表7-2 三环减速器原型机在不同载荷下的环板齿根应变值      （με）

输入转速 n（r/min）	输出扭矩 T（N.m）	环板1应变		环板2应变		环板3应变		环板1、2、3 平均应变
		平均应变	最大应变	平均应变	最大应变	平均应变	最大应变
1008	39	3.42	4.18	5.43	5.82	4.48	5.72	4.69
1000	242	15.22	19.31	16.08	19.54	14.83	18.16	15.55
985	461	33.14	38.53	35.86	41.87	31.53	39.12	34.10
1002	664	45.46	59.18	43.92	59.88	47.23	57.31	45.13
951	875	59.89	71.49	55.91	72.93	58.43	69.04	57.54

表7-3 三环减速器改进型机在不同载荷下的环板齿根应变值      （με）

输入转速 n（r/min）	输出扭矩 T（N.m）	环板1应变		环板2应变		环板3应变		环板1、2、3 平均应变
		平均应变	最大应变	平均应变	最大应变	平均应变	最大应变
1005	35	2.98	3.24	3.25	3.36	3.07	3.31	3.14
978	202	13.14	13.56	13.38	13.98	12.45	13.31	13.09
998	440	33.02	34.45	33.78	35.19	32.46	34.47	33.26
997	650	39.58	41.48	40.02	42.18	38.92	40.25	39.64
987	873	53.27	55.96	54.49	57.34	52.05	54.56	53.58

表7-4 三环减速器原型机在不同载荷下的环板齿根应变值      （με）

输入转速 n（r/min）	输出扭矩 T（N.m）	环板1应变		环板2应变		环板3应变		环板1、2、3 平均应变
		平均应变	最大应变	平均应变	最大应变	平均应变	最大应变
986	47	1.21	1.43	1.39	1.68	1.31	1.56	1.33
991	228	10.38	14.01	11.56	14.12	10.93	12.87	11.11
998	444	16.02	17.16	14.02	18.06	11.96	13.23	14.01
1016	656	25.54	26.53	20.62	27.25	19.49	25.18	21.57
1002	872	29.82	33.59	29.03	38.82	28.32	32.19	29.05

表7-5 三环减速器改进型机在不同载荷下的环板齿根应变值      （με）

输入转速 n（r/min）	输出扭矩 T（N.m）	环板1应变		环板2应变		环板3应变		环板1、2、3 平均应变
		平均应变	最大应变	平均应变	最大应变	平均应变	最大应变
1023	38	1.21	1.34	1.35	1.48	1.29	1.41	1.30
1007	222	7.64	8.17	8.29	8.96	8.09	8.49	8.08
989	432	10.98	11.92	11.54	11.78	10.23	10.67	11.07
1009	641	16.68	17.17	17.46	18.17	16.08	17.69	16.92
985	874	22.53	24.17	24.56	25.74	24.02	25.02	23.97

对于得到环板齿根应变和环板顶部应变的数值，运用式（7-2）可以求出分别考虑环板齿根应变和环板顶部应变两种情况下三环减速器原型机和改进型机的载荷分配不均匀系数K_P。

图7-12和7-13所示为考虑环板齿根应变的原型机和改进型机载荷分配不均匀系数K_P——转矩试验曲线。

从上述试验曲线可以看出：当考虑环板齿根应变时，原型机载荷分配情况较差，当输入转速n=1002r/min，输出转矩T=664N.m时，载荷分配不均匀系灵敏K_P=1.33；改进型机载荷分配情况较原型机有很大的改善，当输入转速n=987r/min，输出转矩T=873N.m时，载荷分配不均匀系数K_P=1.07。

图7-14和7-15所示为考虑环板应为的原型机和改进型机载荷分配不均匀系数K_P——转矩试验曲线

由曲线可以看出：当输入转速n=985r/min，输出转矩T=874N.m时，载荷分配不均匀系数k_P=1.07，较无油膜浮动的新型三环减速器的载荷分配不均匀系数k_P=1.34要小。这说明油膜浮动均载机构可部分补偿制造误差，达到了均衡载荷的目的。也就是说：采用同步带传动和油膜浮动够明显地改善三环减速器三片内齿环板间的载荷分配情况，从而降低了三环减速器的振动，降低了传动噪声，增加了传动平稳性，延长了减速器的使用寿命。试验证明：本文提出的油膜浮动均载机构设计合理，均载效果较好。

7.4两级三环减速器的振动试验

7.4.1测试原理及振动测试方案

减速器上各测点的振动信号由测试系统测得。系统的激振能源是整个机械传动系统运转过程本身。测试时被测减速器的输入轴、输出轴的转速和转矩（功率）的数据由两个转速转矩测试仪提供，并由微机打印出。其测试原理是：传个频率响应范围合适的加速动系统运转时所产生的激振力作用在减速器上的6个频率响应范围合适阴那迷度传感器上，传感器将机械振动量（加速度）的变化转换成电量，然后输至电荷放大器，放大器将传感器输出的很微弱的电信号放大到A/D转换器需要的量程范围后，被送至A/D转换器，信号通过A/D转换器后，已由模拟量变成了离散的数字量，这些数字信号传到计算机后，应用振动分析软件，由计算机对这些数字信号进行分析和处理，以获得需要的信息。

两级三环减速器是由轴、齿轮、带和滚动轴承等部件组成的用以改变转速的一种机械传动装置，工作过程中由于轴的弯曲变形、齿轮的制造和安装误差和啮合刚度、啮合力和惯性力的变化，将引起振动的产生。轮齿的啮合冲击、惯性冲击等将通过环板两侧的转臂轴承、高速轴传到高速轴的支撑轴承和轴承座，作用到箱体上或通过输出轴、输出轴的支撑轴承作用到轴承座和箱体上，最终，导致箱体的振动。当振动较轻时，这时的激振能量较小，一般表现为啮合频率为转频的振动。同时，由于三环减速器采用轴承径向间隙较小且轴承与箱体间的相对运动也较小的滚动轴承作支承，应选用箱体振动测试方法进行测试，箱体振动测试可以获得较宽的动态范围和频率范围。测点布置方案是关系到测量结果的一件重要工作，一定应选择信号传递路线最短捷、机器工作状态的信号反映比较敏感的部位（各方向）作为测点。我们是这样布置测点的，在箱体上部的平顶处、箱体的轴向、输入轴和输出轴的轴承座处的表面上布置振动测点，减速器测点示意图如图7-16所示。传感器1、2和4沿径向布置在两曲柄轴的轴承座处，且1和4对称布置于同一曲柄轴的两端，1和2位于同步带轮侧，测点1和2测量两根一级输出二级输入轴轴承座的径向振动，测点4测量输入轴非带轮侧的轴承座的径向振动，传感器3垂直布置于箱体上部平顶处，测量箱体上表面垂直方向的振动，传感器5沿径向布置在输出轴的轴承处，测量输出轴轴承座的径向振动，传感器6沿轴的方向垂直布置于减速器的侧面，测量箱体的轴向振动。

将加速度传感受器按图7-16所示的测点位置固定好，再接图7-17连接好测试系统。根据美国国家标准ANSIS2.17-1980推荐的有关振动参数相宜的测振频率范围，这里选2000Hz，加速度单位：m/s²。

7.4.2 测试用仪器与测试系统

在传动效率测度所用仪器的基础上，还需一些振动测试用的专用仪器，这里选用的是：YD42型压电式加速度传感器，DHF-6A型荷放大器，HY-1232A/D、D/A转换板，IBM-PCXT/AT总线和微机处理系统。

振动测试系统如框图图7-17所示，振动传感受器测点引线照片如图7-18所示。

振动信号的采集和处理软件的性能直接关系到测试结果的准确性，本试验采用哈尔滨工业大学编的并经过多次试验验证的振动测试软件，它包含下列功能：数据采集、信号分析、模态分析和模态绘图等。在微机上正确使用该软件是保证数据采集和处理的重要步骤。

7.4.3 振动测试数据的处理

在传动试验台上对样机DQSH145油膜浮动两级三环减速器在输入转速n_输入=300，750，1000，1500r/min和输出扭矩T输出200，400，750，875N.m工况下进行振动测试。表7-6所示是在不同转矩和不同转速情况下，在6个测振点所测到最大加速度值（单位：m/s²）。

表7-6 测振点最大加速度值

输出转矩（N.m）	输入转速n（r/min）	测振点1	测振点2	测振点3	测振点4	测振点5	测振点6
200	300	1.15	-0.952	0.977	1.12	1.22	1.27
	754	1.27	5.18	0.195	1.44	4.47	3.66
	1010	-2.66	6.84	-0.22	-3.81	-6.59	8.13
	1506	5.13	10.4	-0.171	-4.64	9.26	12.1
400	290	1.44	-1.32	0.879	1.07	-1.1	-1.73
	760	1.78	0.445	-0.297	-2.39	-5.23	4.64
	998	1.98	-6.76	-0.293	-3.44	7.62	8.38
	1420	-6.85	11.6	-0.293	6.37	13.0	11.1
750	320	1.22	1.29	1.25	-1.81	2.08	1.71
	755	1.88	0.12	-0.171	2.37	5.81	4.18
	1008	2.15	8.11	-0.171	3.22	5.84	6.96
	1097	4.42	-8.33	-0.293	4.59	9.04	-8.08
875	340	1.93	1.44	-1.32	-2.03	2.08	-1.78
	768	3.42	0.95	0.44	2.81	5.25	4.47
	1000	2.56	-9.65	-0.244	-4.3	-7.96	-8.18
	1080	4.42	-8.33	-0.293	4.59	9.04	-8.08

由表7-6可看出，除测振点3外，在转矩恒定时，随输入转速的增加，轴承座的振动也增加，也就是说，随着转速的增大，各轴承座上的激振力也增大。在转速恒定时，增加转矩，振动变化不很明显。测振点2的振动加速度高于测振点1处，这是因为测振点2对就的悬臂轴上的带轮作用力臂较测振点1处的振动加速度在负载转矩较大和转速较高时基本相等，这说同一根轴上的两支点受烽状况较好，也就是样机的均载效果较好。两曲柄轴轴承座的振动较小，这说明完全平衡和均衡机构起到了较好的效果。测振点6所测的振动加速度是由于带传动安装时三个带轮未完全同心，同步带工作时挤压了曲柄轴上两带轮侧面挡圈，使轴上产生了轴向力的缘故。

图7-19所示是一组输出转矩为875N.m，转速为1080r/min工况时的实测振动加速度结果，加速度最大值及对应的时间标记在图上。（1×e^-1v代表1m/s²）

衡量机械设图示的振动，国际上通常采用ISOSR2372和ISODR3945《转速为600～1200r/min机械振动评价标准》。为评价笔者所设计的DQSH145油膜浮动的两级三环减速器的振动水平，下面给出部分工况下的有效振动速度值。输出转矩为750N.m和880N.m时不同转速条件下各测振点的有效振动速度值如表7-7和7-8所示。（单位：mm/s）

表7-7 测振点的有效的振动速度值

	n1=320r/min	n2=755r/min	n3=1008r/min	n4=1100r/min
1	0.4313	0.6647	0.76014	2.185
2	0.4561	0.04243	2.8673	3.6416
3	0.44194	0.0605	0.0605	0.1121
4	0.64	0.838	1.1384	1.1384
5	0.7354	2.0541	2.0648	33.1784
6	0.6064	1.4779	2.461	3.101

表7-8 测振点的有效的振动速度值

	n1=340r/min	n2=768r/min	n3=1000r/min	n4=1080r/min
测振点1	0.68236	1.20915	0.9051	1.5627
测振点2	0.50912	0.3359	3.4118	2.9451
测振点3	0.4667	0.155563	0.08627	0.1036
测振点4	0.71771	0.9935	1.5203	1.6228
测振点5	0.7354	1.8562	2.8143	3.1961
测振点6	0.62933	1.5804	2.8921	2.8567

机械设备振动标准规定，对于功率值小于15KW的机械设备振动速度有效值0.11～0.71,A级-良好；0.71～1.8,B级-允许；1.8～4.5,C级-较差；4.5以上，D级-不允许。从振动烈度判据知，A级好，B级容许，C级可容忍，D 级不允许。测点3处于良好状态，其它点均处在良好、允许和可容忍状态。

由于原型机的惯性力与惯性力矩完全平衡，其振动加速度本来就较小，因而加浮动环后其振动加速度变化不大，

本样机测试数据较性能基本一致的偏心相位差为120°的重庆专用机械制造公司生产的SH145型三环减速器产品的振动加速度测试值要小的多。以测振点3为例，文献输出转矩为54ON.m时最大加速度为18.2m/s²，本文中样机的相同点的最大加速度仅1.32m/s²。其它测点也有类似的结论。

7.5 本章小结

本章对笔者设计的油膜浮动两级三环减速器的原型机（无油膜浮动）和改进型机（有油膜浮动）进行了试验研究，结果表明：新型三环减速器有着较好的机械动力学性能。

对两级三环减速器改进型机进行了效率试验，其传动效率达90%以上。

对两级三环减速器的原型机和改进型机的环板齿根弯曲应力和环板薄弱部位的应力进行了测试，并讨论了载荷均衡情况。结果表明：改进型机具有很好的均载效果，载荷分配不均匀系数由均载前的1.33降为均载后的1.07。这个数值较基本型三环减速器的载荷分配不均匀系数1.7小的多。

对两级三环减速器的原型机和改进型机的特征振动点进行了振动测试，结果表明：油膜浮动两级三环减速器具有良好的减振效果。

综上所述，本文提出的油膜浮动两级三环减速器样机DQSH145的主要性能指标均达到了设计要求，其传动效率、振动指标及均载效果均优于国内同类型产品。

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