西京学院（陕西 西安710123）张建路

摘要 采用锥度轮轴连接和注油压装技术设计制造的机电相结合的齿轮箱试验台，具有结构简单、性能可靠、使用安全、迁移方便等优点，对机械制造行业具有重要的使用价值。

主题词 齿轮传动装置 试验台 结构分析原理设计

1 用途

本试验台适用于各机型齿轮箱、轴承箱进行空运转试验。在不使用变速箱和皮带轮中心距不变的条件下，能实现三级变速，完成其运转状态、机油压力、噪音及温升等测试工作。根据测试数据，可对轴承、齿轮及紧固件的装配质量作出判断，并确定齿轮箱和轴承箱的运转可靠性。

2 结构

齿轮箱试验台的结构见图1，它由电气控制柜（件1）、塔式皮带轮组（件2）、传动轴承箱（件3）、电机座（件4）、安全栏（件5）、电机（件6）、万向节传动轴（件7）、连接法兰（件8）、T形槽平台（件9）、齿轮箱（件10）、螺旋千斤顶（件11）、齿轮箱固定座（件12）组成。

齿轮箱固定座是根据所试验的齿轮箱的特定几何形状而设计的，不同类型的齿轮箱，要有各自的专用固定座。运转试验时，固定座通过螺栓和螺母固定在T形槽平台上，齿轮箱通过螺栓固定在固定座上。

3 工作原理

齿轮箱试验台的电源为380V、50Hz，电动机的启动方式为Y—△降压启动，控制电路中采用时间继电器，用延时方法实现Y—△转换，动作时间可按t_Q=(4～10)+2 计算，其中t_Q代表电动机正常启动时间（s），P_N代表电动机额定功率（kW）。t_Q也可根据试验调整确定，一般按15～20s控制。

电动机运转后，其动力传递方向为：电动机→塔式皮带轮组→传动轴承箱→万向节传动轴→连接法兰→齿轮箱。

螺旋千斤顶的作用是抵消齿轮箱运转时作用在万向节传动轴上的反扭矩，使齿轮箱平稳运转。在试运转过程中，若遇到齿轮箱颤动，只要将千斤顶调整到合适高度，颤动即可xx。

4 塔式皮带轮组设计

4.1 数学计算

设计塔式皮带轮组，要用到如下1个物理公式和3个数学公式。

（1） R=(n₁/n₂）r        

（2） L=π(R+r)+2χ+(R-r)²/χ

（3） aχ²+bχ+c=0

（4） χ={-b± }/2a

公式（1）中R与r分别为两皮带轮半径；n₁与n₂分别为两皮带轮转速。公式（2）是传动皮带长度的计算公式，其中L为皮带长度，χ为两皮带轮中心距离；公式（4）为（3）的根，即两皮带轮中心距离χ。

在设计过程中，可从机械设计手册上选取适用的三角皮带，并由此得到皮带长度L。R与r的确定，可根据结构空间任意假定一个皮带轮半径值，另一个皮带轮半径值即可由公式（1）推出。R、r及L值确定之后，可对照公式（3）将公式（2）变成一元二次方程的标准形式，然后用公式（4）即可求得两皮带轮的中心距离。

4.2 塔式皮带轮组

塔式皮带轮组由电机皮带轮、被动皮带轮和三角皮带组成，见图2。设计时，三角皮带的长度要尽可能缩短。

5 传动轴承箱

传动轴承箱由轴承箱壳、转轴及圆锥轴承组成。转轴与皮带轮及法兰盘连接采用1:50锥度静压配合，能传递交变负载。转轴两端分别与被动皮带轮和法兰盘相连接。

6 电气设计

齿轮箱试验台的电气部分由电动机、电气控制柜、电路板、按钮操纵盘和连接导线组成。

6.1 电路设计

图3是为齿轮箱试验台设计的电路图。各代号的含义分别为：QM代表DZ10-100自动开关；KM₁、KM₂、KM₃、KM₄代表4个CJ10-100交流接触器；KR代表JR16B-150/3热继电器；SB₁、SB₂、SB₃、SB₄、SB₅代表5个LA19-11A带指示灯的按钮开关；KA₁、KA₂、KA₃、KA₄代表4个JZ7-4中间继电器；KT代表JS7-2A时间继电器；TC代表BK-50控制变压器；HL₁、HL₆、HL₇代表3个XD₁-6.3信号灯；HL₂、HL₃、HL₄、HL₅、HL₈代表5个XZ6.3×0.15指示灯泡；FU代表RL1～15螺旋式熔断器；M代表Y200L-4电动机（30kW、n=1470r/min）。

在运转试验时，各信号灯和指示灯的功用分别为：电源指示（HL₁）、正转运行指示（HL₂）、正转点动指示（HL₃）、反转运行指示（HL₄）、反转点动指示（HL₅）、运行指示（HL₆）、启动指示（HL₇）、停车指示（HL₈）。各交流接触器的功用分别为：正转接通与分断（KM₁）反转接通与分断（KM₂）、Y形接通与分断（KM₃）、△形接通与分断（KM₄）。

6.2 电气元件布置

把电气元件布置在电路板上，并在电路板后面进行接线，主回路和控制回路分别选用BV-16mm²和BV-1mm²的聚氯乙烯绝缘铜心线，见图4。

6.3 按钮操纵盘

把带指示灯的控制按纽和信号灯合理布置在操纵盘上，可使操纵方便、指示分明，见图5。操纵盘上的件号分别代表：电源指示标牌（件1）、启动指示标牌（件2）、运行指示标牌（件3）、正转点动指示标牌（件4）、反转点动指示标牌（件5）、停车指示标牌（件6）、正转运行指示标牌（件7）、反转运行指示标牌（件8）。

7 润滑油

齿轮箱在运转试验时，可使用GB12691-90压缩机油，夏季使用L-DAB100号，冬季使用L-DAB46号。加油时，其用量不得超过油尺规定刻度，在冬季尤其如此。

在寒冷地区，若遇到电动机启动困难，可先把塔式皮带轮组的三角皮带调整到低速传动级，使之运转15～25min，直至润滑油稀化之后，再调整三角皮带到中速传动级，按试验指标逐级提高，也可采用把润滑油捅放在暖气旁加热的方法，使润滑油稀化后，再加到齿轮箱中。

8 转速、温升、压力及仪表

齿轮箱或轴承箱在试验台上进行空运转试验时，其转速可按n=0.8n_N进行匹配，n为齿轮箱输入轴转速，n_N为电动机{zd0}功率时的转速。各轴承的温升和润滑系统的机油压力应正确测量。轴承温升的测量点可设在安装轴承部位的箱体外壁上，其{zg}温度不得超过环境温度+50℃，测量仪表可选用95-B型半导体点温计（0～100℃）或DHS-100X红外线测温仪（-18～+425℃）。机油压力的测量点可设在润滑油道位置高处的螺堵孔部位，即把机油压力表的螺纹连接部位紧固在润滑油道位置高处的螺孔中。分别按动操纵盘上的正、反转点动指示按钮，运转30s后，机油压力表应有0.05～0.30MPa的压力显示。测压仪表可选用Y-60型弹簧管压力表（0～0.6 MPa）。

齿轮箱运转时，各轴承的{zg}温度不得超过环境温度+50℃，这是在齿轮箱的输入轴转速为1795r/min的条件下，通过实验得出的参数。在作齿轮箱质量鉴定时，可以此参数为基准，按各不同类型齿轮箱的输入轴设计转速适当增、减其温升检测值。

9 噪音及密封

齿轮箱在运转试验时，不得存在异音和渗漏油现象。对漏油部位可涂抹适量LG-31高分子液体密封胶，噪音限定值按{zd0}允许噪音声压级不大于95dB控制。

作者简介：张建路（1956-），男，研究员。主专业：机械制造；副专业：表面技术。获全国优秀学术成果奖和陕西省自然科学奖。E-mail：