本发明涉及机械试验装置技术领域，尤其是涉及一种机械功率封闭式齿轮试验台。
背景技术：
机械功率封闭式齿轮试验台是机械行业进行齿轮强度和齿轮疲劳寿命测试的试验装置，通过加载装置改变封闭扭矩大小，通过驱动装置改变封闭系统的转动速度，从而获得不同的试验功率，而驱动装置只需要提供补偿封闭系统内摩擦损耗的功率。
然而，现有的机械功率封闭式齿轮试验台结构复杂，除了试验齿轮箱和陪试齿轮箱，还需要设置两个甚至四个齿轮箱来构成封闭的回路，且不适于对高速传动齿轮箱进行性能和疲劳寿命试验。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种机械功率封闭式齿轮试验台，以缓解现有技术中存在的机械功率封闭式齿轮试验台结构复杂，且不适于对高速传动齿轮箱进行性能和疲劳寿命试验的技术问题。
基于上述目的，本发明提供了一种机械功率封闭式齿轮试验台，包括驱动装置、增速箱、陪试高速齿轮箱、机械加载器、试验高速齿轮箱和冷却系统；所述驱动装置的动力输出轴与所述增速箱传动连接，所述增速箱的高速输出轴与所述陪试高速齿轮箱的输入轴连接，所述机械加载器连接在所述陪试高速齿轮箱的输入轴与所述试验高速齿轮箱的输入轴之间；所述陪试高速齿轮箱的输出轴与所述试验高速齿轮箱的输出轴之间设置有扭矩转速传感器；所述冷却系统用于对所述陪试高速齿轮箱与所述试验高速齿轮箱进行冷却。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述陪试高速齿轮箱的输入轴和输出轴均通过液体静压轴承支撑于所述陪试高速齿轮箱的箱体中，所述试验高速齿轮箱的输入轴和输出轴均通过液体静压轴承支撑于所述试验高速齿轮箱的箱体中。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述液体静压轴承包括前液体径向轴承和后液体径向轴承，所述前液体径向轴承为液体止推轴承，所述试验高速齿轮箱的箱体设有第一进油通道、第二进油通道、第一出油通道和第二出油通道，所述前液体径向轴承设置有前液体进油通道和前液体出油通道，所述后液体径向轴承设置有后液体进油通道和后液体出油通道；所述第一进油通道与所述前液体进油通道连通，所述第二进油通道与所述后液体进油通道连通；所述第一出油通道与所述前液体出油通道连通，所述第二出油通道与所述后液体出油通道连通。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述前液体径向轴承设置有前节流器，所述前节流器与所述第一进油通道连通；所述前液体径向轴承的周向侧壁设置有环形槽，所述环形槽与所述第一进油通道连通，所述前液体进油通道的数量为多个，多个所述前液体进油通道沿所述环形槽的槽底间隔设置。
进一步地，在某些可选的实施方案中，还包括轴承冷却系统，所述轴承冷却系统包括第一油泵和第一油箱，所述第一油泵用于将所述第一油箱中的润滑油输送至所述液体静压轴承的进油口，冷却后的润滑油能够回流进入所述第一油箱中。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述冷却系统包括第一润滑冷却系统和第二润滑冷却系统，所述第一润滑冷却系统与所述试验高速齿轮箱连接，所述第二润滑冷却系统与所述陪试高速齿轮箱连接。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述第一润滑冷却系统包括第二油泵和第二油箱，所述第二油泵用于将所述第二油箱中的润滑油输送至所述试验高速齿轮箱中，冷却后的润滑油能够回流进入所述第二油箱中；
所述第二润滑冷却系统包括第三油泵和第三油箱，所述第三油泵用于将所述第三油箱中的润滑油输送至所述陪试高速齿轮箱中，冷却后的润滑油能够回流进入所述第三油箱中。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述第二油箱中的润滑油经过喷油管道喷入所述试验高速齿轮箱的内部，实现对高速齿轮的润滑降温。
进一步地，在某些可选的实施方案中，机械功率封闭式齿轮试验台还包括温度监测系统，所述温度监测系统用于实时监控所述陪试高速齿轮箱与所述试验高速齿轮箱的温度。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述温度监测系统包括热成像仪，所述热成像仪位于所述陪试高速齿轮箱与所述试验高速齿轮箱的上方，所述热成像仪用于在线实时监测所述陪试高速齿轮箱与所述试验高速齿轮箱的温度变化数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的机械功率封闭式齿轮试验台，只在陪试高速齿轮箱/试验高速齿轮箱的一侧设置了一个增速箱，用于提高转速，并在试验高速齿轮箱的输入轴与陪试高速齿轮箱的输入轴之间设置机械加载器，在试验高速齿轮箱的输出轴与陪试高速齿轮箱的输出轴之间设置扭矩转速传感器，形成了封闭的回路，从而省去了原有的其他齿轮箱，不仅结构简单，而且能够对高速齿轮箱进行性能和疲劳寿命试验，同时，由于设置了冷却系统，能够及时对试验高速齿轮箱与陪试高速齿轮箱进行冷却，以保证机械功率封闭式齿轮试验台能够正常工作。
在使用时，先通过机械加载器在试验高速齿轮箱的输入轴和陪试高速齿轮箱的输入轴上施加大小相等、方向相反的扭矩，即可在由陪试高速齿轮箱、扭矩转速传感器、试验高速齿轮箱和机械加载器组成的机械封闭系统中加上封闭扭矩，使陪试高速齿轮箱的输入轴与试验高速齿轮箱的输入轴相对转动一个角度而产生扭矩，然后通过驱动装置驱动陪试高速齿轮箱的输入轴转动，带动陪试高速齿轮箱的输出轴和扭矩转速传感器转动，进而带动试验高速齿轮箱的输出轴转动，再带动试验高速齿轮箱的输入轴转动，机械加载器使各齿轮齿面产生的压力在各齿轮转动时保持不变，这时即可通过扭矩转速传感器读出试验高速齿轮箱和陪试高速齿轮箱的扭矩和转速，以完成各项功能和性能试验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例提供的机械功率封闭式齿轮试验台的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的机械功率封闭式齿轮试验台中的试验高速齿轮箱的内部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的机械功率封闭式齿轮试验台中的温度监测系统的原理图。
图标：1-驱动装置；2-增速箱；3-联轴器；4-陪试高速齿轮箱；5-扭矩转速传感器；6-加载器；7-试验高速齿轮箱；8-第二油泵；9-第二油箱；10-第三油泵；11-第三油箱；12-上箱体；13-第二进油通道；14-后液体径向轴承；15-锁紧螺母；16-测试齿轮；17-前节流器；18-第一进油通道；19-前液体径向轴承；20-主轴；21-下箱体；22-第一出油通道；23-止推轴承节流器；24-后液体静压轴承节流器；25-第二出油通道；26-热成像仪；27-喷油管。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
参见图1所示，本实施例提供了一种用于高温高速齿轮疲劳性能测试的机械功率封闭式齿轮试验台，包括驱动装置1、增速箱2、陪试高速齿轮箱4、机械加载器6、试验高速齿轮箱7和冷却系统；驱动装置1的动力输出轴与增速箱2传动连接，增速箱2的高速输出轴与陪试高速齿轮箱4的输入轴连接，机械加载器6连接在陪试高速齿轮箱4的输入轴与试验高速齿轮箱7的输入轴之间；陪试高速齿轮箱4的输出轴与试验高速齿轮箱7的输出轴之间设置有扭矩转速传感器5；冷却系统用于对陪试高速齿轮箱4与试验高速齿轮箱7进行冷却。
本实施例提供的机械功率封闭式齿轮试验台，只在陪试高速齿轮箱/试验高速齿轮箱的一侧设置了一个增速箱，用于提高转速，并在试验高速齿轮箱的输入轴与陪试高速齿轮箱的输入轴之间设置机械加载器，在试验高速齿轮箱的输出轴与陪试高速齿轮箱的输出轴之间设置扭矩转速传感器，形成了封闭的回路，从而省去了原有的其他齿轮箱，不仅结构简单，而且能够对高速齿轮箱进行性能和疲劳寿命试验，同时，由于设置了冷却系统，能够及时对试验高速齿轮箱与陪试高速齿轮箱进行冷却，以保证机械功率封闭式齿轮试验台能够正常工作。
在使用时，先通过机械加载器6在试验高速齿轮箱7的输入轴和陪试高速齿轮箱4的输入轴上施加大小相等、方向相反的扭矩，即可在由陪试高速齿轮箱4、扭矩转速传感器5、试验高速齿轮箱7和机械加载器6组成的机械封闭系统中加上封闭扭矩，使陪试高速齿轮箱4的输入轴与试验高速齿轮箱7的输入轴相对转动一个角度而产生扭矩，然后通过驱动装置1驱动陪试高速齿轮箱4的输入轴转动，带动陪试高速齿轮箱4的输出轴转动，进而带动试验高速齿轮箱7的输出轴转动，再带动试验高速齿轮箱7的输入轴转动，机械加载器6使各齿轮齿面产生的压力在各齿轮转动时保持不变，这时即可通过扭矩转速传感器5读出试验高速齿轮箱7和陪试高速齿轮箱4的扭矩和转速，以完成各项功能和性能试验。
增速箱2能够改变机械封闭系统的转速，从而获得不同的试验功率，而驱动装置1只需要提供补偿机械封闭系统内的摩擦损耗的功率。在同等封闭试验功率的条件下，机械功率封闭式齿轮试验台消耗的功率仅为封闭功率的十分之一左右。所以，本实施例提供的机械功率封闭式齿轮试验台只需要消耗相对很小的功率就可以完成大功率的各项功能和性能试验。
高温高速齿轮疲劳性能试验台还包括控制系统，扭矩转速传感器5与控制系统连接。本实施例中的扭矩转速传感器5用于采集机械封闭系统运行的动态参数数据，反应试验台的运行状态，并将数据传入控制系统中。
本实施例中的驱动装置1为高速电机。
本实施例中的试验高速齿轮箱7和陪试高速齿轮箱4均包括一对相互啮合的直齿轮。
需要说明的是，试验高速齿轮箱7和陪试高速齿轮箱4也可以为其他形式的齿轮箱，例如由斜齿轮构成的齿轮箱。
进一步地，在某些可选的实施方案中，扭矩转速传感器5通过联轴器3连接在陪试高速齿轮箱4与试验高速齿轮箱7之间。
本实施例中的扭矩转速传感器5可以采用型号为t40b的hbm扭矩传感器。
需要说明的是，扭矩转速传感器5也可以采用其他的现有传感器。
进一步地，在某些可选的实施方案中，联轴器3为波纹管联轴器。
随着齿轮传动的转速越来越高，对于转速高达数万转/分钟的超高速齿轮传动试验，市面上销售的普通齿轮箱对于此类试验研究已经不合时宜。
因此，在某些可选的实施方案中，陪试高速齿轮箱的输入轴和输出轴均通过液体静压轴承支撑于陪试高速齿轮箱的箱体中，试验高速齿轮箱的输入轴和输出轴均通过液体静压轴承支撑于试验高速齿轮箱的箱体中。
本实施例中采用液体静压轴承的高速齿轮箱对于此类试验的成功有着极其重要的推动作用。
进一步地，在某些可选的实施方案中，液体静压轴承包括前液体径向轴承和后液体径向轴承，前液体径向轴承为液体止推轴承，试验高速齿轮箱的箱体设有第一进油通道、第二进油通道、第一出油通道和第二出油通道，前液体径向轴承设置有前液体进油通道和前液体出油通道，后液体径向轴承设置有后液体进油通道和后液体出油通道；第一进油通道与前液体进油通道连通，第二进油通道与后液体进油通道连通；第一出油通道与前液体出油通道连通，第二出油通道与后液体出油通道连通。
进一步地，在某些可选的实施方案中，前液体径向轴承设置有前节流器，前节流器与第一进油通道连通；前液体径向轴承的周向侧壁设置有环形槽，环形槽与第一进油通道连通，前液体进油通道的数量为多个，多个前液体进油通道沿环形槽的槽底间隔设置。
本实施例中，前液体进油通道的数量为四个，四个前液体进油通道沿前液体径向轴承的周向均匀间隔设置。
进一步地，在某些可选的实施方案中，机械功率封闭式齿轮试验台还包括轴承冷却系统，轴承冷却系统包括第一油泵和第一油箱，第一油泵用于将第一油箱中的润滑油输送至液体静压轴承的进油口，冷却后的润滑油能够回流进入第一油箱中。
进一步地，在某些可选的实施方案中，冷却系统包括第一润滑冷却系统和第二润滑冷却系统，第一润滑冷却系统与试验高速齿轮箱连接，第二润滑冷却系统与陪试高速齿轮箱连接。
进一步地，在某些可选的实施方案中，第一润滑冷却系统包括第二油泵8和第二油箱9，第二油泵8用于将第二油箱9中的润滑油输送至试验高速齿轮箱中，冷却后的润滑油能够回流进入第二油箱9中；第二润滑冷却系统包括第三油泵10和第三油箱11，第三油泵10用于将第三油箱11中的润滑油输送至陪试高速齿轮箱中，冷却后的润滑油能够回流进入第三油箱11中。
以试验高速齿轮箱为例，具体而言，参见图2所示，试验高速齿轮箱主要包括上箱体12、下箱体21、主轴20(以输入轴为例)、测试齿轮16、前液体径向轴承19和后液体径向轴承14，主轴20设置有锁紧螺母15，第一进油通道18和第二进油通道13设置在上箱体12上，第一出油通道和第二出油通道设置在下箱体21上；前液体径向轴承19处加工有前节流器17、前液体进油通道、前液体出油通道和止推轴承节流器23；可选地，前节流器17的数量为两个，止推轴承节流器23的数量为四个，后液体径向轴承14处加工有后液体进油通道、后液体静压轴承节流器24和后液体进油通道。
在前液体径向轴承19处，润滑油经过接头进入第一进油通道18，分流至前节流器17和轴承环面布置的止推轴承节流器23，完成前液体径向轴承19的润滑冷却后，经过第一出油通道22流入试验高速齿轮箱的内部。
在后液体径向轴承14处，润滑油经过接头进入第二进油通道13，流至轴承环面布置的后液体静压轴承节流器24，完成后液体径向轴承14的润滑冷却后，经过第二出油通道25流入齿轮箱内部。
需要说明的是，止推轴承节流器23和后液体静压轴承节流器24均为小孔节流器，其中，止推轴承节流器23由环形槽和前液体进油通道构成。
另外需要说明的是，陪试高速齿轮箱的结构与试验高速齿轮箱的结构相同或类似，在此不再赘述。
进一步地，在某些可选的实施方案中，参见图3所示，第二油箱9中的润滑油经过喷油管道喷入试验高速齿轮箱的内部，实现对高速齿轮的润滑降温。
进一步地，在某些可选的实施方案中，机械功率封闭式齿轮试验台还包括温度监测系统，温度监测系统用于实时监控陪试高速齿轮箱与试验高速齿轮箱的温度。
进一步地，在某些可选的实施方案中，温度监测系统包括热成像仪26，热成像仪26位于陪试高速齿轮箱4与试验高速齿轮箱7的上方，热成像仪26用于在线实时监测陪试高速齿轮箱4与试验高速齿轮箱7的温度变化数据。
以试验高速齿轮箱7为例，具体而言，参见图3所示，第二油箱9中的润滑油经过喷油管27喷入试验高速齿轮箱7内，实现对测试齿轮16的润滑降温。同时，试验高速齿轮箱7上设置有红外热成像仪26，用以在线实时监测齿轮温度变化数据。
需要说明的是，红外热成像仪26为现有技术，其结构不再详细描述。
综上所述，本实施例提供的高温高速齿轮疲劳性能试验台，能够对高温高速齿轮进行性能和疲劳寿命试验，能够进行封闭扭矩加载、转速转矩监测、温度监测、试验数据采集以及试验平台的循环润滑冷却。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
1.一种机械功率封闭式齿轮试验台，其特征在于，包括驱动装置、增速箱、陪试高速齿轮箱、机械加载器、试验高速齿轮箱和冷却系统；所述驱动装置的动力输出轴与所述增速箱传动连接，所述增速箱的高速输出轴与所述陪试高速齿轮箱的输入轴连接，所述机械加载器连接在所述陪试高速齿轮箱的输入轴与所述试验高速齿轮箱的输入轴之间；所述陪试高速齿轮箱的输出轴与所述试验高速齿轮箱的输出轴之间设置有扭矩转速传感器；所述冷却系统用于对所述陪试高速齿轮箱与所述试验高速齿轮箱进行冷却。
2.根据权利要求1所述的机械功率封闭式齿轮试验台，其特征在于，所述陪试高速齿轮箱的输入轴和输出轴均通过液体静压轴承支撑于所述陪试高速齿轮箱的箱体中，所述试验高速齿轮箱的输入轴和输出轴均通过液体静压轴承支撑于所述试验高速齿轮箱的箱体中。
3.根据权利要求2所述的机械功率封闭式齿轮试验台，其特征在于，所述液体静压轴承包括前液体径向轴承和后液体径向轴承，所述前液体径向轴承为液体止推轴承，所述试验高速齿轮箱的箱体设有第一进油通道、第二进油通道、第一出油通道和第二出油通道，所述前液体径向轴承设置有前液体进油通道和前液体出油通道，所述后液体径向轴承设置有后液体进油通道和后液体出油通道；所述第一进油通道与所述前液体进油通道连通，所述第二进油通道与所述后液体进油通道连通；所述第一出油通道与所述前液体出油通道连通，所述第二出油通道与所述后液体出油通道连通。
4.根据权利要求3所述的机械功率封闭式齿轮试验台，其特征在于，所述前液体径向轴承设置有前节流器，所述前节流器与所述第一进油通道连通；所述前液体径向轴承的周向侧壁设置有环形槽，所述环形槽与所述第一进油通道连通，所述前液体进油通道的数量为多个，多个所述前液体进油通道沿所述环形槽的槽底间隔设置。
5.根据权利要求2所述的机械功率封闭式齿轮试验台，其特征在于，还包括轴承冷却系统，所述轴承冷却系统包括第一油泵和第一油箱，所述第一油泵用于将所述第一油箱中的润滑油输送至所述液体静压轴承的进油口，冷却后的润滑油能够回流进入所述第一油箱中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的机械功率封闭式齿轮试验台，其特征在于，所述冷却系统包括第一润滑冷却系统和第二润滑冷却系统，所述第一润滑冷却系统与所述试验高速齿轮箱连接，所述第二润滑冷却系统与所述陪试高速齿轮箱连接。
7.根据权利要求6所述的机械功率封闭式齿轮试验台，其特征在于，所述第一润滑冷却系统包括第二油泵和第二油箱，所述第二油泵用于将所述第二油箱中的润滑油输送至所述试验高速齿轮箱中，冷却后的润滑油能够回流进入所述第二油箱中；
所述第二润滑冷却系统包括第三油泵和第三油箱，所述第三油泵用于将所述第三油箱中的润滑油输送至所述陪试高速齿轮箱中，冷却后的润滑油能够回流进入所述第三油箱中。
8.根据权利要求7所述的机械功率封闭式齿轮试验台，其特征在于，所述第二油箱中的润滑油经过喷油管道喷入所述试验高速齿轮箱的内部，实现对高速齿轮的润滑降温。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的机械功率封闭式齿轮试验台，其特征在于，还包括温度监测系统，所述温度监测系统用于实时监控所述陪试高速齿轮箱与所述试验高速齿轮箱的温度。
10.根据权利要求9所述的机械功率封闭式齿轮试验台，其特征在于，所述温度监测系统包括热成像仪，所述热成像仪位于所述陪试高速齿轮箱与所述试验高速齿轮箱的上方，所述热成像仪用于在线实时监测所述陪试高速齿轮箱与所述试验高速齿轮箱的温度变化数据。
技术总结