一种液压扭矩加载器的制作方法

本发明涉及汽车变速器和工业减速器疲劳寿命测试领域，公开了一种液压扭矩加载器。

背景技术：

扭矩加载器是为加载试验台提供扭矩的关键产品，通过联轴器串联接入机械功率封闭试验台中，随试验台一起以相同的转速进行正、反双向旋转，通过内部加载电机可以实现静态、动态、正向、反向无级随意加减载。

传统机械式静态加载设备体积笨重、操作不便，工人劳动强度大，特别是不可不免的存在实验设备启动运转而造成的载荷失真的缺陷；系统能耗高，传动噪音大。进口液压扭矩加载器成本很高，关键零配件不能通用，维修售后周期长。

技术实现要素：

本发明提供了一种液压扭矩加载器，解决现有静态加载器容易造成载荷失真的技术问题。

本发明是通过以下方案来实现的：

一种液压扭矩加载器，包括外壳，设置在其内的内部开设有油腔的转子轴，转子轴外侧设有与伺服阀连接的配油体，配油体与油腔相连通；定子壳体通过左密封盖和右密封盖固定在转子轴上，并与转子轴之间形成工作腔；转子轴外壁和定子壳体内壁均设有叶片，叶片将工作腔分隔为多个均等的分别与油腔连通的工作室，工作室包括间隔设置的进油室和回油室；

油液通过伺服阀进入配油体中，并由油腔输送至进油室，随着进油室油液量的增加，体积增大，转子轴的叶片上形成扭矩，推动转子轴转动，连接在转子轴上的输出轴输出动力；转子轴转动过程中，回油室体积逐渐减少，其内部的油液通过油腔返回配油体，并由伺服阀排出。

进一步地，所述配油体上设置由进油孔、回油孔和出油孔，所述油腔包括分别与进油孔、回油孔、出油孔连通的进油腔、回油腔、出油腔。

进一步地，所述进油腔通过进油支管与进油室连通，用于向进油室中输入油液；所述回油腔通过回油支管与回油室相连通，用于将回油室中的油液输出至配油体。

进一步地，所述出油腔远离配油体的一端开孔，用于收集进油室和回油室漏至转子轴与右密封盖之间的油液。

进一步地，所述转子轴外壁的叶片与定子壳体内壁的叶片将工作腔分隔为八个均等的工作室，分别间隔设置四个进油室和四个回油室。

一种用于控制液压扭矩加载器的控制系统，包括数据采集控制单元、电液伺服扭矩加载单元和数据反馈单元；所述数据采集控制单元与电液伺服扭矩加载单元相连接，所述数据反馈单元设置在加载器和数据采集控制单元之间；

所述数据采集单元中的plc控制单元与电液伺服扭矩加载单元中的伺服驱动器和伺服阀依次连接；通过plc控制单元向伺服驱动器发出伺服阀开启角度的驱动信号，伺服驱动器接收到驱动信号后控制伺服阀打开设定的角度；

所述plc控制单元与电液伺服扭矩加载单元中的电控柜、伺服泵源依次连接后连接至伺服阀；通过plc控制单元向电控柜发出油液量控制信号，电控柜控制伺服泵源的流量并向伺服阀中输入设定量的油液，再通过伺服阀将油液输入扭矩加载器。

进一步地，所述数据采集控制单元还包括用于操作、监控plc控制单元的工位机。

进一步地，所述数据反馈系统包括与汽车变速器、工业减速器、轴承或传动轴连接的力矩传感器，所述力矩传感器将汽车变速器、工业减速器、轴承或传动轴的力矩信号反馈至plc控制单元，对伺服阀的开启角度信号和进入加载器的油液量信号进行调整。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1).液压加载装置在定子壳体内壁与转子轴之间设置工作腔，通过油液在工作腔的压力产生的扭矩由转子轴上连接的输出轴带动负载转动，同时，转子轴和定子壳体采用多叶片设计，且叶片对称分布，转子轴不受径向力，机械效率更高；在工作腔内部有油液的情况下启动负载，不存在载荷失真的问题。

2).液压加载装置可通过微机控制系统对加载力矩实现阶梯式加载、脉动式加载，可提供多种试验载荷，使实验设备一机多用。

附图说明

图1为液压加载装置的结构示意图；

图2为油腔与工作腔的分布图；

图3为进油分管与进油室的连接图；

图4为回油分管与回油室的连接图

图5为液压扭矩加载器的控制系统原理图；

图中：1-外壳，2-转子轴，3-配油体，31-进油孔，32-回油孔，

33-出油孔，4-定子壳体，5-左密封盖，6-右密封盖，7-输出轴，

8-油腔，81-进油腔，811-进油分管，82-回油腔，821-回油分管，

83-出油腔，9-工作腔，91-进油室，92-回油室，10-伺服阀。

具体实施方式

为了便于对本发明的技术方案进行理解，下面结合附图进行进一步的解释说明。

实施例1

如图1所示，一种液压扭矩加载器，包括外壳1，设置在其内的内部开设有油腔8的转子轴2，转子轴2外侧设有与伺服阀10连接的配油体3，配油体3与油腔8相连通；定子壳体4通过左密封盖5和右密封盖6固定在转子轴2上，并与转子轴2之间形成工作腔9；如图3所示，转子轴2外壁和定子壳体4内壁均设有叶片，叶片将工作腔9分隔为多个均等的与油腔8连通的工作室，工作室包括间隔设置的进油室91和回油室92。

如图2所示，配油体3上设置由进油孔31、回油孔32和出油孔33，油腔8包括分别与进油孔31、回油孔32、出油孔33连通的进油腔81、回油腔82、出油腔83；配油体3和油腔8直接形成通路，方便油液进入工作腔9，产生稳定的扭矩；在配油体3的进油孔31、回油孔32处设置用于控制油液的伺服阀10，便于对油液进行精准的控制。

如图3、图4所示，转子轴2外壁的叶片与定子壳体4内壁的叶片将工作腔9分隔为八个均等的工作室，分别间隔设置四个进油室91和四个回油室92；进油腔81通过进油支管811与进油室91连通，用于向进油室91中输入油液；回油腔82通过回油支管821与回油室92相连通，用于将回油室92中的油液输出至配油体。

具体的，在伺服阀10的控制下，油液通过伺服阀10进入配油体3中，并由进油腔81和进油支管811分配后输送至进油室91，随着进油室91油液量的增加，体积增大，转子轴2的叶片上形成扭矩，推动转子轴2转动，连接在转子轴2上的输出轴7输出动力；转子轴2转动过程中，回油室92体积逐渐减少，其内部的油液通过回油支管821汇合至回油腔82返回配油体3，并由伺服阀10排出。

如图1所示，油腔8中的出油腔83与配油体3中的出油孔33连通，出油腔83远离配油体3的一端开孔，在内部油压的控制下，漏出的油液会集中至转子轴2与右密封盖6之间的空隙中，开孔收集油液后，沿出油腔83输送至配油体3的出油孔33并排出。

需要说明的是：本实施例的进油孔31、进油腔81、进油支管811、进油室91也可以作为回油孔32、回油腔82、回油支管821、回油室92，实现油液的回流，反之，回油孔32，回油腔82也可以作为进油孔31、进油腔81，实现油液的进入，因此其“进”、“回”并不局限于名称的限定。

由于转子轴2上的叶片与定子壳体4内壁的叶片间隔设置，因此转子轴2上的任一个叶片转动的角度范围为90°，该角度范围内，包含一个进油室91和一个回油室92，当进油室91内的油液增多，叶片推动转子轴2转动，回油室92中的油液减少，当回油室92中油液减少至没有油液时，进油室91和回油室92进行转换，进油室91回油，回油室92进油，如此交替工作，产生不同方向的扭矩力，并通过输出轴7将该扭矩力输出至负载。

本实施例通过油液在工作腔的压力产生的扭矩由转子轴上连接的输出轴带动负载转动，同时，转子轴和定子壳体采用多叶片设计，且叶片对称分布，转子轴不受径向力，机械效率更高；在工作腔内部有油液的情况下启动负载，不存在载荷失真的问题。

实施例2

如图5所示，一种用于控制液压扭矩加载器的控制系统，包括数据采集控制单元、电液伺服扭矩加载单元和数据反馈单元；数据采集控制单元与电液伺服扭矩加载单元相连接，数据反馈单元设置在加载器和数据采集控制单元之间；所述伺服阀可采用selecag电液伺服阀,但是并不局限于该伺服阀。

数据采集单元中的plc控制单元与电液伺服扭矩加载单元中的伺服驱动器和伺服阀依次连接；通过plc控制单元向伺服驱动器发出伺服阀开启角度的驱动信号，伺服驱动器接收到驱动信号后控制伺服阀打开设定的角度；

plc控制单元与电液伺服扭矩加载单元中的电控柜、伺服泵源依次连接后连接至伺服阀；通过plc控制单元向电控柜发出油液量控制信号，电控柜控制伺服泵源的流量并向伺服阀中输入设定量的油液，再通过伺服阀将油液输入扭矩加载器。

数据采集控制单元还包括用于操作、监控plc控制单元的工位机。

数据反馈系统包括与汽车变速器、工业减速器、轴承或传动轴连接的力矩传感器，力矩传感器将汽车变速器、工业减速器、轴承或传动轴的力矩信号反馈至plc控制单元，对伺服阀的开启角度信号和进入加载器的油液量信号进行调整。

具体的，工作时将加载器与汽车变速器、工业减速器、轴承或传动轴连接，通过工位机启动plc控制单元，plc控制单元将伺服阀打开角度的信号传输至伺服驱动器，并由伺服驱动器控制伺服阀打开相应的角度；同时，plc控制单元向电控柜发出油液量控制信号，电控柜控制伺服泵源的流量并向伺服阀中输入设定量的油液，再通过伺服阀将油液输入扭矩加载器，在伺服阀的打开角度和进入的油量被控制的情况下，进入加载器的油液量能够得到有效的控制，进而控制加载器内部产生的力矩大小，通过传感器对与加载器连接的汽车变速器、工业减速器、轴承或传动轴的力学信号采集，进而反馈到plc控制单元，并通过plc控制单元实现反馈调控，确保达到更精准的调控。

本实施例的有益效果是：液压加载装置可通过微机控制系统对加载力矩实现多种形式的控制，也可以满足多种试验载荷，使实验设备一机多用。

由于本发明的液压扭矩加载器的结构简单，体积小，还可以设置在试验台内部，使实验台结构更加紧凑高效。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。