采用單臺直測功率法測量減速機傳動效率，根據(jù)測試原理，利用CGQ型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測量擺線針輪減速機的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速），通過微機處理計算后，得出擺線針輪減速機的效率。結(jié)果表明：具有無干擾，測取的效率值比較穩(wěn)定，幾乎不受負(fù)載變化及溫度變化的影響。適用于擺線針輪減速機、斜齒輪減速機等齒輪減速機械傳動效率的測量。

    擺線針輪減速機內(nèi)部傳動裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。在輸入軸上裝有一個錯位180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個稱為轉(zhuǎn)臂的滾柱軸承，形成H機構(gòu)、兩個擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒相嚙合，以組成齒差為一齒的內(nèi)嚙合減速機構(gòu)。當(dāng)輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動一周時，由于擺線輪上齒廓曲線的特點及其受針齒輪上針齒限制之故，擺線輪的運動成為既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面運動。在輸入軸正轉(zhuǎn)周時，偏心套亦轉(zhuǎn)動一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過一個齒從而得到減速，再借助W輸出機構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運動通過銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。

    減速機的傳動效率通常是指在額定輸入轉(zhuǎn)速下達(dá)到額定輸入功率（或輸入轉(zhuǎn)矩）時，輸出功率（或輸出轉(zhuǎn)矩）對額定輸入功率（或輸入轉(zhuǎn)矩乘以傳動比）的比值。減速機傳動效率的測量應(yīng)在專用的試驗臺上進(jìn)行，測試方法可分為直測功率法和損失功率法，直測功率法又分為單臺直測功率法和雙臺直測功率法。單臺直測功率法是在試驗裝置臺上，用儀器直接測量減速機的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，來確定效率的方法。

    本文采用單臺直測功率法測量減速機傳動效率，聯(lián)接安裝形式是在試驗臺上，將減速機安裝在兩臺轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器之間，見圖1。

驅(qū)動裝置——轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器——減速機——轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器——載荷裝置

圖1.單臺直測功率法安裝形式框圖

    實驗材料與方法

    1．實驗系統(tǒng)與儀器

    該套測試實驗系統(tǒng)由專用測試臺架、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀器（含專用屏蔽電纜線）、操作控制器及計算機組成。

    1.1.專用測試臺架

    專用測試臺架主要由變頻電機、傳感器、擺線針輪減速機、磁粉制動器等組成。底架平臺是用2600×800×200mm鑄鐵件制成，驅(qū)動方式是通過變頻電機控制變頻器，其輸出的轉(zhuǎn)速范圍為0～5000r／min，負(fù)載方式是選用最大為400N·m（根據(jù)被測減速機選用）的磁粉制動器，為減少額外功率消耗，影響測試結(jié)果準(zhǔn)確性，傳感器與減速機之間采用錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器聯(lián)接。

    1.2.轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀器

    輸入、輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量值是通過航天機電有限公司生產(chǎn)的TR型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀用專用蔽屏電纜線連接靜標(biāo)定誤差不超過±0.2%的CQG轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器來測量的。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀器的精度要求為轉(zhuǎn)矩測量誤差小于0.1%，轉(zhuǎn)速測量誤差小于0.05%。

    1.3.操作控制器及計算機

    用WLKC型控制器控制激磁電流，以CZ型磁粉制動器為負(fù)載，達(dá)到控制制動或傳遞轉(zhuǎn)矩目的，其輸出轉(zhuǎn)矩與激磁電流呈良好的性線關(guān)系而與轉(zhuǎn)速或滑差無關(guān)，并具有響應(yīng)速度快結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀帶RS232通訊串口，可連接到計算機作數(shù)據(jù)處理，計算機操作系統(tǒng)要求在XP或windows98以上即可。

    2．測試原理（見圖一）

    3．實驗方法

    3.1.根據(jù)實際用被測的減速機功率及工作轉(zhuǎn)速，計算被測扭矩應(yīng)在傳感器的30％～100％額定扭矩之間，最大測量扭矩不超過120％額定扭矩，并確認(rèn)被測減速機最高轉(zhuǎn)速未超過傳感器的額定轉(zhuǎn)速。這樣既可保證所選傳感器能在長期使用中的安全可靠，又可以保證傳感器在±0.2%F.S（F.S是扭矩滿量程）內(nèi)的測量精度。

    3.2.被測減速機與傳感器安裝時的同軸度應(yīng)確保轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器符合規(guī)定精度要求，即靜標(biāo)定誤差應(yīng)不超過±0.2%。減速機安裝好后，首先采用正確可靠的方法對傳感器扭矩調(diào)零。理想的調(diào)零方法是將輸出輸入分別脫開負(fù)載，在實際測試轉(zhuǎn)速下空載調(diào)零。但在實際情況下，傳感器與負(fù)載器或被測對象經(jīng)常會無法脫開，這時只能啟動傳感器頂部的小電機，轉(zhuǎn)動主軸于不同的機械角度位置（如：0°、90°、180°、270°四個位置），取其各零點值的平均值作為零點進(jìn)行調(diào)零。由于傳感器頂部的小電機適合在工作轉(zhuǎn)速低于600r/min時啟動能提高扭矩測量精度，因此啟動小電機調(diào)零可能會帶來傳感器轉(zhuǎn)速特性誤差和套筒同心度誤差。

    3.3.減速機按要求進(jìn)行跑合試驗，在每30min的溫度變化不超過1℃，認(rèn)為已達(dá)熱平衡狀態(tài)，以接近設(shè)計轉(zhuǎn)速范圍的算術(shù)平均值的轉(zhuǎn)速作為試驗速度。負(fù)載試驗按被測減速機輸入端的額定輸入功率的25%、50%、75%和100%四個階段逐步加載進(jìn)行，100%加載階段的運轉(zhuǎn)時間，應(yīng)以潤滑劑溫升穩(wěn)定為準(zhǔn)。

    3.4.在同一試驗階段從兩臺測量儀上讀取轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率數(shù)據(jù)，測取不少于10組，采用算術(shù)平均值原理取其平均值，以減少隨機誤差，來獲取被測量的最佳值。在測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理時應(yīng)用測量結(jié)果分散性原理，進(jìn)行實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差計算及不確定度分析。

    4．信號處理

    本測試系統(tǒng)是采集減速機輸入軸和輸出軸傳感器輸出的正弦信號進(jìn)行處理的，主要經(jīng)過濾波、整形、偏置微分電路處理后接到74LS74觸發(fā)器，得到可反映轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的矩形波信號，以此制作信號處理電路板，置于工業(yè)控制計算機中，編制相應(yīng)處理軟件，通過簡單計算即可得到減速機的輸入／輸出轉(zhuǎn)矩及輸入／輸出轉(zhuǎn)速，相應(yīng)得到其效率值。

    結(jié)果與討論

    通過編制數(shù)據(jù)分析、圖形繪制打印軟件，對以上信號處理標(biāo)定，可實現(xiàn)輸入和輸出傳感器數(shù)據(jù)同時檢測、實時顯示，經(jīng)過效率試運行測試，并驗證得知效率測試數(shù)據(jù)精確。經(jīng)多次測量驗證，擺線針輪減速機的效率與理論計算值是一致的，并且測取的效率值比較穩(wěn)定，幾乎不受負(fù)載變化及溫度變化的影響。適用于擺線針輪減速機、斜齒輪減速機等齒輪減速機械傳動效率的測量。