一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置制造方法
【專利摘要】一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，它包括一實驗裝置，該實驗裝置包括變頻電機、聯(lián)軸器A、第一級減速器、聯(lián)軸器B、第二級減速器、聯(lián)軸器C、制動器、支座；所述的變頻電機經(jīng)聯(lián)軸器A與第一級減速器水平連接，第二級減速器經(jīng)聯(lián)軸器B與第一級減速器豎直連接；制動器經(jīng)聯(lián)軸器C與第二級減速器連接；變頻電機、第一級減速器、第二級減速器和制動器順序固定于支座上的技術(shù)方案；能用于模擬直升機主傳動系統(tǒng)錐齒輪、行星輪、太陽輪、軸承的單獨或者復(fù)合故障，為直升機主傳動系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)；廣泛適應(yīng)于直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬實驗的配套使用。
【專利說明】-種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機械傳動系統(tǒng)故障模擬實驗【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種直升機主傳動系 統(tǒng)故障模擬裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 主傳動系統(tǒng)是直升機傳動系統(tǒng)的核也部件，它將一臺或者多臺發(fā)動機的扭轉(zhuǎn)力矩 匯總，按一定比例傳給旋翼、主獎及其他部件；主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、重量大，他 的運行狀態(tài)關(guān)系的直升機的安全性和可靠性；直升機主傳動系統(tǒng)的各種原因引起的故障占 傳動系統(tǒng)故障的50% W上；因此，研究直升機主傳動系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方法對直 升機的安全可靠飛行具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，能 用于模擬直升機主傳動系統(tǒng)錐齒輪、行星輪、太陽輪、軸承的單獨或者復(fù)合故障，為直升機 主傳動系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，保證了直升機的安全可靠飛 行，且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，易于普及推廣。
[0004] 為達到上述目的，一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，它包括一實驗裝置，該實 驗裝置包括變頻電機、聯(lián)軸器A、第一級減速器、聯(lián)軸器B、第二級減速器、聯(lián)軸器C、制動器、 支座；所述的變頻電機1經(jīng)聯(lián)軸器A與第一級減速器水平連接，第二級減速器經(jīng)聯(lián)軸器B 與第一級減速器豎直連接；制動器經(jīng)聯(lián)軸器C與第二級減速器連接；變頻電機、第一級減速 器、第二級減速器和制動器順序固定于支座上。
[0005] 為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)、效果優(yōu)化，其進一步措施；第一級減速器（3)包括一對相交軸線為 90°的螺旋錐齒輪副，螺旋錐齒輪副的主、從動軸分別由圓柱滾動軸承D息臂支撐，第二級 減速器的太陽輪由圓柱滾動軸承E息臂支撐，行星輪經(jīng)滾針軸承連接在圓盤行星架上，圓 盤行星架經(jīng)角接觸軸承支撐。
[0006] 第二級減速器的內(nèi)齒圈固定，太陽輪輸入，圓盤行星架輸出。
[0007] 變頻電機的輸入轉(zhuǎn)速在0?6000r/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，制動器的扭矩在0? 8 X 105Nm化圍內(nèi)可調(diào)。
[0008] 第一級減速器的傳動比為4. 76,第二級減速器的傳動比為4. 65。
[0009] 第一級減速器中的螺旋錐齒輪和第二級減速器中的太陽輪、行星輪分別置換不同 類型、不同損傷程度、不同工作位置的故障齒輪，所述故障類型為點蝕、磨損、斷齒、裂紋、膠 合。
[0010] 第一級減速器中的圓柱滾動軸承D和第二級減速器中的圓柱滾動軸承E、滾針軸 承、角接觸軸承分別置換不同類型、不同損傷程度、不同工作位置的故障齒輪，所述故障類 型為點蝕、磨損、斷齒、裂紋、膠合。
[0011] 變頻電機高度可調(diào)W及制動器的位置可調(diào)，用于模擬軸偏置故障。
[0012] 還包括振動加速度傳感器、振動位移傳感器、應(yīng)變片，布置于實驗臺軸承或齒輪 上，振動加速傳感器、振動位移傳感器、應(yīng)變片經(jīng)數(shù)據(jù)采集器連接傳輸至計算機。
[0013] 實驗裝置內(nèi)置了一種直升機主傳動系統(tǒng)故障仿真軟件，可仿真主傳動系統(tǒng)各種不 同類型故障。
[0014] 本發(fā)明一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，它包括一實驗裝置，該實驗裝置包 括變頻電機、聯(lián)軸器A、第一級減速器、聯(lián)軸器B、第二級減速器、聯(lián)軸器C、制動器、支座；所 述的變頻電機經(jīng)聯(lián)軸器A與第一級減速器水平連接，第二級減速器經(jīng)聯(lián)軸器B與第一級減 速器豎直連接；制動器經(jīng)聯(lián)軸器C與第二級減速器連接；變頻電機、第一級減速器、第二級 減速器和制動器順序固定于支座上的技術(shù)方案；能用于模擬直升機主傳動系統(tǒng)錐齒輪、行 星輪、太陽輪、軸承的單獨或者復(fù)合故障，為直升機主傳動系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供 理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
[001引本發(fā)明的優(yōu)點是： i. 本發(fā)明中的第二級減速器行星輪系采用水平結(jié)構(gòu)，與實際直升機主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 相一致，模擬實驗更加符合實際情況； ii. 本發(fā)明利用一對螺旋錐齒輪與行星輪系模擬直升機主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是對典型實 際主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化，卻可模擬主傳動系統(tǒng)典型故障狀態(tài)，相對簡單而又全面； iii. 第一減速器和第二減速器分置，易于研究直升機主傳動系統(tǒng)不同安裝位置的軸 承、齒輪典型故障特點與損傷機理，便于識別各自或復(fù)合故障； iv. -級減速器主、從動軸采用息臂支撐，結(jié)構(gòu)簡單可靠，安裝方便； V.通過連續(xù)控制驅(qū)動電機0?6000 r/min的輸出轉(zhuǎn)速可W模擬直升機主傳動系統(tǒng)的變 速運行狀態(tài)，用于研究在變轉(zhuǎn)速下，直升機主傳動系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測方法和故障演化機理； Vi.通過加速度傳感器、位移傳感器、應(yīng)變片的布置，用于不同運行狀態(tài)下的多參量測 量，便于更全面的直升機主傳動系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷方法研究； vii.通過內(nèi)置一種直升機主傳動系統(tǒng)故障仿真軟件，方便損傷程度由小到大的不同故 障類型和故障位置的單一或復(fù)合故障的模擬仿真，并提取位移、加速度、應(yīng)力仿真信號，擴 展物理實驗臺的功能。便于更深入、全面的直升機主傳動系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷方法研 究。
[0016] 本發(fā)明廣泛適應(yīng)于直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬實驗的配套使用。
[0017] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明的外形圖。
[0020] 圖3為本發(fā)明一級減速器的剖視圖。
[0021] 圖4為本發(fā)明二級減速器的剖視圖。
[0022] 圖5為本發(fā)明的振動加速度傳感器和振動位移傳感器的布置圖。
[0023] 圖6為本發(fā)明齒輪的應(yīng)變片的布置圖。
[0024] 圖中：1 .變頻電機，2.聯(lián)軸器A，3.第一級減速器，4.聯(lián)軸器B，5.第二級減速 器，6.聯(lián)軸器C，7.制動器，8.支座，9.振動位移傳感器，10.振動加速度傳感器，11.應(yīng)變 片，31.圓柱滾動軸承D，51.圓柱滾動軸承E，52.太陽輪，53.內(nèi)齒圈，54.圓盤行星架，55. 角接觸軸承，56.滾針軸承，57.行星輪。
[00巧]具體的實施方式 如圖1所示；一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于它包括一實驗裝置，該 實驗裝置包括：變頻電機1、聯(lián)軸器A2、第一級減速器3、聯(lián)軸器B4、第二級減速器5、聯(lián)軸器 C6、制動器7、支座8;所述的變頻電機1經(jīng)聯(lián)軸器A2與第一級減速器3水平連接，第二級 減速器5經(jīng)聯(lián)軸器B4與第一級減速器3豎直連接；制動器7經(jīng)聯(lián)軸器C6與第二級減速器 5連接。變頻電機1、第一級減速器3、第二級減速器5和制動器7順序固定于支座8上。
[0026] 參照附圖，其安裝要求為；第一級減速器3包括一對相交軸線為90°的螺旋錐齒 輪副，螺旋錐齒輪副的主、從動軸分別由圓柱滾動軸承D31息臂支撐，第二級減速器5的太 陽輪52由圓柱滾動軸承E51息臂支撐，行星輪57經(jīng)滾針軸承56連接在圓盤行星架54上， 圓盤行星架54經(jīng)角接觸軸承55支撐，該結(jié)構(gòu)簡單可靠，安裝方便；第二級減速器5的內(nèi)齒 圈53固定，太陽輪52輸入，圓盤行星架54輸出；變頻電機1的輸入轉(zhuǎn)速在0?6000r/min 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，制動器7的扭矩在0?8X 105Nm范圍內(nèi)可調(diào)；于第一級減速器3的傳動 比為4. 76,第二級減速器5的傳動比為4. 65 ;第一級減速器3中的螺旋錐齒輪和第二級減 速器5中的太陽輪52、行星輪57分別置換不同類型、不同損傷程度、不同工作位置的故障齒 輪，所述故障類型為點蝕、磨損、斷齒、裂紋、膠合；第一級減速器3中的圓柱滾動軸承D31和 第二級減速器5中的圓柱滾動軸承E51、滾針軸承56、角接觸軸承55分別置換不同類型、不 同損傷程度、不同工作位置的故障齒輪，所述故障類型為點蝕、磨損、斷齒、裂紋、膠合；變頻 電機1高度可調(diào)W及制動器7的位置可調(diào)，用于模擬軸偏置故障；本發(fā)明還包括振動加速度 傳感器10、振動位移傳感器9、應(yīng)變片11，布置于實驗臺軸承或齒輪上，振動加速傳感器10、 振動位移傳感器9、應(yīng)變片11經(jīng)數(shù)據(jù)采集器連接傳輸至計算機；實驗裝置內(nèi)置了一種直升 機主傳動系統(tǒng)故障仿真軟件，可仿真主傳動系統(tǒng)各種不同類型故障。
[0027] 結(jié)合附圖，本發(fā)明的安裝步驟如下： a) 先把二級減速器5箱體沿著支座8的滑軌滑進去，然后通過螺絲固定； b) 把制動器7固定在支座8上，軸保持在豎直方向，套上聯(lián)軸器C6 ; C)把行星輪系組裝在二級減速器5箱體內(nèi)，在太陽輪軸上套上聯(lián)軸器B4 ; d) 把錐齒輪對組裝在一級減速器3的箱體內(nèi)； e) 把一級減速器3固定在支座8上； f) 通過聯(lián)軸器A2連接變頻電機1。
[0028] 本發(fā)明的故障模擬實驗包括W下幾種： A. 軸承的故障，類型有；圓柱滾動軸承D (31)、圓柱滾動軸承E (51)、滾針軸承（56)、 角接觸軸承（55)的內(nèi)圈、外圈、滾動體的點蝕、剝落、磨損、裂紋、膠合故障； B. 齒輪的故障，類型有；螺旋錐齒輪、太陽輪52、行星輪57的點蝕、剝落、磨損、裂紋、缺 齒故障； C. 轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)故障； D. 調(diào)節(jié)變頻電機1的轉(zhuǎn)速與制動器7的扭矩，模擬上述各種故障狀態(tài)在不同速度不同 負載條件下的故障特征。
[0029] 在實驗臺的使用中，其過程包含W下幾步： a. 故障件換置；根據(jù)要模擬的故障類型、損傷程度及工作位置，選擇對應(yīng)的故障件，替 換原來的正常件，搭建故障實驗平臺； b. 信號采集；啟動驅(qū)動電機至合適轉(zhuǎn)速，根據(jù)齒輪、軸承、軸的結(jié)構(gòu)特征，選擇包含最 大信息量的測點位置，進行加速度、位移、應(yīng)力信號采集； C.信號分析；選擇合適的信號分析方法，并構(gòu)造合理的參數(shù)，提取齒輪、軸承、軸的加 速度、位移、應(yīng)力信號特征； d. 狀態(tài)識別；根據(jù)提取的信號特征，尋求故障特征與故障狀態(tài)的映射關(guān)系，判斷其運 行的狀態(tài)； e. 故障演化機理分析；利用實驗臺內(nèi)置的直升機尾傳動系統(tǒng)故障仿真軟件，通過損傷 程度由淺到深的故障仿真，提取并分析仿真信號，掲示故障演化機理； f. 診斷分析；根據(jù)狀態(tài)識別的結(jié)果，結(jié)合故障演化機理，進一步分析齒輪、軸承、軸的 故障部位、性質(zhì)、類型、原因和發(fā)展趨勢等； g. 診斷決策：根據(jù)齒輪、軸承、軸工況及發(fā)展趨勢做出決策，如調(diào)整、維修、控制或更換 等。
[0030] 實施例圓柱滾動軸承故障模擬 將第一減速器主動輪支撐圓柱滾動軸承D (31)分別置換為存在內(nèi)圈點蝕故障、外圈點 蝕故障、滾珠點蝕故障的故障軸承，啟動驅(qū)動變頻電機1，設(shè)定輸入轉(zhuǎn)圓柱滾動軸承D (31) 速為1800r/min，采集該軸承座振動加速信號，獲取一系列樣本信號，提取其時域統(tǒng)計特征 量，對正常軸承、內(nèi)圈故障、外圈故障、滾珠故障的時域統(tǒng)計特征進行對比分析，見表，發(fā)現(xiàn) 故障特征與故障類型間存在映射關(guān)系。

【權(quán)利要求】
1. 一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于它包括一實驗裝置，該實驗裝置 包括變頻電機（1)、聯(lián)軸器A (2)、第一級減速器（3)、聯(lián)軸器B (4)、第二級減速器（5)、聯(lián)軸 器C (6)、制動器（7)、支座（8);所述的變頻電機（1)經(jīng)聯(lián)軸器A (2)與第一級減速器（3)水 平連接，第二級減速器（5)經(jīng)聯(lián)軸器B (4)與第一級減速器（3)堅直連接；制動器（7)經(jīng)聯(lián) 軸器C (6)與第二級減速器（5)連接；變頻電機（1)、第一級減速器（3)、第二級減速器（5) 和制動器（7)順序固定于支座（8)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于第一級減 速器（3)包括一對相交軸線為90°的螺旋錐齒輪副，螺旋錐齒輪副的主、從動軸分別由圓 柱滾動軸承D (31)懸臂支撐。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于第二級減 速器（5)的太陽輪（52)由圓柱滾動軸承E (51)懸臂支撐，行星輪（57)經(jīng)滾針軸承（56)連 接在圓盤行星架（54)上，圓盤行星架（54)經(jīng)角接觸軸承（55)支撐；內(nèi)齒圈（53)固定，太陽 輪（52)輸入，圓盤行星架（54)輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于變頻電機 (1)的輸入轉(zhuǎn)速在〇?6000r/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，制動器（7)的扭矩在0?8X105Nm范 圍內(nèi)可調(diào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于第一級減 速器（3)的傳動比為4. 76,第二級減速器（5)的傳動比為4. 65。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于第一級減 速器（3)中的螺旋錐齒輪和第二級減速器（5)中的太陽輪（52)、行星輪（57)分別置換不同 類型、不同損傷程度、不同工作位置的故障齒輪，所述故障類型為點蝕、磨損、斷齒、裂紋、膠 合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于第一級減 速器（3)中的圓柱滾動軸承D (31)和第二級減速器（5)中的圓柱滾動軸承E (51)、滾針軸 承（56)、角接觸軸承（55)分別置換不同類型、不同損傷程度、不同工作位置的故障齒輪，所 述故障類型為點蝕、磨損、斷齒、裂紋、膠合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于變頻電機 (1)高度可調(diào)以及制動器（7)的位置可調(diào)，用于模擬軸偏置故障。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于還包括振 動加速度傳感器（10)、振動位移傳感器（9)、應(yīng)變片（11)，布置于實驗臺軸承或齒輪上，振 動加速傳感器（10 )、振動位移傳感器（9 )、應(yīng)變片（11)經(jīng)數(shù)據(jù)采集器連接傳輸至計算機。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直升機主傳動系統(tǒng)故障模擬裝置，其特征在于實驗裝 置內(nèi)置了一種直升機主傳動系統(tǒng)故障仿真軟件，可仿真主傳動系統(tǒng)各種不同類型故障。
【文檔編號】G01M13/02GK104502094SQ201410787494
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】李學(xué)軍, 蔣玲莉, 王廣斌, 伍濟鋼, 黃良沛, 王文韞 申請人:湖南科技大學(xué)