CN110793771A - 一种模拟直升机主减速器故障的试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明属直升机旋翼传动系统故障诊断领域，涉及一种模拟直升机主减速器故障的试验台。该试验台包括：主减速器、驱动电机、扭矩传感器、负载电机、加速度传感器、第一传动轴、第二传动轴连接，其中，主减速器和驱动电机通过第一传动轴连接；主减速器和负载电机通过第二传动轴连接；扭矩传感器设置在第二传动轴上；加速度传感器设置在第二传动轴上。本试验台不仅能够模拟齿轮裂纹、齿面磨损、齿面点蚀等故障，还能够模拟滚动轴承外圈、内圈、滚动体故障。
Description
技术领域
本发明属直升机旋翼传动系统故障诊断领域，涉及一种模拟直升机主减速器故障的试验台。
背景技术
减速器作为连接和传递动力的通用部件，是直升机传动系统的重要环节，其运行状态对整机的工作性能有很大的影响。减速器是包含齿轮、轴承、传动轴及箱体等结构的复杂系统，齿轮传动的特点决定了减速器是一个易于发生故障的部件。对减速器故障进行监测与诊断，可以实现减速器由事后维修、定期维修到视情况维修的根本转变，减少一些不必要的经济损失。
发明内容
本发明的目的：提供一种模拟直升机主减速器故障的试验台，通过对主减速器故障齿轮、故障轴承的更换，模拟齿轮裂纹、齿面磨损、齿面点蚀等故障，还可以模拟滚动轴承外圈、内圈、滚动体故障。
本发明的技术方案：
第一方面，提供一种模拟直升机主减速器故障的试验台，包括：主减速器3、驱动电机1、扭矩传感器4、负载电机6、加速度传感器、第一传动轴2、第二传动轴连接5，其中，
主减速器3和驱动电机1通过第一传动轴连接2；
主减速器3和负载电机6通过第二传动轴连接5；
扭矩传感器4设置在第二传动轴上5；
加速度传感器设置在第二传动轴上。
可选地，还包括试验台架，
主减速器3、驱动电机1、扭矩传感器4、负载电机6、加速度传感器设置在试验台架上。
可选地，试验台架8上设置有多个T形槽，主减速器3、驱动电机1、扭矩传感器4、负载电机6通过T形槽设置在试验台架上。
可选地，还包括支座7，主减速器3、驱动电机1、扭矩传感器4、负载电机6通过支座设置在试验台架上。
可选地，所述支座为分段式支座。
可选地，主减速器3中设置有故障模拟件。
可选地，故障模拟件包括齿轮故障模拟件和轴承故障模拟件。
可选地，齿轮故障模拟件包括太阳轮、行星轮、内齿圈、外齿圈。
可选地，轴承故障模拟件包括轴承滚珠故障模拟件、轴承外圈故障模拟件、轴承内圈故障模拟件、轴承保持架故障模拟件。
本发明的有益效果：本发明的试验台可模拟齿轮裂纹、齿面磨损、齿面点蚀等故障，还可以模拟滚动轴承外圈、内圈、滚动体故障。系统可引入单一故障，或同时引入多个故障，研究其相互间的耦合效应。还可以通过加载扭转负载来研究损伤及其扩展特性。系统可通过快速方便更换齿轮和轴承部件引入故障。加速度传感器用来测量减速器、齿轮和轴承的振动信号，测试部位设计安装定位件，便于加速度传感器的安装。转矩测量仪可精确测量扭转负载，转速测量仪与输入、输出轴编码器匹配，用于测量传动误差和时域同步平均。减速器扭转负载通过交流变频驱动电机编程自定义转矩来加载。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种模拟直升机主减速器故障的试验台的结构图；
图2为根据本发明实施例的试验台的主减速器的原理图。
其中，1.驱动电机，2.第一传动轴，3，主减速器，4扭矩传感器，5，第二传动轴，6，负载电机，7支座，8试验台架。
具体实施方式
减速器故障监测与信号处理的研究最早始于20世纪60年代，根据诊断方法可以分为两大类：一类为根据摩擦磨损理论，通过分析减速器润滑油中的磨屑来诊断减速器的运行状况；另一类则是基于动态信号的分析技术，即在减速器运行过程中，对减速器运行状态进行监测，做出是否有故障、故障种类、故障部位、故障严重程度、故障发展变化趋势等诊断结果，判断减速器性能劣化趋势，并制定出相应对策。由于振动信号有便于记录、处理以及不易受到干扰等的优点，被广泛采用。
主减速器故障植入试验台是基于动态信号的分析技术，用于直升机主减速器故障植入验证试验和验证主减速器故障诊断算法。主减速器故障植入试验台的试验范围包括：主减速器行星齿轮故障模拟试验，主减速器太阳齿轮故障模拟试验，主减速器外齿圈故障模拟试验，主减速器行星轮轴承故障模拟试验，主减速器太阳轮轴承故障模拟试验等。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面对本发明做进一步详细说明。
本发明提供的一种模拟直升机主减速器故障的试验台，包括：主减速器3、驱动电机1、扭矩传感器4、负载电机6、加速度传感器、第一传动轴2、第二传动轴连接5，其中，主减速器3和驱动电机1通过第一传动轴连接2；主减速器3和负载电机6通过第二传动轴连接5；扭矩传感器4设置在第二传动轴上5；加速度传感器设置在第二传动轴上。
可选地，还包括试验台架，主减速器3、驱动电机1、扭矩传感器4、负载电机6、加速度传感器设置在试验台架上。
可选地，试验台架8上设置有多个T形槽，主减速器3、驱动电机1、扭矩传感器4、负载电机6通过T形槽设置在试验台架上。
可选地，还包括支座7，主减速器3、驱动电机1、扭矩传感器4、负载电机6通过支座设置在试验台架上。
可选地，主减速器3中设置有故障模拟件。
可选地，故障模拟件包括齿轮故障模拟件和轴承故障模拟件。
可选地，齿轮故障模拟件包括太阳轮、行星轮、内齿圈、外齿圈。
可选地，轴承故障模拟件包括轴承滚珠故障模拟件、轴承外圈故障模拟件、轴承内圈故障模拟件、轴承保持架故障模拟件。
试验台架用于支撑驱动电机、主减速器、扭矩传感器以及负载电机等，其支座采用分段式设计，以尽量减小各系统振动源之间的干扰。同时，试验台架设计时充分考虑试验安装和使用的可维护性。
电机与控制系统以工控机作为上位管理及监控主机，采用CT变频调速器为调速驱动中枢，并辅以西门子S7-300 PLC与上位工控机一起完成全系统的过程控制与监视。交流变频电机配增量式光电编码器测速装置，作为转速反馈，以实现高精度转速闭环控制。变流变频电机绕组与轴承预埋Pt100，用于监视测量电机的温度。
负载电机负载要求在0～100％扭矩间线性可控加载，可以选用另一套交流变频电机+变频器系统来组成该类型负载加载系统。工作在发电机状态，负载变频器工作在转矩控制模式。
主减速器采用NGW型行星轮系，太阳轮为输入端，外齿圈固定在箱体上，行星架为输出端。为了使转动时的惯性力平衡以及减轻轮齿上的载荷，行星架周向均匀布置三个行星轮。
故障模拟件分为齿轮故障模拟件和轴承故障模拟件两种形式，齿轮故障模拟件有：太阳轮、行星轮、内齿圈；轴承故障模拟件包括轴承滚珠故障模拟件、轴承外圈故障模拟件、轴承内圈故障模拟件、轴承保持架故障模拟件。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种模拟直升机主减速器故障的试验台，其特征在于，包括：主减速器(3)、驱动电机(1)、扭矩传感器(4)、负载电机(6)、加速度传感器、第一传动轴(2)、第二传动轴连接(5)，其中，主减速器(3)和驱动电机(1)通过第一传动轴连接(2)；主减速器(3)和负载电机(6)通过第二传动轴连接(5)；扭矩传感器(4)设置在第二传动轴上(5)；加速度传感器设置在主减速器(3)的外壳上。
2.根据权利要求1所述的试验台，其特征在于，还包括试验台架(8)，其中，主减速器(3)、驱动电机(1)、扭矩传感器(4)、负载电机(6)、加速度传感器设置在试验台架(8)上。
3.根据权利要求2所述的试验台，其特征在于，试验台架上设置有多个T形槽，主减速器(3)、驱动电机(1)、扭矩传感器(4)、负载电机(6)、加速度传感器通过T形槽设置在试验台架(8)上。
4.根据权利要求2或3所述的试验台，其特征在于，还包括支座(7)，主减速器(3)、驱动电机(1)、扭矩传感器(4)、负载电机(6)、通过支座(7)设置在试验台架(8)上。
5.根据权利要求4所述的试验台，其特征在于，所述支座(7)为分段式支座。
6.根据权利要求1所述的试验台，其特征在于，主减速器(3)中设置有故障模拟件。
7.根据权利要求1所述的试验台，其特征在于，故障模拟件包括齿轮故障模拟件和轴承故障模拟件。
8.根据权利要求1所述的试验台，其特征在于，齿轮故障模拟件包括太阳轮、行星轮、内齿圈、外齿圈。
9.根据权利要求1所述的试验台，其特征在于，轴承故障模拟件包括轴承滚珠故障模拟件、轴承外圈故障模拟件、轴承内圈故障模拟件、轴承保持架故障模拟件。
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