机械式封闭功率流试验台原理

　　1 引 言

　　闭式试验台是功率流封闭试验台的简称。它是一种在室内评定机械传动元件及其系统性能的试验设备，主要用来确定传动装置的耐久性、使用寿命、传动效率及研究各种因素，如设计因素、制造工艺、材料、负荷、转速、润滑条件等对其影响。

　　闭式试验台结构简单、投资小，耗能少、经济适用性强，所以在齿轮及其传动装置试验研究中得到了广泛的应用。按封闭功率流的性质有电封闭式、液压封闭式和机械封闭式试验台。笔者主要以齿轮及其传动装置为例，介绍用机械方法构成的功率流闭式试验台的工作原理及有关问题。

　　2 闭式试验台原理

　　2. 1 封闭功率

　　以试验一对齿轮的闭式试验台为例，说明其工作原理。单对齿轮闭式试验台的结构，如图 1 所示。图中，齿轮 Zl和 Z2是被试验的一对齿轮。同时，设置另一对齿轮 Z3和 Z4，然后用轴 I 把齿轮 Zl和 Z4连接起来，用轴 II、Ⅲ，通过加载装置 5 把齿轮 Z2和 Z3连接起来，6 为驱动装置，例如电动机。这样，齿轮 Z1、Z2、Z3、Z4和轴 I、II、Ⅲ就构成了一个机械式封闭系统。

　　显然，这个封闭系统正常运转的条件是系统的总传动比为 1，即:

　　为给被试的一对齿轮加上载荷，可通过加载装置设法在轴 II 和轴Ⅲ上施加一个大小相等、方向相反的力矩 T

　　f。显然，通过封闭传动链，同时也使轴 I 发生了扭转。证明齿轮 Z1、Z2、Z3、Z4和轴 I、Ⅱ、III 同时处于扭矩 Tf的作用下，亦即在整个封闭系统中保留了扭矩 Tf的作用，即加上了载荷。此扭矩 Tf称为封闭扭矩( 亦即加载扭矩) 。

　　若使封闭传动系统以角速度 ω 运转，则上述加了载荷的封闭系统的运转将伴随着功率的传递，即在封闭系统中就有 Tfω 的功率在周而复始地循环传递。必须指出 Tfω 是封闭扭矩 Tf与封闭系统转速 ω 的乘积，它具有功率的量纲，但它不是由外力所产生的功率提供的; 此外，Tfω 也不可能输出到封闭系统之外。所以，Tfω 叫做循环功率或封闭功率。显然，循环功率不是由动力装置提供的，动力装置只是使系统能够以 ω 的速度运转而己。

　　封闭系统运转时，会不可避免地产生因摩擦、搅油等引起的功率损失。这部分功率损失由驱动装置来补偿。这就是说，驱动装置输入到封闭系统的功率仅是使封闭系统运转起来的功率，即用于补偿封闭系统内的摩擦损耗的功率。由于摩擦损耗功率很小，因此所需驱动装置的功率也很小。根据经验，一般仅为封闭功率的 1/10 ～1/5 左右，它与被试装置的传动效率及传递功率大小、试验台传动箱传动效率等有关。