一种自动对花键传动装置的设计

一种自动对花键传动装置的设计

 ,刘志旺,杨子瀚,王,涛,李,政

四川中烟工业有限责任公司西昌卷烟厂，西昌市娇子路

【摘要】本文针对现有液压传动系统试验中泵或马达需快速装夹的使用要求，设计了一种自动对花键传动装置，该装置能够自动对试验泵进行同轴连接，不需要人工进行调整。该装置结构紧凑，配合精度高，控制方式智能可靠，能够实现液压系统动力试验泵或马达的快速装配，提高试验系统效率。

【关键词】快速装夹、过渡花键套、双头外花键、油压转角缸、行程开关

【中图分类号】TH715.1   【文献标识码】B

0引言

长期以来，液压传动系统试验中，为对泵（或马达）进行动态性能检测，泵与电机部件需要快速组成传动系统，从电机轴端到被测泵需要安装联轴器、传动轴、扭矩仪、轴承座等，被测泵需要经常进行拆卸、装配操作，传统的方式采用人工将泵安装在试验支架上，通过内外花键、平键或联轴器与电机部件连接，试验支架上一般采用螺栓固定或转角缸夹紧，在与电机端轴系配合过程中，需要多人进行操作且要对联接轴进行旋转调整，费时费力，效率低下，而且反复的对接容易对配合轴产生局部撞击，长期下来会影响联接轴的同轴度，造成电机过载发热。另外当泵（或马达）进行局部改型后尺寸有所差异时，往往需要重新设计一套试验系统，浪费极大。现有的液压试验台空间狭小，布局紧凑，如果采用整体式移动方案必然会存在空间不足的情况，如何快速自动对泵（或马达）与电机系统进行连接，适应多品种类似测试泵（或马达）的传动试验系统是目前该类试验台的一个普遍难题。

1应用背景介绍

该装置的设计来源于电加载与能量回馈型综合试验系统的使用要求，该套系统采用特种电机给试验对象施加扭矩载荷,可按照定制曲线或根据用户所要求的载荷规律进行加载,实现加载的量化控制和精准性,加载的稳定性与可控性远优于传统的机械加载和液压加载。

图1 电加载与能量回馈型综合试验系统

电加载与能量回馈型综合试验系统由驱动及加载、电机控制及试验控制、测试系统、操控装置、液压站等设备组成。驱动系统有三套215kw电机传动装置和一套81kw传动装置，所测试的泵及马达型号多，类型复杂，需要经常进行更换。为提高拆装效率，需要采用自动化的花键连接装置。

图2 215kw电机传动系统

图3 81kw电机传动系统

2自动对花键传动装置方案概述

为了实现传动装置的快速连接，采用的方案是双头可移动式外花键+位移传感器及智能化控制来实现试验泵（或马达）与电机系统的快速稳定连接。

该自动对花键传动装置主要由双头外花键轴、内花键套、高精密导轨、油压转角缸、轻型拉杆液压缸和相关的控制系统组成，利用“双头可移动式外花键+位移传感器”及智能化控制来实现试验泵（或马达）的快速连接。通过位移传感器对运行在精密导轨上的双头外花键轴位移进行精确测量，当双头外花键轴移动至规定位置时，触动行程开关，泵（或马达）与外花键轴装配到位。

图4 自动对花键装置

与其它设计方案相比，本技术方案的主要特点有：1、双头外花键安装在精密导轨上，可前后移动，且有极限位置限制，连接与脱开十分方便；2、花键对接方式为局部移动，占用空间少；3、避免了手动对中时的反复调整，耗时少，精度高；4、花键断开与连接均通过电控系统自动控制，智能化程度高。

3具体实施方法

如图5、图6所示为该装置在电机与泵组系统中的装配示意。

为保证多型号泵及马达的测试，传动系统设计为前后可移动式，最大移动距离为±50mm，考虑到电机整体移动带来的振动与形位公差，采取的是自动对花键装置的前后移动，为此，在泵组与联轴器之间设置了高精密导轨，并利用液压缸进行推动，利用位移传感器与行程开关进行位置的精确确认。

101 被测泵（或马达） 102 内花键轴 201 双头外花键202 油压转角缸 203 滑动安装板

204 轴承座205 杆端轴轴206 高精密导轨207 行程开关208 位移传感器209 限位支架

301 内花键套 302 轻型拉杆液压缸 401 联轴器501 扭矩仪 601 联轴器701 电机

图5 自动对花键装置组成示意图

图6 与电机等装配示意图2

如图5所示，自动对花键装置具体组成结构主要包括包括双头外花键201、油压转角缸202、滑动安装板203、轴承座204、高精密导轨206、行程开关207、位移传感器208、内花键套301、轻型拉杆液压缸302。内101为被测试泵（或马达），它与内花键轴102在安装前组装好组成泵（或马达）组部件，内花键轴102的出入口设计成圆弧过渡口，并进行倒角处理，方便内花键轴的切入及前后移动，如图7所示。

图7 内花键轴设计形式

双头外花键201通过轴承座204安装在高精密导轨206上，轻型拉杆液压缸302进油口通入压力油后，推动滑动安装板203和轴承座204移动，位移传感器208检测实时移动的距离，通过控制油量的大小及流量可以调节推动力及速度，当双头外花键201移动至需要的位置时，触动行程开关207，行程开关输出开关量信号给电控系统，液压缸302停止运动，油压转角缸202对滑动安装板203进行夹紧，双头外花键201完成与泵（或马达）组部件的连接。

201 双头外花键202 油压转角缸 203 滑动安装板 204 轴承座205 杆端轴轴

206 高精密导轨207 行程开关208 位移传感器209 限位支架 210 轴承

图8 局部示意图

试验完成后，需要将泵（或马达）组部件与电机系统断开时，轻型拉杆液压缸302出油口通入压力油，双头外花键201通过轴承座204在高精密导轨206上反向滑动，并通过相连的位移传感器实时检测当前位移量，当滑动距离达到传动轴连接距离时，系统自动停止压力油输出，双头外花键201与试验泵（或马达）组部件脱开完成，进行下一个产品的测试工作。

5结束语

采用自动对花键传动装置后，避免了人工对花键的耗时耗力，对电加载与能量回馈型综合试验系统的成功运行起到了至关重要的作用。

本自动对花键传动装置应用后，能够自动对试验泵进行同轴连接，不需要人工进行调整，具有结构紧凑，配合精度高，控制方式智能可靠等特点，能够实现液压系统动力试验泵或马达的快速装配，提高试验系统效率，能够广泛应用于机械液压传动系统的快速连接。

参考文献

[1] 闻邦春.机械设计手册第2卷[M].北京：机械工业出版社，2017：P5-181～P5-188

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