一種單向器空轉角試驗臺的制作方法

本發明屬于機械技術領域，涉及一種單向器試驗臺，尤其涉及一種單向器空轉角試驗臺。

背景技術：

起動機單向器是起動機上將電機生產的扭矩傳遞給飛輪的傳動裝置，起動機單向器種類繁多，但滾柱式單向器因其結構簡單而被廣泛應用于中、小型起動機乃至大型起動機中。滾柱式起動機單向器主要包括星輪以及輸出軸(輸出軸也叫起動齒輪)，輸出軸連接在星輪的一端，星輪中心孔的側壁上設有滾道且在滾道內安裝有滾柱與扁簧，滾道具有錐度，可實現輸出軸一端與滾柱的分離和楔緊。

對于滾柱式單向器而言，空轉角是一項重要技術參數。單向器在理想的楔合過程中，它的結構尺寸要保證滿足自鎖條件，以此來保證滾柱不會滾動。但是在實際設計及應用的過程中，由于滾柱變形、星輪變形或是滾珠與星輪的接觸變形及滾道錐度的原因，導致滾柱會在一定范圍內發生滾動，從而使得楔合開始時主動件運動，從動件仍保持靜止，形成楔合時的空轉角。空轉角是滾柱式單向器的普遍現象，滿足技術標準的空轉角是允許存在的。但是當滾道錐度過大，或是滾柱與星輪之間有變形導致輸出軸與星輪嚙合不可靠等情況的發生，就會導致空轉角超出技術標準，從而容易引起單向器失效或是卡死。

目前，雖然市面上出現了一些能夠對單向器進行測量的試驗臺或是試驗裝置，利用電機與電磁離合器作為扭矩輸出件來驅動單向器轉動，但是大部分試驗臺都僅涉及單向器的正反向扭矩試驗，而不具備能夠對單向器的空轉角進行測量的功能。而在設計過程中，設計人員為了保證單向器的空轉角符合技術標準，都是利用公式來預先計算并設計滾道的錐度，以使所可能產生的空轉角符合技術標準。但由于實際生產與設計時所預想的理想狀態往往存在較大的偏差，因此利用公式計算出結果的方式并不能完全確定出單向器的空轉角。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提出了一種單向器空轉角試驗臺，所要解決的技術問題是如何對單向器的空轉角進行測量。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：

一種單向器空轉角試驗臺，包括機架，機架上設有能做直線運動的直線驅動件以及能轉動的扭矩輸出件，其特征在于，所述的直線驅動件上設有用于供單向器的輸出軸插入并形成周向固定的定位孔，所述的扭矩輸出件能夠插入到單向器的星輪的中心孔內并形成周向固定，所述的直線驅動件或扭矩輸出件上固定有角度位移傳感器。

在測量時，將單向器安裝在扭矩輸出件上，并由扭矩輸出件插入到單向器的星輪的中心孔內而使星輪與扭矩輸出件之間形成周向固定。接著控制直線驅動件做直線運動向扭矩輸出件靠近，以使單向器上的輸出軸的端部插入到定位孔內使得輸出軸與定位塊之間形成周向固定。

然后控制扭矩輸出件轉動，由于被測量的單向器的星輪與扭矩輸出件形成周向固定，單向器的輸出軸與定位塊形成周向固定而保持不動，若是星輪與輸出軸之間無空轉角存在，那么星輪也應該是克服扭矩輸出件的扭矩保持不動的；而若是星輪與輸出軸之間存在空轉角，那么星輪就會相對于輸出軸產生轉動。

在單向器的星輪相對于單向器的輸出軸產生轉動的過程中，通過固定在扭矩輸出件上或直線驅動件上的角度位移傳感器來測量被測單向器的星輪相對于輸出軸轉動的角度位移量，該角度位移量即被測單向器的空轉角值，并利用測量到的角度位移量與標準值進行比較，以便于測量人員判斷被測單向器的空轉角是否超過技術標準的空轉角。本單向器空轉角試驗臺利用星輪與輸出軸的裝配關系，通過扭矩輸出件對星輪進行周向固定以及直線驅動件對輸出軸進行周向固定，并結合角度位移傳感器與扭矩輸出件及直線驅動件相配合實現了單向器空轉角的測量，并在單向器具有空轉角的情況下通過角度位移傳感器的測量值可以方便測量人員判斷空轉角是否滿足技術標準，且測量過程比較穩定、測量結果比較準確。

在上述的單向器空轉角試驗臺中，所述的定位孔的內壁上設有用于與單向器的輸出軸上的齒相嚙合的嚙合齒，所述的扭矩輸出件上設有用于與單向器的星輪的中心孔內壁上的齒相嚙合的連接齒。

單向器的星輪的中心孔內壁上具有齒，扭矩輸出件插入到單向器的星輪的中心孔內，并通過連接齒與星輪的中心孔內壁上的齒相嚙合而使星輪與扭矩輸出件形成周向固定。同樣的，單向器的輸出軸是帶有齒的，當直線驅動件向單向器的輸出軸靠近并使輸出軸插入到定位孔內時，通過嚙合齒與輸出軸上的齒相嚙合而與定位塊形成周向固定而保持固定不動。最后再配合上角度位移傳感器就可以實現空轉角的測量。

在上述的單向器空轉角試驗臺中，所述的機架上固定有固定桿，固定桿上固定有固定板且固定板沿固定桿的軸向位置可調，固定板位于嚙合齒與連接齒之間，且在固定板上具有與連接齒正對的讓位孔。

本單向器空轉角試驗臺可為立式也可為臥式，此處以立式為例，為了防止單向器在測量過程中出現軸向竄動，可通過套設在固定桿上的固定板對單向器進行軸向限位。具體方式是這樣的：根據星輪的上端面來調整位于固定板的位置，使固定板的下端面抵靠在星輪的上端面上，單向器的輸出軸從固定板上的讓位孔穿過，然后將固定板重新定位，這樣一來單向器的位置就被鎖死而防止軸向竄動。

通過固定板與鎖緊螺母的配合實現了單向器的軸向限位，保證了單向器空轉角測量的穩定性與準確性。

在上述的單向器空轉角試驗臺中，所述的固定桿上具有螺紋連接段，固定板套接在螺紋連接段上，且螺紋連接段上在固定板的兩側分別螺紋連接有鎖緊螺母。

利用兩個鎖緊螺母分別旋緊而將固定板夾緊固定在固定桿上，同樣的也是因為鎖緊螺母的存在使得固定板的位置可以根據被測量單向器的規格而進行調節。當被測量單向器的規格變化時，將位于固定桿外側的鎖緊螺母旋下，并根據被測量單向器的星輪端面的位置來移動固定板，然后再將兩個鎖緊螺母分別旋緊進行固定板的定位即可。通過兩個鎖緊螺母的配合實現了固定板位置的可調以及位置調節后的定位，提高了適用性，保證了測量各種規格單向器的空轉角時的穩定性與準確性。

在上述的單向器空轉角試驗臺中，所述的直線驅動件上設有有固定塊以及定位塊，定位孔設于定位塊上，固定塊上從固定塊與連接齒相對的一側開設有連接孔，定位塊位于連接孔內并與固定塊形成周向固定，所述的固定塊與連接齒相對的一側面上通過緊固件連接有環形擋板。

單向器的規格不同時，單向器的輸出軸的外徑也是不同的，因此為了對不同規格的單向器的輸出軸都能夠進行定位，在直線驅動件上連接固定塊，將定位塊設置在固定塊的連接孔內形成周向固定，并利用環形擋板對定位塊進行限制，這種方式實際上形成了可更換定位塊的結構。

當被測單向器的規格改變時，將環形擋板從固定塊上拆下，然后將定位塊取下，再根據所需被測單向器的規格來選擇具有與該單向器的輸出軸外徑相配的定位孔的定位塊，然后將該定位塊裝入固定塊上的連接孔內，再重新連接上環形擋板將定位塊軸向限位在連接孔內即可。通過這樣的結構，使本單向器空轉角試驗臺對不同規格的單向器都能夠進行空轉角的測量，適用性更廣。

在上述的單向器空轉角試驗臺中，所述的連接孔內設有彈性緩沖件，所述的定位塊在彈性緩沖件的彈力作用下抵靠在環形擋板上。

由于定位塊是通過氣缸的活塞桿推出而壓向單向器的輸出軸進行配合的，而且定位塊與單向器的輸出軸又是通過輸出軸插入到定位孔內并與嚙合齒相嚙合形成連接的，因此對于定位塊上的嚙合齒在裝配時的要求會比較高。

為了降低裝配要求，通過在連接孔內設置彈性緩沖件，彈性緩沖件的彈力作用在定位塊上，那么即使當單向器的輸出軸外的齒剛開始并不與嚙合齒完全嚙合，但是在輸出軸插入的過程中，彈性緩沖件的彈力會通過定位塊作用在輸出軸上，而使輸出軸在軸向移動的同時發生周向轉動，從而使輸出軸與定位孔完全正對嚙合。彈性緩沖件的設置使得本單向器空轉角試驗臺在定位單向器時變得更加方便，且定位精度高，這也同時保證了測量的精確性。

在上述的單向器空轉角試驗臺中，所述的彈性緩沖件為板狀彈片。

在上述的單向器空轉角試驗臺中，作為另一種技術方案，所述的彈性緩沖件為蝶形彈簧。

無論是采用板狀彈片或是蝶形彈簧，都能夠將彈力作用在定位塊上以使輸出軸在軸向移動的同時發生周向轉動，來保證輸出軸與定位孔完全正對嚙合。

在上述的單向器空轉角試驗臺中，所述的扭矩輸出件包括聯軸器與傳動軸，所述的傳動軸設置在機架上且能夠相對于機架轉動，所述的連接齒位于傳動軸的一端，角度位移傳感器固定在傳動軸上，所述的傳動軸的另一端插入到聯軸器的其中一個連接端內，所述的傳動軸外側具有擋肩，所述的傳動軸與聯軸器通過穿過擋肩并插入聯軸器內的緊固件相固定。

單向器的規格不同時，單向器的星輪上的中心孔的孔徑也是不同的，因此為了對不同規格的單向器的星輪都能夠進行定位，利用緊固件來固定聯軸器與傳動軸，實際上使傳動軸也形成了可拆卸的結構。

當被測單向器的規格改變時，將固定用的緊固件旋下，然后將傳動軸從聯軸器上拔下，再更換上具有與該單向器的星輪中心孔的孔徑相配的傳動軸，然后再重新利用緊固件將傳動軸與聯軸器相固定即可。通過與定位塊可更換的結構相配合，使本單向器空轉角試驗臺對不同規格的單向器都能夠進行空轉角的測量，適用性更廣。

在上述的單向器空轉角試驗臺中，所述的傳動軸的軸線與定位孔的軸線共線。

由于單向器的裝配精度很高，裝配好后的單向器的輸出軸軸線與星輪上的中心孔的中心線是共線的，因此為了使單向器能夠通過傳動軸與定位塊實現精確定位以保證空轉角的準確測量，需要將傳動軸的軸線與定位孔的軸線設置為共線。

與現有技術相比，本單向器空轉角試驗臺通過氣缸、定位塊、傳動軸、電磁離合器以及角度位移傳感器的配合實現了單向器空轉角的測量，并在單向器具有空轉角的情況下方便測量人員判斷空轉角是否滿足技術標準，且測量過程比較穩定、測量結果比較準確。

另外，通過對定位塊以及傳動軸的更換，使本單向器空轉角試驗臺對不同規格單向器的空轉角均能夠進行測量，適用性更廣，實用價值更高。

附圖說明

圖1是本單向器空轉角試驗臺的正視局部剖視圖。

圖2是圖1中的局部放大圖。

圖3是圖2中定位塊處的放大圖。

圖4是本單向器空轉角試驗臺的側視局部剖視圖。

圖中，1、機架；2、直線驅動件；3、電機；4、電磁離合器；5、傳動軸；5a、連接齒；5b、擋肩；6、定位塊；6a、定位孔；6b、嚙合齒；7、角度位移傳感器；8、固定桿；8a、螺紋連接段；9、固定板；9a、讓位孔；10、鎖緊螺母；11、固定塊；11a、連接孔；12、環形擋板；13、緊固件；14、彈性緩沖件；15、聯軸器；16、聯結塊；17、靜態扭矩傳感器；18、扳手；19、減速機；20、上板；21、下板；22、電控箱；23、電流控制箱；24、儀表板；25、單向器；25a、星輪；25b、輸出軸；26、扭矩輸出件。

具體實施方式

以下是本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種單向器空轉角試驗臺，包括機架1，機架1上端具有上板20，上板20上固定有直線驅動件2，直線驅動件2為氣缸，氣缸的活塞桿向下穿過上板20，且在氣缸的活塞桿端部連接有聯結塊16，聯結塊16通過固定在機架1上的扳手18而與機架1形成固連，聯結塊16的下端固定有靜態扭矩傳感器17，靜態扭矩傳感器17的下端固連有固定塊11。固定塊11上貫設有連接孔11a，連接孔11a內嵌設有定位塊6，連接孔11a是非圓形孔，定位塊6的外型與連接孔11a的形狀相同，定位孔6a由此與固定塊11形成周向固定，定位塊6的中心處具有定位孔6a，定位孔6a的內壁上具有嚙合齒6b。固定塊11的下端通過緊固件13連接有環形擋板12，且定位塊6的下端面抵靠在環形擋板12的上端面上。由于直線驅動件2是用來實現定位塊6的直線運動的，因此除了氣缸外，還可以選擇推桿電機作為直線驅動件2使用，采用推桿電機也能夠實現定位塊6的直線運動。

固定塊11內還設有彈性緩沖件14，彈性緩沖件14作用在定位塊6的上端，且在彈性緩沖件14的彈力作用下使得定位塊6的下端面頂在環形擋板12的上端面上。在本實施例中，彈性緩沖件14為板狀彈片，當然，除了板狀彈片外，還可以采用蝶形彈簧等作為彈性緩沖件14使用。

如圖1所示，機架1下端固定有扭矩輸出件26，扭矩輸出件26從下至上依次包括電機3、電磁離合器4以及減速機19，電機3的輸出軸與電磁離合器4的輸入軸通過聯軸器15相連接，電磁離合器4的輸出軸與減速機19的輸入軸通過聯軸器15相連接。機架1上設有下板21，扭矩輸出件26還包括設置在下板21上且能夠轉動的傳動軸5，傳動軸5的軸線與連接孔11a的中心線共線。傳動軸5的下端與減速機19的輸出軸通過聯軸器15相連接，傳動軸5的下端插入到聯軸器15的上連接端內，傳動軸5外側具有擋肩5b，傳動軸5與聯軸器15通過穿過擋肩5b并插入聯軸器15內的緊固件13相固定，傳動軸5的上端外側具有連接齒5a，傳動軸5上固定有角度位移傳感器7。

如圖2所示，下板21上靠近傳動軸5處固定有固定桿8，固定桿8的上端為螺紋連接段8a，螺紋連接段8a上螺紋連接有兩個鎖緊螺母10，固定桿8上套設有固定板9，固定板9位于兩個鎖緊螺母10之間，且在固定板9上具有與傳動軸5的上端部正對的讓位孔9a。

如圖1所示，機架1上還設有電控箱22、電流控制箱23以及儀表板24，電機3采用y系列三相電機3，電流控制箱23用于向電機3輸出峰值，電控箱22用于設定電磁離合器4的輸出扭矩，儀表板24用于顯示靜態扭矩傳感器17以及角度位移傳感器7的測量值。

如圖2所示，在測量時，將單向器25安裝在傳動軸5上，單向器25與傳動軸5的配合是通過單向器25的星輪25a上的孔與傳動軸5上端的連接齒5a實現的，使得星輪25a與傳動軸5之間形成周向固定。為了防止單向器25在測量過程中出現軸向竄動，可通過套設在固定桿8上的固定板9對單向器25進行軸向限位。具體方式是這樣的：根據星輪25a的上端面來調整位于固定板9下方的鎖緊螺母10的位置，使固定板9的下端面抵靠在星輪25a的上端面上，單向器25的輸出軸25b從固定板9上的讓位孔9a穿過，然后將位于固定板9上方的鎖緊螺母10向下旋緊，從而將固定板9鎖緊，這樣一來單向器25的位置就被鎖死而防止軸向竄動。

接著控制氣缸的活塞桿向下推出，使得單向器25上的輸出軸25b的上端插入到定位塊6中心處的連接孔11a內，單向器25的輸出軸25b上是帶有齒的，那么輸出軸25b上端上的齒會與連接孔11a內壁上的嚙合齒6b嚙合在一起，使得輸出軸25b與定位塊6之間形成周向固定。在輸出軸25b插入到定位塊6上的定位孔6a的過程中，可能會出現定位孔6a內壁上的嚙合齒6b的角度與輸出軸25b上的齒的角度不正對的問題，通過在連接孔11a內設置彈性緩沖件14，彈性緩沖件14的彈力作用在定位塊6上，那么即使當單向器25的輸出軸25b外的齒剛開始并不與嚙合齒6b完全嚙合，但是在輸出軸25b插入的過程中，彈性緩沖件14的彈力會通過定位塊6作用在輸出軸25b上，而使輸出軸25b在軸向移動的同時發生周向轉動，從而使輸出軸25b與定位孔6a完全正對嚙合。

另外，當被測單向器25的規格不同時，單向器25的輸出軸25b的外徑也是不同的，因此為了對被測單向器25的輸出軸25b能夠更好地進行定位，可以選擇對定位塊6進行更換。具體的更換方式是這樣的：當被測單向器25的規格改變時，將環形擋板12從固定塊11上拆下，然后將定位塊6取下，再根據所需被測單向器25的規格來選擇具有與該單向器25的輸出軸25b外徑相配的定位孔6a的定位塊6，然后將該定位塊6裝入固定塊11上的連接孔11a內，再重新連接上環形擋板12將定位塊6軸向限位在連接孔11a內即可。同樣的，單向器25的星輪25a的中心孔的孔徑也會因為規格的不同而不同，那么將固定用的緊固件13旋下，然后將傳動軸5從聯軸器15上拔下，再更換上具有與該單向器25的星輪25a中心孔的孔徑相配的傳動軸5，然后再重新利用緊固件13將傳動軸5與聯軸器15相固定即可。通過這樣的結構，使本單向器空轉角試驗臺對不同規格的單向器25都能夠進行很好地定位。

單向器25定位好后，然后控制電機3啟動，電機3的輸出軸25b通過聯軸器15帶動電磁離合器4工作并最終通過傳動軸5輸出扭矩。由于被測量的單向器25的星輪25a與傳動軸5形成周向固定，單向器25的輸出軸25b與定位塊6形成周向固定而保持不動，若是星輪25a與輸出軸25b之間無空轉角存在，那么星輪25a也應該是帶著傳動軸5保持不動的；而若是星輪25a與輸出軸25b之間存在空轉角，那么星輪25a就會相對于輸出軸25b產生轉動。

在單向器25的星輪25a相對于單向器25的輸出軸25b產生轉動的過程中，通過固定在傳動軸5上的角度位移傳感器7來測量被測單向器25的角度位移量，該角度位移量即單向器25的空轉角值，并利用測量到的角度位移量與標準值進行比較，以便于測量人員判斷被測單向器25的空轉角是否超過技術標準的空轉角。

除了對單向器的空轉角進行測量外，本單向器空轉角試驗臺還可以對單向器25的正、反向扭矩進行測量。當傳動軸5帶動星輪25a相對于輸出軸25b轉動至與空轉角相對應的角度位移后，星輪25a會與輸出軸25b楔合在一起。在星輪25a與輸出軸25b楔合在一起的情況下，傳動軸5仍然會向星輪25a輸出扭矩，但由于固定塊11與聯結塊16之間固定有靜態扭矩傳感器17，而聯結塊16又通過扳手18與機架1形成固連，因此傳動軸5及星輪25a以及輸出軸25b均不轉動，且施加在星輪25a上的扭矩會被靜態扭矩傳感器17所檢測。該過程為單向器25的正向扭矩試驗。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。