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電動式機械加載器專利技術發展

機械閉式試驗臺是機械式功率流封閉式試驗臺的簡稱，也有稱其為動力循環式試驗臺。

機械閉式試驗臺的特點是被試驗的齒輪箱等機械產品所傳遞的功率流在試驗臺內部進行循環，而用來克服摩擦阻力的所消耗的動力其值只是封閉功率流值的15％～30％左右，其與開式試驗臺相比節約了大量能源。機械閉式試驗臺在工礦企業、研究所和工科院校的實驗室內使用十分廣泛，而加載器是該試驗臺上施加扭矩載荷的重要部件。加載器的水平高低標志著該類試驗臺的水平高低。

北齒早在70年代就使用了機械閉式試驗臺，并且自行研制了葉片式液壓加載器。液壓加載器的最大缺點是扭轉角度受限，在機械閉式驅動橋齒輪試驗臺上使用時，由于系統內有4根半軸，系統的剛性比較差，當時的解決方案就是增加一個扭角調節器。在每次試驗開始前，先將扭角調節器調整出一個初始角度，然后再用液壓加載器進行加載試驗。該試驗臺的結構原理，見圖－1所示，

圖－1. 改造前的閉式試驗臺結構原理圖        圖－2.改造后的機械閉式驅動橋齒輪試驗臺

2004年成功研制了電動式機械加載器，將機械閉式驅動橋齒輪試驗臺進行改造，取消了扭角調節器，改造后的機械閉式驅動橋齒輪試驗臺如圖－2所示。這種電動式機械加載器與改造前使用的葉片式液壓加載器相比，有明顯的優點。其主要特點是：1.承載扭矩大，可增至上萬牛；2.運轉轉速高，可高達6500轉/每分鐘；3.無加載行程角的限制；4.可雙向、無級、平穩地運行和控制；5.驅動功率極小且保持載荷時無需供電，能耗極低；6.省去了龐大且可靠性差的液力驅動泵站，節省了資金和占地空間；7.不存在松載和泄漏問題，運行可靠且有利于環保；8.與同類產品相比體積小、質量輕，更容易實現高速旋轉等。

電動式機械加載器的一般工作型式為水平支架式，兩端由法蘭盤輸出扭矩，其內部結構主要由三部分組成：電動機、制動器和減速器。其結構原理見圖－3所示，其中減速器以其獨特的結構原理產生極大的減速比，使加載扭矩增大近一萬倍；采用微電機，驅動功率較小，便于由計算機自動控制或變頻器數字化控制，實現定載荷加載或按載荷譜自動加載；制動器可以使加載器保持極高的載荷精度，永不松載。電動式機械加載器屬一項技術創新工程，其具有獨特的經過優化設計的內部結構，已經獲取一項“實用新型專利”，其專利號為：ZL201320764521.5。

                                      圖－3.  電動式機械加載器結構原理圖

電動式機械加載器技術經過十年的產品研制，目前具備的設計、工藝和制造能力已經成功研制出系列產品，其與國內同類產品相比，技術更先進，結構更合理，性能更優良，運行更可靠。產品的技術規格：輸出扭矩從600至10000 牛米；運轉轉速從6500至1500 轉/每分鐘。

但是該技術加載器扭矩的承載能力只能達到10000牛米左右，扭矩再大，尚有一定難度。然而面對我國國民經濟現代工業和現代國防的發展，我國齒輪行業在十二五發展規劃大綱中就提出高鐵、風電、核電、船舶等行業越來越需要重載高速的齒輪裝置；這些齒輪裝置的試驗也越來越需要重載高速的試驗臺。在機械閉式試驗臺上當然越來越需要重載高速的加載器。目前國內2~10萬牛米，3000~5000r/min的重載高速加載器還主要依賴從國外進口。電動式機械加載器的技術當然也需要科技創新、快步發展，來填補這一國內空白！

電動式機械加載器本體實際上是一個能高速運轉的旋轉體，要求旋轉半徑盡量小，軸向尺寸盡量短，重量盡量輕；結構盡量簡化、優化且軸對稱，易實現動平衡，以便在同等扭矩下轉速更高。

為了開發更大扭矩的機械加載器，在加載器的減速器結構上引入行星排NGW結構要實現2～10萬牛米扭矩并不難，但是要求旋轉半徑盡量小并不容易。2006年設計的10萬牛加載器技術方案最大直徑為800mm;而國外液壓加載器直徑僅為570mm 轉速為1500r/min；到了2011年設計的10萬牛加載器技術方案最大直徑為629mm;而國外液壓加載器經過改進后直徑僅為520mm 轉速為4000r/min；到了2014年設計的10萬牛加載器技術方案直徑減少為514mm轉速也能達到4000r/min,終于在旋轉半徑參數上略優于國外水平。這就是在現有諧波結構上，引入行星排NGW結構，應用優質鋼材和優化設計技術，使得加載器的核心部件——XB+NGW結構減速器與普通NGW結構減速器相比，在加載能力不減小的前提下，其旋轉半徑減小了18％，體積減小了33 ％。這是積十年的研制經驗，在加載器內部結構設計上狠下功夫，經過潛心研究獲得的一項技術創新工程，于是申請了一項“實用新型專利”，并且獲得了批準，其專利號為：ZL201320764521.5

電動式機械加載器系列專利產品的推廣使用，不僅可以在汽車、船用、裝載、拖曳機械中的驅動橋、分動器、變速器、輪邊制動器和傳動鏈很長的汽車整體底盤綜合試驗臺上使用，而且可以在高鐵、風電、核電、大型船舶等行業的高速重載領域的試驗臺上使用。

另外電動式機械加載器專利技術產品的優點，不僅僅是作為“加載器”這一部件去替代原有的各種加載器，而是能使原來已經廣泛采用的“機械封閉式”試驗方法；產生了質的變化；特別能使經過整套系統設計后的試驗臺，具有更廣闊的功能和優良的性能，以及良好地與測試儀表和計算機界面的配套性，更具有系統性、組合性和模塊化。

電動式機械加載器專利系列產品的每種基型可以派生出多種多樣型號的產品。加載器的安裝方式目前供貨一般為水平支架式，其外觀圖見下圖－4；其操作控制葙見下圖－5。但是根據顧客要求其裝配聯接方式可以設計成為懸掛式或者凸緣式；轉矩輸出方式有一端或者兩端，可根據加載器在封閉功率流中位置和具體使用場合，供各種各樣布置方式的試驗臺架配套選擇。本加載器產品供貨時一般為手動控制加、減載荷；但是，根據顧客的要求，可以增加計算機自動控制加、減載荷或扭轉角度顯示等功能，以供顧客選擇訂購。