也有相应的液压系统，但
都不能普遍适用于各类型的减速机的性能测试。对于一家生产多款减速机的厂商来
说，特地的为每款减速机都做一台可以检测其性能的试验台显然是不现实的，因为这
需要耗费大量的成本、人力和空间。
有鉴于此，设计此减速机加载试验台是非常必要的，并且其试验台能够适用于不
同尺寸类型的减速机。本通用型减速机试验台包括了驱动单元、加载单元、测试单元、
检测单元等。
2 配件的选择
试验台组成配件主要包括驱动单元的驱动电机、第一扭矩传感器、第一传动轴，
以及加载单元。还有温度传感器、底盘等。此试验台上的第一安装支架用于安装主试
减速机，在试验台底座上，该第一安装支架与加载单元之间的距离是可调整的，调整
后使得第一安装支架与加载单元之间的空间允许容纳不同尺寸型号的减速机，因而，
本减速机加载试验台能够适用于不同类型型号的减速机进行试验。
2．1 驱动电机
此减速机试验台要求的是直流电机-直流电机的能量回馈式的运作系统。此试验
台要具有回馈发电功能，具有明显的节电效果。作为驱动单元的电机选择的是无刷直
流电机。无刷直流电机没有电刷，它的换向是要靠控制器来改变直流电的波形，从而
能满足设计任务中正反转的问题。此控制器选用电加载装置的控制器。 这些在后文
将做详细介绍。
2.1.1 概述
直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力
拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励 3 类，其中自励
又分为并励、串励和复励 3 种。
励磁方式:
直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的
问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类
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