扭矩試驗(yàn)臺(tái)的改造及扭矩電測設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)開題論證報(bào)告專業(yè)機(jī)械制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名仲蘇州班級(jí)B機(jī)制053學(xué)號(hào)0510110309指導(dǎo)教師朱龍英完成日期2009年3月31日1課題名稱：扭矩試驗(yàn)臺(tái)的改造及扭矩電測一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述1.課題來源根據(jù)江蘇雙慶精密機(jī)械有限公司要求，在扭矩試驗(yàn)臺(tái)的改造及扭矩電測這個(gè)課題中，機(jī)械動(dòng)力設(shè)備的扭矩變化是其運(yùn)行狀況的重要信息。扭矩是各種機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)、質(zhì)量檢驗(yàn)、優(yōu)化控制、工況監(jiān)測和故障診斷等必不可少的內(nèi)容。扭矩傳感器已廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和智能控制上。2.國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)作為傳動(dòng)軸調(diào)試試驗(yàn)設(shè)備，在傳動(dòng)軸的制造與維修中發(fā)揮著重要的作用。近年來，隨著柴油機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，電測技術(shù)的不斷改進(jìn)，傳動(dòng)軸制造廠家和維修行業(yè)對(duì)傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)要求也越來越高，致使為數(shù)不多的國產(chǎn)試驗(yàn)臺(tái)的生產(chǎn)廠家也紛紛向世界先進(jìn)技術(shù)靠攏。1）傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)產(chǎn)品現(xiàn)狀目前國內(nèi)傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)生產(chǎn)廠家自八十年代以來，數(shù)量基本保持穩(wěn)定，各家企業(yè)的試驗(yàn)臺(tái)產(chǎn)品的品種構(gòu)成方面詳見下表：品種企業(yè)名稱機(jī)械4.05.5液壓5.57.5滑差5.57.511直流5.57.5變頻5.57.51115泰安試驗(yàn)設(shè)備廠精峰試驗(yàn)設(shè)備公司唐山清源環(huán)保機(jī)械公司泰安拉寶地試驗(yàn)設(shè)備有限公司洛陽工學(xué)院校辦工廠成都八一機(jī)電設(shè)備廠福州大學(xué)機(jī)電工廠表中顯示，按調(diào)速方式及動(dòng)力傳動(dòng)方式分類，國內(nèi)各廠家目前普遍生產(chǎn)的試驗(yàn)臺(tái)，主要是滑差式離合器的傳動(dòng)變速和交流變頻器調(diào)速兩種類型的產(chǎn)品。而生產(chǎn)機(jī)械、液壓調(diào)速試驗(yàn)臺(tái)的各有一家，直流調(diào)速的兩家，且其產(chǎn)量也相當(dāng)?shù)?，以上三種類型產(chǎn)品總加起來年產(chǎn)量不足1萬臺(tái)。2）傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)狀(1)機(jī)械式轉(zhuǎn)動(dòng)變速試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械式轉(zhuǎn)動(dòng)變速試驗(yàn)臺(tái)是利用可變徑皮帶輪來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸驅(qū)勸軸轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速的。該類型試驗(yàn)臺(tái)于五十年代末就開始在國內(nèi)生產(chǎn)，因其結(jié)構(gòu)簡單、容易生產(chǎn)，曾在傳動(dòng)軸維修行業(yè)占有很大市場，但該類型產(chǎn)品傳動(dòng)效率低、變速范圍窄，難以滿足高速、大功率柴油機(jī)配套的傳動(dòng)軸調(diào)試，目前僅有少量該型試驗(yàn)臺(tái)，主要是針對(duì)拖拉機(jī)、工程2機(jī)械等中小功率柴油機(jī)的傳動(dòng)軸的調(diào)試，該類產(chǎn)品已屬淘汰產(chǎn)品。(2)液壓式試驗(yàn)臺(tái)液壓式變速傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，其傳動(dòng)效率及轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，一般能夠較好地滿足各類傳動(dòng)軸調(diào)試的要求。自六十年代在國內(nèi)生產(chǎn)以來，是機(jī)械式試驗(yàn)臺(tái)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。目前，在傳動(dòng)軸維修行業(yè)擁有較大的市場。由于該產(chǎn)品是以液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)來使驅(qū)動(dòng)軸變速的，其液壓元件加工精度要求較高，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，使得制造難度較大，使用中的維護(hù)保養(yǎng)較困難，操作也不是很方便，嗓聲大。故此，該品種的試驗(yàn)臺(tái)目前在油泵油咀生產(chǎn)廠家已基本淘汰。(3)滑差式試驗(yàn)臺(tái)滑差式試驗(yàn)臺(tái)是國內(nèi)七十年代末開始批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，在油泵咀生產(chǎn)廠家及維修行業(yè)都有較大的保有量?；钍诫x合器一般是由試驗(yàn)臺(tái)生產(chǎn)廠家自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，并與普通三相異步電動(dòng)機(jī)配套，也有部分廠家是直接采用電機(jī)專業(yè)廠家生產(chǎn)的滑差調(diào)速電機(jī)裝配于試驗(yàn)臺(tái)上。此類試驗(yàn)臺(tái)主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)、使用操作方便、可靠性較高，其各項(xiàng)性能均能滿足油泵油咀生產(chǎn)調(diào)試及維修行業(yè)的需要。但也存在著調(diào)速控制電路性能不穩(wěn)定，容易造成轉(zhuǎn)速失控等缺陷，該故障對(duì)設(shè)備維護(hù)及操作人員都有一定的危險(xiǎn)性，為此，個(gè)別廠家的產(chǎn)品在測控儀部分加裝了轉(zhuǎn)速預(yù)置保護(hù)功能，從而有效地保證了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。(4)變頻式試驗(yàn)臺(tái)交流變頻調(diào)速是八十年代才得以迅速發(fā)展的機(jī)電調(diào)速技術(shù)。它是應(yīng)用微處理器技術(shù)及大功率電子元件構(gòu)成的電機(jī)變速控制系統(tǒng)，其輸出驅(qū)動(dòng)軸一般均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸直接輸出，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，其等扭矩特性為傳動(dòng)軸調(diào)試提供了精確的轉(zhuǎn)速，操作更加方便，功能也更加完善。因而國內(nèi)傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)生產(chǎn)企業(yè)或通過引進(jìn)專利生產(chǎn)技術(shù)的產(chǎn)品，或自行開發(fā)設(shè)計(jì)，很快地開發(fā)出多種規(guī)格的變頻式傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)，使國產(chǎn)化傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)在技術(shù)上得到較大的提高。為了完善功能，該種試驗(yàn)臺(tái)還普遍增加了提高穩(wěn)壓電源、氣源、流量計(jì)等附加功能。3）傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)測量系統(tǒng)現(xiàn)狀(1)轉(zhuǎn)速計(jì)算、控制儀表傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)速測量是傳動(dòng)軸調(diào)試的基本保證。目前，幾乎各類型產(chǎn)品都配以數(shù)字顯示的轉(zhuǎn)速表，而早期的指針式轉(zhuǎn)速表早已淘汰。量油計(jì)數(shù)也同樣是利用電子計(jì)數(shù)裝置進(jìn)行預(yù)置計(jì)數(shù)，控制油泵調(diào)試的油量。此外，各廠家還對(duì)產(chǎn)品配置了許多其他測控功能，如油溫自動(dòng)數(shù)顯控制和油壓、氣壓(真空度)的數(shù)字化測量等?？傊?，傳動(dòng)軸測試時(shí)所需的條件參數(shù)均可由儀表測量數(shù)顯，使測試條件、控制精度大大提高。(2)傳動(dòng)軸調(diào)試參數(shù)測試傳動(dòng)軸調(diào)試參數(shù)主要是各缸油量，目前測試主要還是以玻璃量筒計(jì)量為主，但這種測量方式的最大缺點(diǎn)是測量過程緩慢，尤其不適于油泵油咀生產(chǎn)廠家的大批量專業(yè)化生產(chǎn)，因此，在國外新開發(fā)的產(chǎn)品上，利用了計(jì)算機(jī)測控技術(shù)及設(shè)計(jì)的傳感器對(duì)油泵的噴3油量進(jìn)行快速、連續(xù)的測量，是目前急需解決的問題，這正是國產(chǎn)傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)與國外先進(jìn)產(chǎn)品之間真正差距所在。4）傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)發(fā)展趨勢(1)由于試驗(yàn)臺(tái)主要應(yīng)用于傳動(dòng)軸生產(chǎn)廠家和維修調(diào)試，而生產(chǎn)廠家由于生產(chǎn)是批量化的，因此，它要求試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化程度要高，如傳動(dòng)軸快速裝夾具及扭矩快速數(shù)字化測量等；而維修行業(yè)則要求試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)能適應(yīng)多種傳動(dòng)軸的調(diào)試，具備較齊全的附件。(2)今后傳動(dòng)軸試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)發(fā)展應(yīng)主要集中于充分利用計(jì)算機(jī)測控技術(shù)，使傳動(dòng)軸調(diào)試中的各項(xiàng)條件和技術(shù)參數(shù)的測量完全以數(shù)字化方式自動(dòng)測量，以適應(yīng)傳動(dòng)軸產(chǎn)品技術(shù)及質(zhì)量不斷提高的需要國外以德國HBM公司為主。其產(chǎn)品規(guī)格060000mN，使用轉(zhuǎn)速最高達(dá)22000rpm。而日本小野測器株式會(huì)社與日本一家船用柴油機(jī)廠合作生產(chǎn)過在線測量用低速大扭矩測量設(shè)備，其最大測量扭矩為2800000mN。其生產(chǎn)的小扭矩測量用測量設(shè)備，最高使用轉(zhuǎn)速達(dá)120000rpm。湘儀動(dòng)力測試儀器有限公司1975年開始研制生產(chǎn)扭矩測量設(shè)備，1976年通過原第一機(jī)械工業(yè)工業(yè)部的部級(jí)鑒定。1985年其產(chǎn)品獲得湖南省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，研制生產(chǎn)的4000mN使用轉(zhuǎn)速015000rpm扭矩測量設(shè)備用于中國科學(xué)院工程熱物理所的渦輪增壓試驗(yàn)臺(tái)上，該試驗(yàn)臺(tái)曾獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)?，F(xiàn)已成為國內(nèi)扭矩測量設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模最大，規(guī)格最全的企業(yè)。尤其在大功率高轉(zhuǎn)速的扭矩測量設(shè)備的研制開發(fā)上，在國內(nèi)可以說是獨(dú)此一家。但是，隨著航空航天領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求一些相關(guān)科研部門盡快的研制出更大功率、更高轉(zhuǎn)速設(shè)備。例如四川江油624所提出需要能夠測試45000kW、15000rpm；20000kW、18000rpm設(shè)備的測試系統(tǒng)?，F(xiàn)在航空部的沈陽606所、四川江油624所、株洲608所、無錫614所等都紛紛向我們提出了相應(yīng)的要求，希望扭矩測量設(shè)備立足于國內(nèi)研制。目前，需要大功率高轉(zhuǎn)速的測試設(shè)備主要是國內(nèi)的航空、航天領(lǐng)域中的科研院所及相關(guān)的大專院校。如按需求量20套計(jì)算，每套按95萬人民幣，其銷售額約為1900萬元左右。但是可節(jié)約的外匯將不少于2000萬美元，如國外搞技術(shù)封鎖，即使有錢也買不到，這是完全可能的，這將會(huì)嚴(yán)重影響我國航天、航空事業(yè)的發(fā)展，其后果是不能以金錢來衡量的。將來，隨著我國汽車、電力機(jī)車等向高速發(fā)展，其大功率高轉(zhuǎn)速的測試設(shè)備也可向民用工業(yè)發(fā)展，即可在社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益獲得雙贏。目前，國內(nèi)還沒有競爭對(duì)手。二、本課題擬解決的問題機(jī)械傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)能按照機(jī)器零件的工作能力和可靠性的基本準(zhǔn)則進(jìn)行精度、摩擦損耗、強(qiáng)度、剛度、耐熱性、噪聲和抗震性等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)就是提出一種改進(jìn)機(jī)械工程學(xué)院的一臺(tái)齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的方案，本方案采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，將齒輪箱設(shè)計(jì)成模塊，可以進(jìn)行齒輪箱的整體的效率壽命的測試，也可以進(jìn)行齒輪效率壽命測試，同時(shí)增加了測試聯(lián)軸器、離合器、帶傳動(dòng)的效率壽命的功能,并且更換了傳感器，增加工控機(jī)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，使原來的實(shí)驗(yàn)臺(tái)成為適應(yīng)現(xiàn)代測試要求的機(jī)械傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。目前，大部分齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)只是針對(duì)某一特定的輪輻，雖然專用性對(duì)于試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)成本帶來一定有利因素，但是功能的單一制約了設(shè)備的使用效率。4在此基礎(chǔ)上，開展多功能機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)是改進(jìn)于原來齒輪試驗(yàn)臺(tái)的一條十分有效的途徑。齒輪試驗(yàn)臺(tái)的功能是測量彩齒輪的效率和壽命.其最大的特點(diǎn)是具有一套封閉加載系統(tǒng),且具有明顯的節(jié)能效果.為了利用其特點(diǎn),在在原功能不變的情況下,1）增加聯(lián)軸器,離合器。2）帶傳動(dòng)的或其他穿傳動(dòng)件的效率和壽命,使其成為多功能的機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。3）對(duì)齒輪的各種性能進(jìn)行測試。三、解決方案及預(yù)期效果1.項(xiàng)目實(shí)施的主要技術(shù)內(nèi)容此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為非標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)設(shè)備的研制。2.完成的試驗(yàn)項(xiàng)目1)完成了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體設(shè)計(jì)改進(jìn)工作；2)完成了裝配圖及其他圖紙的繪制；3)對(duì)了軸，齒輪，軸承等關(guān)鍵零件進(jìn)行了校核；4)更換了原來的傳感器，并配備了