CN101339094A - 直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析方法及装置 - Google Patents

直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出的直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析方法是将试验主体(30)采用“悬臂”式结构即将试验主体悬挂在驱动系统的传动主轴上；使试验轴承(9)承担一个变化的扭距，另外在试验轴承内圈轴心上施加一个大小交变的轴向力，从而模拟直升机自动倾斜器轴承实际运行工况；通过轴向载荷加载油缸(2)、扭矩加载油缸(28)与加载杆(32)之间所设置的拉力传感器(3)对所施加的轴向载荷和力偶进行检测，通过在试验轴承(9)非旋转端面设置的温度传感器(25)和通过直接设置在法兰盘(6)上的振动传感器(26)对试验轴承在整个试验工况时的温度、振动信号进行采集，并送往计算机，由计算机分析软件结合试验轴承的整个试验工况进行分析判断，作出诊断。

Description

直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析方法及装置
技术领域
本发明属于轴承性能测试分析技术领域，主要提出一种直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析方法及装置，用于国内航空螺旋桨飞行器在检修状态下对倾斜器薄壁轴承的异常信息采集、结构健康检测、综合故障诊断。
背景技术
自动倾斜器是直升机操控系统的一个主要组成部分，旋翼的总矩及周期的变距操作都要通过它来实现。自动倾斜器一般由类似轴承的旋转(外)环和不旋转(内)环组成，它通过万向接头或球铰套在旋翼轴上，不旋转环通过操纵拉杆与驾驶舱中的驾驶杆和总距杆相连，旋转环通过变距拉杆与桨叶相连。试验轴承安装在自动倾斜器下旋转环和滑筒之间，起定位和支撑作用，并承受径向载荷和轴向载荷、扭矩。自动倾斜器无倾斜时，各片桨叶在旋转时桨距保持恒定；当它被操纵倾斜时，则每片桨叶在旋转中周期性地改变桨距。变距拉杆转至倾斜器上位时桨距加大，桨叶向上挥舞；转至下位时桨距减小，桨叶向下挥舞。这样就形成旋翼旋转面的倾斜，使旋翼合力倾斜，产生一水平分力。直升机的前后和左右方向的飞行运动就是通过这种操纵实现的，称为周期变距操纵。飞行员操纵(提或压)总距杆使自动倾斜器沿旋翼轴平行向上或向下滑动。各片桨叶的桨距将同时增大或减小，使旋翼的升力增大或减小，直升机随之上升或下降。这种操纵称为总距操纵。
直升机自动倾斜器薄壁轴承检测分析方法及装置是用于国内航空螺旋桨、飞行器在检修状态下对薄壁轴承的异常信息采集、结构健康检测、综合故障诊断的高新技术产品，确保或提高轴承的运行安全可靠性。可替代目前的人工检测，大大提高检测的准确率，确保轴承的安全使用性能。国内航空检修专业对薄壁轴承的异常信息采集、结构健康检测、综合故障诊断装置的需求非常迫切，直升机自动倾斜器薄壁轴承检测分析方法及装置具有极大的经济价值和市场前景。同时可以直升机自动倾斜器薄壁轴承检测分析方法及装置检测、试验所得信息为依据，改进和优化国内直升机自动倾斜器薄壁轴承设计与制造(选材、几何参数、表面质量、加工方法等)，查找与国外同类产品的差异，为把轴承向更高层次的发展提供改进手段和可靠保证。
发明内容
本发明的目的即是提出一种直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析方法及装置。
本发明所提出直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析方法为：
将待检测的大型薄壁轴承装入待检区，试验主体采用“悬臂”式结构即将试验主体悬挂在驱动系统的输出主轴上；使试验轴承承担一个变化的扭距，另外在试验轴承内圈轴心上施加一个大小交变的轴向力，从而模拟直升机自动倾斜器轴承实际运行工况；直升机自动倾斜器薄壁轴承的主要作用就是通过承受载荷和力偶，从而控制螺旋桨的运行方向；通过与薄壁轴承外圈过盈配合的轴承外套、旋转联接法兰盘将试验轴承外圈联接在驱动系统输出主轴的一端，将轴承内圈与轴承座过盈配合并由轴承座和法兰盘对其轴向定位，构成轴承内圈不动而轴承外圈随传动主轴高速旋转的试验检测方式，并使轴承外圈的旋转速度与试验轴承的实际运转工况一致；外圈旋转的作用使整个轴承受力均匀，有效的模拟了螺旋桨的运行工况；试验轴承所受到的轴向载荷主要通过法兰盘传递，法兰盘与轴承座联接并通过将法兰盘外端的环形凸台压触在试验轴承内圈的端面上从而传递所受到的轴向载荷和变化的扭距，试验轴承的内圈把载荷传递到整个轴承上；轴向载荷通过轴向加载油缸和与轴向加载油缸连接的加载杆推动连接盘，并通过与连接盘联接一体的法兰盘施加到轴承内圈上，试验轴承的内圈把载荷传递到整个轴承上；而扭矩则是通过另外两个加载油缸与加载杆连接来实现的，两个加载油缸的运行方向相反从而传递力偶使轴承内圈承受一个变化的扭矩；可以有效的模拟螺旋桨的运行方向的改变，在检测装置开启的时候，轴向加载和扭矩同时运行，有效的模拟螺旋桨在飞行过程中随方向，高度，位置的运行工况；薄壁轴承的主要作用就是通过承受载荷和力偶从而控制螺旋桨的运行方向，使试验轴承在模拟直升机倾斜器薄壁轴承的实际工况下对其进行检测分析，检测结果真实、准确；通过轴向载荷加载油缸与加载杆之间所设置的拉力传感器对所施加的轴向载荷参数进行检测、通过扭矩加载油缸与加载杆之间所设置的拉力传感器对所施加于试验轴承上的力偶进行检测，通过在试验轴承非旋转端面即试验轴承内圈端面上所设置的温度传感器，用以对试验轴承在整个试验工况时的温度信号进行采集，通过直接设置在法兰盘上的振动传感器对试验轴承在整个试验工况时的振动信号进行采集，并送往计算机，由计算机分析软件结合试验轴承的整个试验工况进行分析判断，作出诊断。
本发明直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析装置其结构为：其主要包括试验轴承的悬臂支承机构、对试验轴承施加变化的扭矩和大小交变的轴向载荷的加载机构及驱动传动机构；所述的悬臂支承机构用于对试验轴承轴向、径向定位并使其位于主轴一端呈悬臂结构，所具有的轴承外套与旋转联接法兰盘联接并使旋转联接法兰盘联接在输出主轴一端，试验轴承外圈与轴承外套过盈配合、试验轴承内圈与轴承座过盈配合构成试验轴承内圈固定、轴承外圈随主轴旋转的结构；设置的法兰盘与轴承座联接并通过法兰盘向外凸出的环形台阶和轴承座向外凸出的环形台阶对试验轴承内圈轴向定位；通过联接在轴承外套一侧的压盖和轴承外套向内凸出的环形台阶对试验轴承外圈轴向定位；所述的加载机构用于对试验轴承施加变化的扭矩和大小交变的轴向载荷，其包括轴向载荷加载油缸、加载杆和连接盘及关节轴承，加载杆通过关节轴承与轴向载荷加载油缸铰接，连接盘与加载杆固联并和法兰盘联接，所具有的两个平行设置并与轴向载荷加载油缸平行的扭矩加载油缸，两个扭矩加载油缸与轴向加载油缸同时工作且分别对试验轴承施加力偶和轴向载荷；所述的扭矩加载油缸通过关节轴承与加载杆连接并使加载杆与连接盘联接；所述的轴向加载杆与扭矩加载油缸的加载杆为共用的一根；使轴向载荷加载油缸连接在加载杆的中部并在轴向载荷加载油缸与加载杆之间设置拉力传感器；两个扭矩加载油缸分别连接在加载杆两端并在扭矩加载油缸与加载杆之间设置拉力传感器；在试验轴承非旋转端面即试验轴承内圈端面上所设置温度传感器，用以对试验轴承在整个试验工况时的温度信号进行采集，振动传感器直接设置在法兰盘上，对试验轴承在整个试验工况时的振动信号进行采集；驱动传动机构的电机与传动主轴之间通过皮带传动，通过面对面安装的两套圆锥滚子轴承对主轴进行支承。
本发明采用对试验轴承悬臂支承的结构并使试验轴承外圈作与实际工况相一致的高速旋转并使试验轴承内圈固定不动的方式，更真实的模拟试验轴承的实际工况，同时科学合理的对试验轴承施加力偶，使两个加载油缸其作用方向相反从而传递力偶，可以有效的模拟螺旋桨的运行方向的改变，对试验轴承施加大小交变的轴向载荷，对试验轴承检测时同时施加力偶和轴向载荷，有效模拟螺旋桨在飞行过程中随方向、高度位置的运行工况；将试验轴承的模拟工况参数送往计算机并将所检测到的其在该工况时的振动、温度等其他数据送往计算机由计算机的分析测试软件对所检测采集的数据进行分析诊断，本发明具有检测分析真实、准确、可靠的特点。
本发明所提出的直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析装置其结构设计科学合理。
附图说明
附图1为本发明装置的结构示意图。
附图2为图1的俯视图。
附图3为主轴机构结构示意图。
附图4为悬臂支承机构结构示意图。
图中，1、三角架；2、轴向载荷加载油缸，3、拉力传感器，4、关节轴承，5、连接盘，6、法兰盘，7、轴承座，8、工装压盖，9、试验轴承，10、轴承外套，11、旋转联接法兰盘，12、输出主轴，13、上箱体，14、衬套，15、支撑轴承，16、右挡圈，17、中间套筒，18、锁紧螺母，19、左挡圈，20、带轮，21、油碗，22、下箱体，23、地平铁，25、温度传感器，26、振动传感器，27、电机，28、扭矩加载油缸，29、T型槽，30、试验主体，32、加载杆。
具体实施方式
参考下面的实施例，可以更详细地解释本发明；但是应当指出的是本发明并不局限于下述实施例。
结合附图，本发明所提出的检测分析方法为：
将待检测的大型薄壁轴承装入待检区，试验主体30采用“悬臂”式结构即将试验主体悬挂在驱动系统的传动主轴上；使试验轴承9承担一个变化的扭距，另外在试验轴承内圈轴心上施加一个大小交变的轴向力，从而模拟直升机自动倾斜器轴承实际运行工况；直升机自动倾斜器薄壁轴承的主要作用就是通过承受载荷和力偶，从而控制螺旋桨的运行方向；通过与薄壁轴承外圈过盈配合的轴承外套10、旋转联接法兰盘11将试验轴承9外圈联接在驱动系统输出主轴的一端，将轴承内圈与轴承座7过盈配合并由轴承座7和法兰盘6对其轴向定位，构成轴承内圈不动而轴承外圈随传动主轴高速旋转的试验检测方式，并使轴承外圈的旋转速度与试验轴承的实际运转工况一致；外圈旋转的作用使整个轴承受力均匀，有效的模拟了螺旋桨的运行工况；试验轴承9所受到的轴向载荷主要通过法兰盘6传递，法兰盘6与轴承座7联接并通过将法兰盘6外端的环形凸台压触在试验轴承内圈的端面上从而传递所受到的轴向载荷和变化的扭距，试验轴承9的内圈把载荷传递到整个轴承上；轴向载荷通过轴向加载油缸2和与轴向加载油缸连接的加载杆32推动连接盘5，并通过与连接盘5联接一体的法兰盘6施加到轴承内圈上，试验轴承的内圈把载荷传递到整个轴承上；而扭矩则是通过两个扭矩加载油缸28与加载杆32连接来实现的，两个扭矩加载油缸的运行方向相反从而传递力偶使轴承内圈承受一个变化的扭矩；可以有效的模拟螺旋桨的运行方向的改变，在检测装置开启的时候，轴向加载和扭矩同时运行，有效的模拟螺旋桨在飞行过程中随方向，高度，位置的运行工况；薄壁轴承的主要作用就是通过承受载荷和力偶从而控制螺旋桨的运行方向，使试验轴承在模拟直升机倾斜器薄壁轴承的实际工况下对其进行检测分析，检测结果真实、准确；通过轴向负荷加载油缸与加载杆之间所设置的拉力传感器3对所施加的轴向载荷参数进行检测、通过扭矩加载油缸2与加载杆32之间所设置的拉力传感器3对所施加于试验轴承上的力偶进行检测，通过在试验轴承9非旋转端面即试验轴承内圈端面上所设置的温度传感器25，用以对试验轴承在整个试验工况时的温度信号进行采集，通过直接设置在法兰盘6上的振动传感器26对试验轴承在整个试验工况时的振动信号进行采集，并送往计算机，由计算机分析软件结合试验轴承的整个试验工况进行分析判断，作出诊断。
本发明直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析装置其结构为：其主要包括试验轴承的悬臂支承机构、对试验轴承施加变化的扭矩和大小交变的轴向载荷的加载机构及驱动传动机构；所述的悬臂支承机构用于对试验轴承9轴向、径向定位并使其位于主轴一端呈悬臂结构，所具有的轴承外套10与旋转联接法兰盘11联接并使旋转联接法兰盘11联接在输出主轴12一端，试验轴承外圈与轴承外套过盈配合、试验轴承内圈与轴承座过盈配合构成试验轴承内圈固定、轴承外圈随主轴旋转的结构；采取轴承外圈转动内圈不转动的试验方式，可以减小非轴承运动的干扰信号，使整个轴承受力均匀，有效的模拟了螺旋桨的运行工况；设置的法兰盘6与轴承座7联接并通过法兰盘6向外凸出的环形台阶和轴承座向外凸出的环形台阶对试验轴承内圈轴向定位；通过联接在轴承外套10一侧的工装压盖8和轴承外套10向内凸出的环形台阶对试验轴承外圈轴向定位；所述的加载机构用于对试验轴承施加变化的扭矩和大小交变的轴向载荷，其包括轴向载荷加载油缸2、加载杆32和连接盘5及关节轴承4，加载杆32通过关节轴承4与轴向载荷加载油缸28铰接，连接盘5与加载杆32固联并和法兰盘6联接。选用关节轴承的作用是关节轴承受到载荷的时候可以起一个缓冲的作用，有效的减小对试验轴承的损伤。。所具有的两个平行设置并与轴向载荷加载油缸平行的扭矩加载油缸28，两个扭矩加载油缸与轴向加载油缸同时工作且分别对试验轴承施加力偶和轴向载荷；所述的扭矩加载油缸28通过关节轴承4与加载杆32连接并使加载杆32与连接盘5联接；所述的轴向加载杆与扭矩加载油缸的加载杆为共用的一根；使轴向载荷加载油缸连接在加载杆的中部并在轴向载荷加载油缸与加载杆之间设置拉力传感器3；两个扭矩加载油缸28分别连接在加载杆两端并在扭矩加载油缸与加载杆之间设置拉力传感器；驱动传动机构的电机27与传动主轴之间通过皮带传动，通过面对面安装的两套圆锥滚子轴承对主轴进行支承。采用两套对圆锥滚子轴承面对面的安装的优点在于：能承受较大的轴向，径向载荷，调心性和转速比较好，摩擦小等优点。同时采用两套对圆锥滚子轴承还可以分担受到的载荷和扭矩。保证整个检测装置的稳定性和可靠性。在试验轴承9非旋转端面即试验轴承内圈端面上所设置用以对试验轴承在整个试验工况时的温度信号进行采集的温度传感器25，对试验轴承在整个试验工况时的振动信号进行采集的振动传感器26直接设置在法兰盘6上；驱动传动机构的电机27与传动主轴之间通过皮带传动，通过面对面安装的两套圆锥滚子轴承对主轴进行支承。
在图1、2中的床身部分：对机身部分的设计中既要适应直升机自动倾斜器大型薄壁轴承的结构特点和尺寸规格，又要满足机身的可移动性、稳定性和使用操作的方便性的要求。为此，机身主体拟用箱体结构的铸铁件，床身包括上箱体13、下箱体22和地平铁23，机身台面的高度适应直升机自动倾斜器对轴承的安装高度(取550mm)，且机身底面设有与地平铁相连接的定位销；驱动传动机构包括电机、传动带轮20、主轴箱和输出主轴12及支撑轴承15；传动主轴12安装在主轴箱体的衬套14上，由电机通过传动带轮20带动。根据直升机自动倾斜器大型薄壁轴承的工作转速，确定传动主轴12转速范围200～1000r/min。采用支撑轴承15来保证主轴系统的运转平稳，驱动传动机构的运动传动采用与轴承振动频率相差甚远的皮带传动，输出主轴的回转采用轴承支承，可以大大地减小检测设备的基础振动。通过面对面安装的两套圆锥滚子轴承对主轴进行支承，采用两套对圆锥滚子轴承面对面的安装的优点在于：能承受较大的轴向，径向载荷，调心性和转速比较好，摩擦小等优点。同时采用两套对圆锥滚子轴承还可以分担受到的载荷和扭矩。保证整个检测装置的稳定性和可靠性。

Claims (2)

1、一种直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析方法，其特征是：将待检测的大型薄壁轴承装入待检区，试验主体(30)采用“悬臂”式结构即将试验主体悬挂在驱动系统的传动主轴上；使试验轴承(9)承担一个变化的扭距，另外在试验轴承内圈轴心上施加一个大小交变的轴向力，从而模拟直升机自动倾斜器轴承实际运行工况；通过与薄壁轴承外圈过盈配合的轴承外套(10)、旋转联接法兰盘(11)将试验轴承外圈联接在驱动系统输出主轴(12)的一端，将轴承内圈与轴承座(7)过盈配合并由轴承座(7)和法兰盘(6)对其轴向定位，构成轴承内圈不动而轴承外圈随传动主轴高速旋转的试验检测方式，并使轴承外圈的旋转速度与试验轴承的实际运转工况一致；试验轴承(9)所受到的轴向载荷主要通过法兰盘(6)传递，法兰盘(6)与轴承座(7)联接并通过将法兰盘外端的环形凸台压触在试验轴承内圈的端面上从而传递所受到的轴向载荷和变化的扭距，试验轴承的内圈把载荷传递到整个轴承上；轴向载荷通过轴向加载油缸和与轴向加载油缸连接的加载杆(32)推动连接盘(5)，并通过与连接盘(5)联接一体的法兰盘(6)施加到轴承内圈上，试验轴承的内圈把载荷传递到整个轴承上；而扭矩则是通过另外两个扭矩加载油缸(28)与加载杆(32)连接来实现的，两个扭矩加载油缸的运行方向相反从而传递力偶使轴承内圈承受一个变化的扭矩；可以有效的模拟螺旋桨的运行方向的改变，在检测装置开启的时候，轴向加载和扭矩同时运行，有效的模拟螺旋桨在飞行过程中随方向，高度，位置的运行工况；使试验轴承在模拟直升机倾斜器薄壁轴承的实际工况下对其进行检测分析；通过轴向载荷加载油缸(2)与加载杆(32)之间所设置的拉力传感器(3)对所施加的轴向载荷参数进行检测、通过扭矩加载油缸(28)与加载杆(32)之间所设置的拉力传感器(3)对所施加于试验轴承上的力偶进行检测，通过在试验轴承(9)非旋转端面即试验轴承内圈端面上所设置的温度传感器(25)，用以对试验轴承在整个试验工况时的温度信号进行采集，通过直接设置在法兰盘(6)上的振动传感器(26)对试验轴承在整个试验工况时的振动信号进行采集，并送往计算机，由计算机分析软件结合试验轴承的整个试验工况进行分析判断，作出诊断。
2、一种直升机自动倾斜器大型薄壁轴承智能检测分析装置，其特征是：主要包括试验轴承的悬臂支承机构、对试验轴承施加变化的扭矩和大小交变的轴向载荷的加载机构及驱动传动机构；所述的悬臂支承机构用于对试验轴承轴向、径向定位并使其位于主轴一端呈悬臂结构，所具有的轴承外套(10)与旋转联接法兰盘(11)联接并使旋转联接法兰盘(11)联接在输出主轴(12)一端，试验轴承(9)外圈与轴承外套过盈配合、试验轴承内圈与轴承座过盈配合构成试验轴承内圈固定、轴承外圈随主轴旋转的结构；设置的法兰盘(6)与轴承座(7)联接并通过法兰盘向外凸出的环形台阶和轴承座向外凸出的环形台阶对试验轴承内圈轴向定位；通过联接在轴承外套(10)一侧的工装压盖(8)和轴承外套(10)向内凸出的环形台阶对试验轴承外圈轴向定位；所述用于对试验轴承施加变化的扭矩和大小交变的轴向载荷的加载机构包括轴向载荷加载油缸(2)、加载杆(32)和连接盘(5)及关节轴承(4)，加载杆(32)通过关节轴承(4)与轴向载荷加载油缸(2)铰接，连接盘(5)与加载杆(32)固联并和法兰盘(6)联接，所具有的两个平行设置并与轴向载荷加载油缸平行的扭矩加载油缸(28)，两个扭矩加载油缸与轴向加载油缸同时工作且分别对试验轴承施加力偶和轴向载荷；所述的扭矩加载油缸(28)通过关节轴承(4)与加载杆(32)连接并使加载杆与连接盘联接；所述的轴向加载杆与扭矩加载油缸的加载杆为共用的一根；使轴向载荷加载油缸连接在加载杆的中部并在轴向载荷加载油缸与加载杆之间设置拉力传感器(3)；两个扭矩加载油缸(28)分别连接在加载杆(32)两端并在扭矩加载油缸与加载杆之间设置拉力传感器；在试验轴承(9)非旋转端面即试验轴承内圈端面上所设置用以对试验轴承在整个试验工况时的温度信号进行采集的温度传感器(25)，对试验轴承在整个试验工况时的振动信号进行采集的振动传感器(26)直接设置在法兰盘(6)上；驱动传动机构的电机(27)与传动主轴之间通过皮带传动，通过面对面安装的两套圆锥滚子轴承对主轴进行支承。
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