CN116625692A - 一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，针对齿轮驱动的同轴对转双转子系统真实结构而设计，结构与真实结构具有高度一致性，可模拟开式转子发动机、齿轮驱动的大涵道比航空发动机等齿驱式双转子结构。该试验台对于研究发动机双转子系统自动平衡、动力学特性分析、模拟开式转子发动机常见故障具有重要意义。通过所设计并搭建的试验台，可了解发动机输出端同轴对转双转子系统的运动规律，完成对发动机振动信号的监测，在线抑制双转子系统不平衡振动，对于提高发动机性能有着重要的社会意义和经济意义。

Description

一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台

技术领域

本发明涉及模拟试验台技术领域，尤其涉及一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台。

背景技术

开式转子发动机、齿轮驱动的大涵道比航空发动机等大功率发动机具有低油耗、高效率的特点，但是对发动机机械结构、动力学特性和安全等方面的要求较高。模拟发动机实际故障、优化发动机机械结构、提升零部件可靠性是上述发动机的重要研究内容。齿轮驱动式同轴对转双转子系统是发动机的核心部件，对转双转子结构可有效减小转子的陀螺力矩，降低机匣的负荷，减轻发动机重量，进一步提高飞机机动性。风扇转子系统的不平衡振动问题则是制约该类型发动机使用的关键问题。过大的不平衡能够对转子造成较大的应力和变形，使连接松动、轴承的负荷超过允许范围、损坏发动机。目前开式转子发动机的输出端内外双转子结构一般是通过行星差动齿轮箱进行输出。行星差动传动具有整体结构紧密、体积小，承受负荷能力大，传动比较稳定、能抵抗冲击和振动的优点。

专利CN103308313A公开了一种基础运动航空发动机双转子系统模型试验台，可实现航空发动机俯仰和偏航状态下的双转子系统动力学特性分析。专利CN109406152A公开了一种航空发动机对转双转子动力学特性试验平台，可实现在弹性支承、挤压油膜阻尼器、密封气流激振等耦合条件下双转子系统动力学特性分析。上述两个专利所公布的双转子试验台可研究航空发动机高低压双转子系统的动力学特性，对于发动机输出端的双转子结构有所欠缺，因为该发动机输出端是行星齿轮减速器驱动的同轴对转双转子结构，减速器对于双转子系统的影响不能忽略。专利CN115144185A公布了一种用于桨扇同轴对转结构振动特性分析的模拟试验台，但是该结构仍然忽略了行星齿轮减速器对于双转子系统的重要性，所以与真实结构相比，仍然存在不足。专利CN113109054A公布了一种涡轴发动机整机动力学双转子试验台，该结构根据涡轴发动机真实结构进行简化设计，整体结构具有高度真实性，但是并不能模拟本专利所述齿轮式同轴对转双转子系统的结构。专利CN112629840A公布了一种航空发动机双转子-支承-机匣试验器及测试方法，该结构对真实涡扇航空发动机结构进行简化，能够模拟涡扇发动机高低压双转子结构及其振动，但是其双转子结构与本专利所述齿轮式同轴对转双转子系统有明显差异。专利CN106641115A公布了一种同轴对转减速器，采用一级行星轮系减速，二级复合差动轮系两个内齿圈实现减速与同轴对转的等速输出功能，但是该结构复杂，不宜装配，且该专利并未讲述输出端的双转子结构的具体形式。

通过对已有双转子试验台领域专利技术资料的研究分析，不同的双转子试验台具有各自的优势与创新。从已经公开的专利可知，(1)应用对象：大部分的双转子试验台针对的是航空发动机的高低压双转子系统，面向发动机输出端齿轮驱动的同轴对转双转子结构的试验台很少；(2)减速器：双转子试验台并未考虑减速器对于双转子系统的影响，而以皮带传动代替减速器驱动，因此，试验台与真实结构具有一定的距离。

因此，需要提供一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，根据现有发动机的真实结构，设计一种结构高度相似的发动机输出端的同轴对转双转子系统模拟试验台。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，可模拟开式转子发动机、齿轮驱动的大涵道比航空发动机等齿驱式双转子结构，模拟发动机常见故障，实现发动机输出端同轴双转子系统自动平衡和动力学特性分析。

为解决以上技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，包括电机、电机轴承座和减速器，所述电机固定设置在电机轴承座上。所述电机主要为动力输入部分，为减速器提供动力，驱动减速器运转。

所述减速器包括输入齿轮轴、减速器壳体、输出外转子和输出内转子，所述输入齿轮轴通过联轴器与电机的输出端连接，所述减速器壳体包括依次连接呈圆筒状的减速器左端壳体、减速器中间壳体和减速器右端壳体，所述输入齿轮轴从减速器左端壳体穿入减速器壳体内且穿入部分固定设有定齿轮和太阳轮，所述减速器左端壳体上支承设有一级定轴齿轮以及通过定轴与其连接的二级定轴齿轮，所述减速器右端壳体上支承设有输出外转子，所述输出外转子包括一体化的内环齿轮和输出外转子长轴，所述内环齿轮包括第一内环齿轮和第二内环齿轮，所述输出外转子内支承设有输出内转子，所述输出内转子包括一体化的行星架和输出内转子长轴，所述行星架的外边缘支承设有行星齿轮，所述一级定轴齿轮与输入齿轮轴上的定齿轮啮合传动，所述二级定轴齿轮与输出外转子的第一内环齿轮啮合传动，所述行星齿轮分别与太阳轮和第二内环齿轮啮合传动。

一级定轴齿轮、定轴和二级定轴齿轮的个数均为3个，且均匀分布于输入齿轮轴的周围。行星齿轮和行星轴的个数均为3个，且均匀分布于太阳轮的周围。行星轴通过热套法与输出内转子的行星架进行连接。上述齿轮均为圆柱齿轮。

所述输出外转子长轴和输出内转子长轴从减速器右端壳体穿出，所述输出外转子长轴的末端通过胀紧套连接有输出外转子模拟桨叶盘，所述输出内转子长轴的末端通过胀紧套连接有输出内转子模拟桨叶盘。所述输出外转子模拟桨叶盘和输出内转子模拟桨叶盘模拟开式转子发动机桨叶及桨毂。

所述减速器包括输入轴传动、定轴传动、行星齿轮传动及输出轴。分为定轴轮系部分和周转轮系部分，定轴轮系部分包括输入轴、定轴及输出外转子以及相应齿轮，周转轮系部分包括输入轴、行星齿轮及输出内转子。减速器的功率经输入齿轮轴输入，分两部分输出，一部分经输入齿轮轴与一级定轴齿轮啮合传递动力，二级定轴齿轮与输出外转子的第一内环齿轮啮合，第一内环齿轮与输出外转子为一体将动力输出。另一部分经输入齿轮轴上的太阳轮与行星齿轮啮合，行星齿轮同时与输出外转子的第二内环齿轮啮合，行星齿轮支承于行星架，行星架与输出内转子为一体将动力输出。最终使输出外转子与输出内转子实现转速相等、转向相反的运动，并且对输入转速进行减速，增加输出转矩。

优选地，所述输出外转子的内环齿轮通过二级定轴齿轮和行星齿轮支承；所述输出外转子长轴的支承结构包括输出外转子第一轴承、输出外转子第二轴承和输出外转子轴承座，所述输出外转子长轴的左端通过输出外转子第一轴承与减速器右端壳体的中心孔支承连接，所述输出外转子长轴的右端通过输出外转子第二轴承与输出外转子轴承座支承连接。

优选地，所述输出内转子的行星架通过行星齿轮支承；所述输出内转子长轴的支承结构包括第一中介轴承和第二中介轴承，所述输出内转子长轴的左端通过第一中介轴承与输出外转子长轴的左端内壁支承连接，所述输出内转子长轴的右端通过第二中介轴承与输出外转子长轴的右端内壁支承连接，所述第一中介轴承和第二中介轴承均为滚动轴承。

优选地，所述输出外转子模拟桨叶盘上设有输出外转子自动平衡执行器，所述输出内转子模拟桨叶盘、减速器右端壳体或输出外转子轴承座上设有输出内转子自动平衡执行器。所述输出外转子自动平衡执行器和输出内转子自动平衡执行器在转子运行过程中降低双转子系统不平衡振动。

优选地，所述减速器的外侧壁上固定设有减速器水平加速度传感器和减速器垂直加速度传感器，所述输出外转子轴承座的外侧壁上固定设有轴承座水平加速度传感器和轴承座垂直加速度传感器。在同一截面的水平与竖直位置同时布置两个加速度传感器，用于监测整个试验台的振动情况。

优选地，所述输出外转子长轴的外侧壁上固定设有输出外转子光电传感器、输出外转子水平位移传感器和输出外转子竖直位移传感器。位移传感器主要布置于输出外转子长轴靠近输出外转子模拟桨叶盘的位置，在同一截面的水平与竖直位置同时布置两个位移传感器，重点作用为监测输出外转子的振动，为输出外转子和输出内转子进行动平衡与自动平衡提供有效信息。所述输出外转子光电传感器用于监测输出外转子的转速，为转子自动平衡与动平衡提供相位信息。

优选地，所述输出内转子长轴的外侧壁上固定设有输出内转子光电传感器、输出内转子水平位移传感器和输出内转子竖直位移传感器。位移传感器主要布置于输出内转子长轴靠近输出内转子模拟桨叶盘的位置，在同一截面的水平与竖直位置同时布置两个位移传感器，重点作用为监测输出内转子的振动，为输出外转子和输出内转子进行动平衡与自动平衡提供有效信息。所述输出内转子光电传感器用于监测输出内转子的转速，为转子自动平衡与动平衡提供相位信息。

优选地，所述输出外转子模拟桨叶盘的外侧设有外转子模拟桨叶盘桨叶，所述输出外转子模拟桨叶盘上设有外转子模拟桨叶盘燕尾槽以及连接输出外转子自动平衡执行器的外转子模拟桨叶盘螺纹孔。

优选地，所述输出内转子模拟桨叶盘的外侧设有内转子模拟桨叶盘桨叶，所述输出内转子模拟桨叶盘上设有内转子模拟桨叶盘燕尾槽以及连接输出内转子自动平衡执行器的内转子模拟桨叶盘螺纹孔。

优选地，所述模拟试验台还包括控制柜，所述控制柜内设有电脑、变频器、数据采集器和控制器。可以通过控制柜控制电机的转速，电机带动减速器运行，动力通过输入齿轮轴输入，通过输出外转子与输出内转子输出。

下面为模拟故障试验介绍：

不平衡故障及自动平衡试验可在外转子模拟桨叶盘燕尾槽和内转子模拟桨叶盘燕尾槽位置设置质量块以模拟不平衡量，由位移传感器、输出外转子轴承座的加速度传感器、光电传感器监测振动信息以获得转子不平衡量和相位，最终进行离线动平衡和在线自动平衡试验。

减速器故障试验可以通过在减速器内部设置故障齿轮，可设置齿轮包含的故障有齿面磨损、胶合、擦伤和断齿等，故障齿轮的位置可以设置在定轴齿轮、行星齿轮、太阳轮等多处。通过减速器壳体的加速度传感器可以监测减速器运行过程的振动信息，采集振动信号进行齿轮故障分析和预测。

叶片断裂故障试验可以通过更换具有叶片故障的模拟桨叶盘进行。

轴承故障试验可以通过更换不同位置的故障轴承来进行。

本发明的有益效果如下：

本发明由于采用了以上技术方案，针对齿轮驱动的同轴对转双转子系统真实结构而设计，结构与真实结构具有高度一致性，可模拟开式转子发动机、齿轮驱动的大涵道比航空发动机等齿驱式双转子结构。该试验台对于研究发动机双转子系统自动平衡、动力学特性分析、模拟开式转子发动机常见故障具有重要意义。通过所设计并搭建的试验台，可了解发动机输出端同轴对转双转子系统的运动规律，完成对发动机振动信号的监测，在线抑制双转子系统不平衡振动，对于提高发动机性能有着重要的社会意义和经济意义。

上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1示出本发明的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台的整体结构示意图。

图2示出本发明的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台的减速器的结构示意图。

图3示出本发明的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台的同轴对转双转子系统输出端轴承结构示意图。

图4示出本发明的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台的外转子模拟桨桨叶盘的结构示意图。

图5示出本发明的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台的内转子模拟桨桨叶盘的结构示意图。

图6示出本发明的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台的输出外转子结构示意图。

图7示出本发明的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台的减速器的定轴复合轮系原理图。

图8示出本发明的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台的自动平衡流程图。

图9示出本发明的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台的自动平衡执行器自动平衡原理图。

主要附图标记说明：

1-控制柜，2-联轴器，3-输入齿轮轴，4-减速器，5-减速器水平加速度传感器，6-减速器垂直加速度传感器，7-输出外转子，8-输出外转子光电传感器，9-轴承座水平加速度传感器，10-轴承座垂直加速度传感器，11-输出外转子自动平衡执行器，12-输出内转子水平位移传感器，13-输出内转子垂直位移传感器，14-输出内转子模拟桨叶盘，15-输出内转子自动平衡执行器，16-输出内转子光电传感器，17-输出外转子模拟桨叶盘，18-输出外转子水平位移传感器，19-输出外转子竖直位移传感器，20-电机轴承座，21-电机，22-减速器左端壳体，23-一级定轴齿轮，24-定轴，25-二级定轴齿轮，26-行星齿轮，27-减速器右端壳体，28-输出外转子第一轴承，29-输出内转子，30-第一中介轴承，31-太阳轮，32-减速器中间壳体，33-输出外转子第二轴承，34-输出外转子轴承座，35-第二中介轴承，36-外转子模拟桨叶盘桨叶，37-外转子模拟桨叶盘螺纹孔，38-外转子模拟桨叶盘燕尾槽，39-内转子模拟桨叶盘桨叶，40-内转子模拟桨叶盘燕尾槽，41-内转子模拟桨叶盘螺纹孔，42-第一内环齿轮，43-第二内环齿轮。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

如图1-图9所示，一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，包括电机21、电机轴承座20和减速器4，所述电机21固定设置在电机轴承座20上。所述电机21主要为动力输入部分，为减速器4提供动力，驱动减速器4运转。

所述减速器4包括输入齿轮轴3、减速器壳体、输出外转子7和输出内转子29，所述输入齿轮轴3通过联轴器2与电机21的输出端连接，所述减速器壳体包括依次连接呈圆筒状的减速器左端壳体22、减速器中间壳体32和减速器右端壳体27，所述输入齿轮轴3从减速器左端壳体22穿入减速器壳体内且穿入部分固定设有定齿轮和太阳轮31，所述减速器左端壳体22上支承设有一级定轴齿轮23以及通过定轴24与其连接的二级定轴齿轮25，所述减速器右端壳体27上支承设有输出外转子7，所述输出外转子7包括一体化的内环齿轮和输出外转子长轴，所述内环齿轮包括第一内环齿轮42和第二内环齿轮43，所述输出外转子7内支承设有输出内转子29，所述输出内转子29包括一体化的行星架和输出内转子长轴，所述行星架的外边缘支承设有行星齿轮26，所述一级定轴齿轮23与输入齿轮轴3上的定齿轮啮合传动，所述二级定轴齿轮25与输出外转子7的第一内环齿轮42啮合传动，所述行星齿轮26分别与太阳轮31和第二内环齿轮43啮合传动。

一级定轴齿轮23、定轴24和二级定轴齿轮25的个数均为3个，且均匀分布于输入齿轮轴3的周围。行星齿轮26和行星轴的个数均为3个，且均匀分布于太阳轮31的周围。行星轴通过热套法与输出内转子29的行星架进行连接。上述齿轮均为圆柱齿轮。

所述输出外转子长轴和输出内转子长轴从减速器右端壳体27穿出，所述输出外转子长轴的末端通过胀紧套连接有输出外转子模拟桨叶盘17，所述输出外转子模拟桨叶盘17的外侧设有外转子模拟桨叶盘桨叶36，所述输出外转子模拟桨叶盘17上设有外转子模拟桨叶盘燕尾槽38以及连接输出外转子自动平衡执行器11的外转子模拟桨叶盘螺纹孔37。

所述输出内转子长轴的末端通过胀紧套连接有输出内转子模拟桨叶盘14。所述输出内转子模拟桨叶盘14的外侧设有内转子模拟桨叶盘桨叶39，所述输出内转子模拟桨叶盘14上设有内转子模拟桨叶盘燕尾槽40以及连接输出内转子自动平衡执行器15的内转子模拟桨叶盘螺纹孔41。所述输出外转子模拟桨叶盘17和输出内转子模拟桨叶盘14模拟开式转子发动机桨叶及桨毂。

所述减速器4包括输入轴传动、定轴传动、行星齿轮传动及输出轴。分为定轴轮系部分和周转轮系部分，定轴轮系部分包括输入齿轮轴3、定轴24、一级定轴齿轮23和二级定轴齿轮25、内环齿轮、输出外转子7等，其中输出外转子7的内环齿轮包括第一内环齿轮42和第二内环齿轮43。输入齿轮轴3由两个深沟球轴承支撑，通过齿轮啮合带动一级定轴齿轮23转动，定轴24通过两个深沟球轴承固定于减速器壳体上。然后二级定轴齿轮25通过齿轮与第一内环齿轮42啮合，从而带动输出外转子7进行转动。周转轮系部分输入齿轮轴3、太阳轮31、行星齿轮26、内环齿轮、行星轴、输出内转子29等。输入齿轮轴3通过太阳轮31与行星齿轮26啮合从而带动行星齿轮26转动，同时行星齿轮26也与内环齿轮的第二内环齿轮43进行啮合传动，行星齿轮26通过两个微型深沟球轴承支撑在行星轴上进行转动，输出内转子29通过行星齿轮26反作用力的作用而转动。

减速器4的功率经输入齿轮轴3输入，分两部分输出，一部分经输入齿轮轴3与一级定轴齿轮23啮合传递动力，二级定轴齿轮25与输出外转子7的第一内环齿轮42啮合，第一内环齿轮42与输出外转子7为一体将动力输出。另一部分经输入齿轮轴3上的太阳轮31与行星齿轮26啮合，行星齿轮26同时与输出外转子7的第二内环齿轮43啮合，行星齿轮26支承于行星架，行星架与输出内转子29为一体将动力输出。最终使输出外转子7与输出内转子29实现转速相等、转向相反的运动，并且对输入转速进行减速，增加输出转矩。

所述输出外转子7的内环齿轮通过二级定轴齿轮25和行星齿轮26支承；所述输出外转子长轴的支承结构包括输出外转子第一轴承28、输出外转子第二轴承33和输出外转子轴承座34，所述输出外转子长轴的左端通过输出外转子第一轴承28与减速器右端壳体27的中心孔支承连接，所述输出外转子长轴的右端通过输出外转子第二轴承33与输出外转子轴承座34支承连接。

所述输出内转子29的行星架通过行星齿轮26支承；所述输出内转子长轴的支承结构包括第一中介轴承30和第二中介轴承35，所述输出内转子长轴的左端通过第一中介轴承30与输出外转子长轴的左端内壁支承连接，所述输出内转子长轴的右端通过第二中介轴承35与输出外转子长轴的右端内壁支承连接，所述第一中介轴承30和第二中介轴承35均为滚动轴承。

所述输出外转子模拟桨叶盘17上设有输出外转子自动平衡执行器11，所述输出内转子模拟桨叶盘14、减速器右端壳体27或输出外转子轴承座34上设有输出内转子自动平衡执行器15。所述输出外转子自动平衡执行器11和输出内转子自动平衡执行器15在转子运行过程中降低双转子系统不平衡振动。

所述减速器4的外侧壁上固定设有减速器水平加速度传感器5和减速器垂直加速度传感器6，所述输出外转子轴承座34的外侧壁上固定设有轴承座水平加速度传感器9和轴承座垂直加速度传感器10。在同一截面的水平与竖直位置同时布置两个加速度传感器，用于监测整个试验台的振动情况。

所述输出外转子长轴的外侧壁上固定设有输出外转子光电传感器8、输出外转子水平位移传感器18和输出外转子竖直位移传感器19。位移传感器主要布置于输出外转子长轴靠近输出外转子模拟桨叶盘17的位置，在同一截面的水平与竖直位置同时布置两个位移传感器，重点作用为监测输出外转子7的振动，为输出外转子7和输出内转子29进行动平衡与自动平衡提供有效信息。所述输出外转子光电传感器8用于监测输出外转子7的转速，为转子自动平衡与动平衡提供相位信息。

所述输出内转子长轴的外侧壁上固定设有输出内转子光电传感器16、输出内转子水平位移传感器12和输出内转子竖直位移传感器13。位移传感器主要布置于输出内转子长轴靠近输出内转子模拟桨叶盘14的位置，在同一截面的水平与竖直位置同时布置两个位移传感器，重点作用为监测输出内转子29的振动，为输出外转子7和输出内转子29进行动平衡与自动平衡提供有效信息。所述输出内转子光电传感器16用于监测输出内转子29的转速，为转子自动平衡与动平衡提供相位信息。

所述模拟试验台还包括控制柜1，所述控制柜1内设有电脑、变频器、数据采集器和控制器。可以通过控制柜1控制电机21的转速，电机21带动减速器4运行，动力通过输入齿轮轴3输入，通过输出外转子7与输出内转子29输出。减速器4的动力由一个电机输入，其动力输入方式同开式转子发动机动力涡轮为行星减速器动力输入的方式，区别于现有双转子试验台由两个电机通过皮带传送方式分别为内外转子输入动力的形式，且能够避免电机皮带对于双转子系统带来的多余受力和信号干扰。

关于本发明的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台的几种试验方法：

(一)关于离线动平衡与在线自动平衡试验：

(1)通过在外转子模拟桨叶盘燕尾槽38和内转子模拟桨叶盘燕尾槽40盲加不平衡质量；(2)由位移传感器测得振动信息，经数据采集器上传至电脑进行故障诊断；(3)判断是否是不平衡故障，如果不是不平衡故障，则需停机，根据故障类型进行更换零部件维护；(4)如果是不平衡故障，则需进一步对不平衡故障进行溯源，判定属于内转子不平衡、外转子不平衡还是内外转子均不平衡；(5)接着对不平衡矢量进行计算，得到不不平衡量的大小和相位，如不平衡大小超出自动平衡执行器的最大平衡能力，则需停机，对转子系统进行离线动平衡；(6)如果不平衡大小在自动平衡执行器平衡能力范围之内，则根据不平衡大小和相位，由自动平衡控制器发出执行器动作指令，驱动自动平衡执行器内部两个质量补偿盘运行至靶向位置，合成补偿量以抵消不平衡量，最终在线消除不平衡故障。上述流程即为同轴对转双转子系统自动平衡试验流程。

在自动平衡试验中，通过智能控制算法控制内外转子自动平衡执行器动作，可在20s内抑制同轴对转双转子系统不平衡振动达60％以上，在线实时抑制不平衡振动，保障双转子系统的安全运行。

(二)关于动力学特性试验：

通过控制柜1控制试验台运行转速可进行同轴对转双转子系统临界转速试验；在外转子模拟桨叶盘燕尾槽38和内转子模拟桨叶盘燕尾槽40设置不平衡质量可进行不平衡响应动力学试验。

(三)关于齿轮故障试验：

通过将正常太阳轮31置换为具有不同故障的故障齿轮，可做太阳轮31的故障试验；通过将一级定轴齿轮23和二级定轴齿轮25置换为故障齿轮，可进行定轴轮系齿轮故障试验；通过将行星齿轮26置换为故障齿轮，可进行行星齿轮故障试验。

(四)关于轴承故障试验：

通过将减速器4内部不同位置的正常轴承置换为故障轴承，可进行减速器轴承故障试验；通过对正常的第一中介轴承30和第二中介轴承35置换为故障轴承，可进行双转子系统中介轴承故障试验。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，其特征在于，包括电机(21)、电机轴承座(20)和减速器(4)，所述电机(21)固定设置在电机轴承座(20)上；

所述减速器(4)包括输入齿轮轴(3)、减速器壳体、输出外转子(7)和输出内转子(29)，所述输入齿轮轴(3)通过联轴器(2)与电机(21)的输出端连接，所述减速器壳体包括依次连接呈圆筒状的减速器左端壳体(22)、减速器中间壳体(32)和减速器右端壳体(27)，所述输入齿轮轴(3)从减速器左端壳体(22)穿入减速器壳体内且穿入部分固定设有定齿轮和太阳轮(31)，所述减速器左端壳体(22)上支承设有一级定轴齿轮(23)以及通过定轴(24)与其连接的二级定轴齿轮(25)，所述减速器右端壳体(27)上支承设有输出外转子(7)，所述输出外转子(7)包括一体化的内环齿轮和输出外转子长轴，所述内环齿轮包括第一内环齿轮(42)和第二内环齿轮(43)，所述输出外转子(7)内支承设有输出内转子(29)，所述输出内转子(29)包括一体化的行星架和输出内转子长轴，所述行星架的外边缘支承设有行星齿轮(26)，所述一级定轴齿轮(23)与输入齿轮轴(3)上的定齿轮啮合传动，所述二级定轴齿轮(25)与输出外转子(7)的第一内环齿轮(42)啮合传动，所述行星齿轮(26)分别与太阳轮(31)和第二内环齿轮(43)啮合传动；

所述输出外转子长轴和输出内转子长轴从减速器右端壳体(27)穿出，所述输出外转子长轴的末端通过胀紧套连接有输出外转子模拟桨叶盘(17)，所述输出内转子长轴的末端通过胀紧套连接有输出内转子模拟桨叶盘(14)。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，其特征在于，所述输出外转子(7)的内环齿轮通过二级定轴齿轮(25)和行星齿轮(26)支承；

所述输出外转子长轴的支承结构包括输出外转子第一轴承(28)、输出外转子第二轴承(33)和输出外转子轴承座(34)，所述输出外转子长轴的左端通过输出外转子第一轴承(28)与减速器右端壳体(27)的中心孔支承连接，所述输出外转子长轴的右端通过输出外转子第二轴承(33)与输出外转子轴承座(34)支承连接。

3.根据权利要求2所述的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，其特征在于，所述输出内转子(29)的行星架通过行星齿轮(26)支承；

所述输出内转子长轴的支承结构包括第一中介轴承(30)和第二中介轴承(35)，所述输出内转子长轴的左端通过第一中介轴承(30)与输出外转子长轴的左端内壁支承连接，所述输出内转子长轴的右端通过第二中介轴承(35)与输出外转子长轴的右端内壁支承连接，所述第一中介轴承(30)和第二中介轴承(35)均为滚动轴承。

4.根据权利要求3所述的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，其特征在于，所述输出外转子模拟桨叶盘(17)上设有输出外转子自动平衡执行器(11)，所述输出内转子模拟桨叶盘(14)、减速器右端壳体(27)或输出外转子轴承座(34)上设有输出内转子自动平衡执行器(15)。

5.根据权利要求4所述的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，其特征在于，所述减速器(4)的外侧壁上固定设有减速器水平加速度传感器(5)和减速器垂直加速度传感器(6)，所述输出外转子轴承座(34)的外侧壁上固定设有轴承座水平加速度传感器(9)和轴承座垂直加速度传感器(10)。

6.根据权利要求5所述的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，其特征在于，所述输出外转子长轴的外侧壁上固定设有输出外转子光电传感器(8)、输出外转子水平位移传感器(18)和输出外转子竖直位移传感器(19)。

7.根据权利要求6所述的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，其特征在于，所述输出内转子长轴的外侧壁上固定设有输出内转子光电传感器(16)、输出内转子水平位移传感器(12)和输出内转子竖直位移传感器(13)。

8.根据权利要求7所述的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，其特征在于，所述输出外转子模拟桨叶盘(17)的外侧设有外转子模拟桨叶盘桨叶(36)，所述输出外转子模拟桨叶盘(17)上设有外转子模拟桨叶盘燕尾槽(38)以及连接输出外转子自动平衡执行器(11)的外转子模拟桨叶盘螺纹孔(37)。

9.根据权利要求8所述的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，其特征在于，所述输出内转子模拟桨叶盘(14)的外侧设有内转子模拟桨叶盘桨叶(39)，所述输出内转子模拟桨叶盘(14)上设有内转子模拟桨叶盘燕尾槽(40)以及连接输出内转子自动平衡执行器(15)的内转子模拟桨叶盘螺纹孔(41)。

10.根据权利要求9所述的一种齿轮式同轴对转双转子系统模拟试验台，其特征在于，所述模拟试验台还包括控制柜(1)，所述控制柜(1)内设有电脑、变频器、数据采集器和控制器。