采用單臺(tái)直測(cè)功率法測(cè)量減速機(jī)傳動(dòng)效率，根據(jù)測(cè)試原理，利用CGQ型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量擺線針輪減速機(jī)的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速），通過(guò)微機(jī)處理計(jì)算后，得出擺線針輪減速機(jī)的效率。結(jié)果表明：具有無(wú)干擾，測(cè)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(jī)、斜齒輪減速機(jī)等齒輪減速機(jī)械傳動(dòng)效率的測(cè)量。

    擺線針輪減速機(jī)內(nèi)部傳動(dòng)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(gè)錯(cuò)位180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個(gè)稱(chēng)為轉(zhuǎn)臂的滾柱軸承，形成H機(jī)構(gòu)、兩個(gè)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(jī)構(gòu)。當(dāng)輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，由于擺線輪上齒廓曲線的特點(diǎn)及其受針齒輪上針齒限制之故，擺線輪的運(yùn)動(dòng)成為既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面運(yùn)動(dòng)。在輸入軸正轉(zhuǎn)周時(shí)，偏心套亦轉(zhuǎn)動(dòng)一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒從而得到減速，再借助W輸出機(jī)構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)銷(xiāo)軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。

    減速機(jī)的傳動(dòng)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(shí)，輸出功率（或輸出轉(zhuǎn)矩）對(duì)額定輸入功率（或輸入轉(zhuǎn)矩乘以傳動(dòng)比）的比值。減速機(jī)傳動(dòng)效率的測(cè)量應(yīng)在專(zhuān)用的試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，測(cè)試方法可分為直測(cè)功率法和損失功率法，直測(cè)功率法又分為單臺(tái)直測(cè)功率法和雙臺(tái)直測(cè)功率法。單臺(tái)直測(cè)功率法是在試驗(yàn)裝置臺(tái)上，用儀器直接測(cè)量減速機(jī)的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，來(lái)確定效率的方法。

    本文采用單臺(tái)直測(cè)功率法測(cè)量減速機(jī)傳動(dòng)效率，聯(lián)接安裝形式是在試驗(yàn)臺(tái)上，將減速機(jī)安裝在兩臺(tái)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器之間，見(jiàn)圖1。

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

圖1.單臺(tái)直測(cè)功率法安裝形式框圖

    實(shí)驗(yàn)材料與方法

    1．實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與儀器

    該套測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由專(zhuān)用測(cè)試臺(tái)架、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器（含專(zhuān)用屏蔽電纜線）、操作控制器及計(jì)算機(jī)組成。

    1.1.專(zhuān)用測(cè)試臺(tái)架

    專(zhuān)用測(cè)試臺(tái)架主要由變頻電機(jī)、傳感器、擺線針輪減速機(jī)、磁粉制動(dòng)器等組成。底架平臺(tái)是用2600×800×200mm鑄鐵件制成，驅(qū)動(dòng)方式是通過(guò)變頻電機(jī)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(cè)減速機(jī)選用）的磁粉制動(dòng)器，為減少額外功率消耗，影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性，傳感器與減速機(jī)之間采用錐環(huán)無(wú)鍵聯(lián)軸器聯(lián)接。

    1.2.轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器

    輸入、輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量值是通過(guò)航天機(jī)電有限公司生產(chǎn)的TR型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x用專(zhuān)用蔽屏電纜線連接靜標(biāo)定誤差不超過(guò)±0.2%的CQG轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)測(cè)量的。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器的精度要求為轉(zhuǎn)矩測(cè)量誤差小于0.1%，轉(zhuǎn)速測(cè)量誤差小于0.05%。

    1.3.操作控制器及計(jì)算機(jī)

    用WLKC型控制器控制激磁電流，以CZ型磁粉制動(dòng)器為負(fù)載，達(dá)到控制制動(dòng)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(wú)關(guān)，并具有響應(yīng)速度快結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x帶RS232通訊串口，可連接到計(jì)算機(jī)作數(shù)據(jù)處理，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)要求在XP或windows98以上即可。

    2．測(cè)試原理（見(jiàn)圖一）

    3．實(shí)驗(yàn)方法

    3.1.根據(jù)實(shí)際用被測(cè)的減速機(jī)功率及工作轉(zhuǎn)速，計(jì)算被測(cè)扭矩應(yīng)在傳感器的30％～100％額定扭矩之間，最大測(cè)量扭矩不超過(guò)120％額定扭矩，并確認(rèn)被測(cè)減速機(jī)最高轉(zhuǎn)速未超過(guò)傳感器的額定轉(zhuǎn)速。這樣既可保證所選傳感器能在長(zhǎng)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(cè)量精度。

    3.2.被測(cè)減速機(jī)與傳感器安裝時(shí)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(guò)±0.2%。減速機(jī)安裝好后，首先采用正確可靠的方法對(duì)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(kāi)負(fù)載，在實(shí)際測(cè)試轉(zhuǎn)速下空載調(diào)零。但在實(shí)際情況下，傳感器與負(fù)載器或被測(cè)對(duì)象經(jīng)常會(huì)無(wú)法脫開(kāi)，這時(shí)只能啟動(dòng)傳感器頂部的小電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸于不同的機(jī)械角度位置（如：0°、90°、180°、270°四個(gè)位置），取其各零點(diǎn)值的平均值作為零點(diǎn)進(jìn)行調(diào)零。由于傳感器頂部的小電機(jī)適合在工作轉(zhuǎn)速低于600r/min時(shí)啟動(dòng)能提高扭矩測(cè)量精度，因此啟動(dòng)小電機(jī)調(diào)零可能會(huì)帶來(lái)傳感器轉(zhuǎn)速特性誤差和套筒同心度誤差。

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

    3.4.在同一試驗(yàn)階段從兩臺(tái)測(cè)量?jī)x上讀取轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率數(shù)據(jù)，測(cè)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(jī)誤差，來(lái)獲取被測(cè)量的最佳值。在測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)用測(cè)量結(jié)果分散性原理，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算及不確定度分析。

    4．信號(hào)處理

    本測(cè)試系統(tǒng)是采集減速機(jī)輸入軸和輸出軸傳感器輸出的正弦信號(hào)進(jìn)行處理的，主要經(jīng)過(guò)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(hào)，以此制作信號(hào)處理電路板，置于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中，編制相應(yīng)處理軟件，通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算即可得到減速機(jī)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(guò)編制數(shù)據(jù)分析、圖形繪制打印軟件，對(duì)以上信號(hào)處理標(biāo)定，可實(shí)現(xiàn)輸入和輸出傳感器數(shù)據(jù)同時(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)顯示，經(jīng)過(guò)效率試運(yùn)行測(cè)試，并驗(yàn)證得知效率測(cè)試數(shù)據(jù)精確。經(jīng)多次測(cè)量驗(yàn)證，擺線針輪減速機(jī)的效率與理論計(jì)算值是一致的，并且測(cè)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(jī)、斜齒輪減速機(jī)等齒輪減速機(jī)械傳動(dòng)效率的測(cè)量。