CN109388849A - 基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，包括：一、通过产品技术标准和设计图纸，计算离心调节器在理想条件下的工作状态，得出阀芯位移与输入转速的对应关系；二、基于ADAMS仿真模拟建立机械运动模型，建立离心调节器的三维模型并模拟机械运动过程，得出不同转速下阀芯位移的变化趋势，与计算结果比对；三、建立离心调节系统液压系统仿真模型，建立零件磨损老化的程度与调节器性能的线性关系；四、试验验证仿真模型的可信度，纠正模型与实际的偏差后完善仿真模型；五、确定修理容差。本发明通过对离心调节器计算仿真分析，进而确定修理容差，可为恒速传动装置的修理提供技术支撑。

Description

基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法

技术领域

本发明涉及航空恒速传动装置技术领域，具体的说是基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法。

背景技术

众所周知，恒速传动装置是飞机电源系统内一个重要的部件，用于将发动机输出的变化转速转变为恒定的转速，供交流发电机发出频率稳定的交流电。恒速传动装置长时间工作后，零件运动产生磨损、疲劳、变形等现象，造成转速补偿系统性能偏差，由于恒速传动装置结构复杂，影响系统正常工作的因素较多，常规维修手段只能在事故发生后追本溯源，查找故障原因，通常难以查明故障点。修理技术指标以技术标准为基础，结合修理经验，逐步摸索可修理深度，耗时较长，成本较高。

离心调节器部件感受恒速传动装置实际输出转速并向液压机提供纠正偏差的控制压力信号，液压机接受产品输入转速和来自调节器的控制压力信号，向差动齿轮系提供补偿转速；因此，研究离心调节器部件的详细工作原理与工作状态，进行理论计算与系统仿真对恒速传动装置显得尤为重要。

发明内容

为了避免和解决上述技术问题，本发明提出了基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，包括：

步骤一：通过产品技术标准和设计图纸，计算离心调节器在理想条件下的工作状态，得出阀芯位移与输入转速的对应关系；

步骤二：基于ADAMS仿真模拟建立机械运动模型，通过CATIA软件建立离心调节器的三维模型并模拟机械运动过程，得出不同转速下阀芯位移的变化趋势，与计算结果进行比对；

步骤三：基于AMESim软件建立离心调节系统液压系统仿真模型，建立零件磨损老化的程度与调节器性能的线性关系；

步骤四：试验验证仿真模型的可信度，对比试验结果与仿真模型输出结果的一致性，纠正模型与实际的偏差后完善仿真模型。

步骤五：确定修理容差，通过仿真模型模拟使用过程中重要参数变化对整体性能的影响。

进一步的，所述步骤一中离心调节器在理想条件下工作状态的计算包括以下几个参数：

离心块组件参数，得出离心块座上凸爪与阀芯接触位置到转轴的距离、离心块旋转角度之间的关系；

分油活门组件参数，得出离心块质心与旋转阀套旋转轴距离、阀芯轴承面到离心块旋转轴的位移、离心块向外张开角度之间的关系；

旋转阀套运动参数，得出阀芯位移与输入转速之间的关系。

进一步的，所述步骤二包括：

通过CATIA软件建立各零件模型，装配后生成中性文件格式，导入到ADAMS软件中；

对在实际运动过程中没有相对运动的零件进行布尔运算合并，简化模型,并添加各零件的材料属性；

根据实际材料配置各零件质量，通过添加约束限定部件运动的自由度,并添加运动驱动模拟离心调节器装置的机械运动过程；

设置参数离心块旋转时间和仿真步数，仿真计算后进入Postprocess模块，得出不同转速与阀芯位移的特性曲线。

进一步的，所述各零件模型包括调节齿轮、调节块、连杆、调速弹簧、离心块、离心块座、旋转阀套、阀芯、阀套。

进一步的，所述步骤三包括：

建立仿真模型；

设置仿真参数；

利用AMESim软件得到转速与变压腔输出压力之间关系、不同弹性系数对阀芯动态系数的影响以及阀芯阀套间隙与输出压力之间关系；

34)进行离心调节器工作磨损状态模拟，建立零件磨损老化的程度与调节器性能的线性关系。

进一步的，所述仿真参数包括弹簧弹力系数、预紧力、阀芯直径、阀套直径、控制压力孔直径、压力孔直径、初始转速、恒压源。

进一步的，所述步骤四中试验过程包括：

取离心调节器产品的进行性能测试，验证仿真模型的可信度；

取若干个离心调节器产品测试，利用AMESim得到转速与变压腔输出压力的拟合曲线、阀芯阀套间隙与输出压力的拟合曲线，与仿真结果作比较从而验证仿真结果的可信性。

进一步的，所述步骤五包括：

增加配合间隙仿真；

结合修理经验设定离心调节器工作时长，得到配合间隙与输入转速的特性曲线；

根据仿真结果，将转速偏差超过±3r/min作为考核点，建立配合间隙增加值与离心调节器正常工作范围的对应关系。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过建立仿真模型，可模拟离心调节系统内部零件磨损对整个恒速传动装置系统性能的影响。

2、本发明分析了恒速传动装置中离心调节器的结构域原理，利用理论计算和试验确保仿真结果的可信度，具有普遍适用意义。

3、本发明所得结果对实际产品修理质量的提高有一定的指导意义，同过对离心调节器计算仿真分析，模拟零件参数发生变化对部件系统的影响，进而确定修理容差，可为恒速传动装置的修理提供技术支撑。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的步骤流程框图；

图2为本发明中离心调节器的剖视图；

图3为本发明中离心块组件的结构示图一；

图4为本发明中离心块组件的结构示图二；

图5为本发明中分油活门组件的结构示意图；

图6为本发明中调节罩组件的结构示意图；

图7为本发明中调节器平衡位置的示意简图；

图8为本发明中进油孔截面计算简图；

图9为本发明中阀芯位移与输入转速的对应关系曲线图；

图10为仿真模拟情况下，离心块在不同转速下与阀芯之间的位移关系特性曲线；

图11为本发明中阀芯位移与转速关系模拟结果与理论计算结果的对比图；

图12为本发明中离心调节器的液压原理图；

图13为本发明中离心调节器AMESim仿真模型图；

图14为本发明中转速与变压腔输出压力关系图；

图15为本发明中不同弹性系数对阀芯动态系数的影响图；

图16为本发明中阀芯阀套间隙与输出压力之间关系图；

图17为本发明中取十件离心调节器产品试验后，转速与变压腔输出压力试验结果图；

图18为本发明中取十件离心调节器产品试验后，得到转速与变压腔输出压力的模拟结果与试验结果对比图；

图19为本发明中阀芯阀套在不同间隙试验结果图；

图20为本发明中阀芯阀套配合间隙增加1μm时的转速值关系图；

图21为本发明中阀芯阀套配合间隙增加2μm时的转速值关系图；

图22为本发明中阀芯阀套配合间隙增加3μm时的转速值关系图；

图23为本发明中阀芯阀套配合间隙增加4μm时的转速值关系图；

图24为本发明中阀芯阀套配合间隙增加5μm时的转速值关系图；

图25为本发明中磨损时间与阀芯阀套最大配合间隙对应图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

如图1所示，基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，包括：

步骤一：通过产品技术标准和设计图纸，计算离心调节器在理想条件下的工作状态，得出阀芯2位移与输入转速的对应关系；

其中，离心调节器在理想条件下工作状态的计算包括以下几个参数；

11)离心块11组件参数，得出离心块座上凸爪1与阀芯2接触位置到转轴的距离、离心块11旋转角度之间的关系；

如图2所示，根据离心调节器设计图样与技术标准，得到如表1的参数。

表1图样尺寸参数

在计算时，以离心块11的旋转轴方向为X坐标，凸爪1方向为正，与配重垂直方向为Z轴，向配重方向为正；以X轴与Y轴交叉点为原点O，垂直于XOY平面，向凸爪1方向为Y轴正方向，建立坐标系。

离心块座如图3、图4所示,根据三维模型及零件材料，计算出组合件质心：

(X_L,Y_L,Z_L)＝(0.289，-0.180，9.147)

当离心块11旋转角度为θ时，离心块座上凸爪1与阀芯2接触位置距离心块11转轴距离：

其中，L₁、L₂、L₃、L₄为固定尺寸，是离心调节器的设计尺寸；L_t、L_f、L_g为变化尺寸，与离心块11的旋转角度为θ相关。

12)分油活门组件参数，得出离心块11质心与旋转阀套9旋转轴距离、阀芯2轴承面到离心块11旋转轴的位移、离心块11向外张开角度之间的关系；

其中，分油活门组件的结构如图5所示；

当离心块11的配重与阀芯2运动方向相同时，离心块11质心与转转阀套9旋转轴距离R与阀芯2轴承面到离心块11旋转轴的水平距离X有以下关系：

X＝R₁-L₂；

R＝R₀+L₄；

旋转阀套9工作，离心块11向外张开角度θ时，R与X可建立以下对应关系：

其中，R₀为离心块11旋转轴到旋转阀套9旋转轴之间的距离，为固定的设计尺寸；R₁是凸爪1位置的半径，同样为固定的设计尺寸。

如图6所示，在离心调节器的调节罩组件结构中；

调速弹簧4是主要的工作件，用于平衡离心块组件的离心力，将阀芯2确定在固定的工作位置；调整齿轮6与连杆5用于调整弹簧座3的初始位置，保证调节器部件整体处于正确的工作状态；调整时，弹簧座3、调速弹簧4等同步移动，不改变调速弹簧4的初始状态。

根据各零件图纸尺寸，弹簧座3由连杆5限位，调速弹簧4最大长度为21mm，此时弹簧压缩长度为2.85mm，压缩力为25.174N。

13)旋转阀套9运动参数，得出阀芯2位移与输入转速之间的关系。

其中，旋转阀套9转动时，有以下关系：

离心块11力矩平衡：F_lL_g＝F₂L_t

调速弹簧4压力：F_t＝2F₂＝K(X+n)

离心块11离心力：F_l＝mω²R＝m(πN/30)²R

整理得到公式：

其中；

F₂为离心块11收到的离心力F₁绕离心块轴转动后转化为平行于阀芯2运动方向的力；θ、N为变参数；此处X是积分字母，无实际意义，公式解出后无X；n为可调值，为调速弹簧4的预压缩量，非固定值，通过试验调整，此值保证离心调节器输入转速为3439r/min时，输出控制压力为1Mpa，其余参数均为制造尺寸，通过此公式建立运动关系。

为使调节器部件工作正常，需通过试验调整n的值，使调节器输入转速在3439r/min时，调节器输出压力(接变压腔8的压力)为输入压力的一半，此时阀芯阀套位置简图如图7所示。

当阀芯2左移时，如图8所示,进油孔7截面积A’增大，输出压力升高，当阀芯2右移时，进油孔7截面积A’减小，输出压力降低。

根据进油孔7截面与输出压力的关系，可建立以下关系：

将预调位置参数P_进＝2P_出带入公式，得出进油孔7开口处的长度尺寸a＝0.6566mm。

根据阀芯2、旋转阀套9的设计尺寸，直接得出此时，初始状态下的阀芯2的水平距离X₀＝1.1266mm，反推出离心块11旋转角度θ₀＝-3.35°(均为直接测得的已知量)。

带入公式6，得出试验调整n＝2.164。

阀芯2左移0.6566mm变压腔8管路关闭，调节器停止工作。

阀芯2右移0.9234mm后进油口关闭，变压腔8压力降为0。

因此阀芯2有效工作范围X为[-0.6566,0.9234]

将n带入公式6中；

通过产品的技术标准和设计图纸，通过理论计算离心调节器在理想条件下的工作状态，在离心调节器工作状态满足技术要求的条件下，整理得阀芯2位移与输入转速N的对应关系曲线图，如图9所示。

由于该部分的计算过程是在理想状态下进行的，忽略了各运动副之间的摩擦力和重力的影响，但仍能反映出阀芯2位移与输入转速的对应关系，能够为后续的仿真过程打下基础。

步骤二：基于ADAMS仿真模拟建立机械运动模型，通过CATIA软件建立离心调节器的三维模型并模拟机械运动过程，得出不同转速下阀芯2位移的变化趋势，与计算结果进行比对；

21)首先，采用CATIA软件根据二维图纸建立离心调节器装置三维模型，其主要部件包括涡轮、调节块、连杆、调速弹簧4、离心块11、离心块座、旋转阀套9、阀芯阀套等，离心调节器及分油活门的装配图，创建正确的三维模型后，需将其保存为“x_t”格式的中性文件后，再导入ADAMS软件中。

22)完成ADAMS软件导入后，对各个零件进行重命名，对没有实际运动中没有相对运动的零件(如轴承内圈/轴承外圈及滚珠)进行布尔运算合并处理，使模型得到简化，完成合并以后，需要构件的名字进行修改，并添加材料属性，更改构件颜色。

23)对模型简化后，需要在ADAMS软件，根据实际材料配置各零件质量，如离心块11质量10g，离心块座质量为6g，并通过添加约束来限定部件运动的自由度，从而达到模拟部件间真实的相对运动关系；

其中ADAMS中有相当丰富的功能可提供如转动副、移动副、球副等约束副来限制构件的相对运动，模拟真实的运动工况，根据对离心调节器装置运动过程原理及结构分析，可确定装置各个部件间约束关系，如表2所示。

表2离心调节器装置各个部件间约束关系

此外，还需要结构添加虚拟副，以更加真实还原整个运动过程，针对离心器调节装置，阀芯2的位移主要靠弹簧的变形量来反映，故首先在固定弹簧实物的两个面的中心点分别创建两个Marker点：Marker124和Marker125。在Marker124和Marker125间添加弹簧副，并设定弹簧副的属性。

当完成运动副的添加后，需要对离心调节装置的驱动进行添加，由于离心调节器是通过恒速传动装置输出轴提供转速，并带动旋转阀套9转动，因此这里通过在阀套与旋转阀套9的转动副上添加转动驱动，这里离心块11的运动驱动采用ADAMS提供的阶跃函数STEP来完成立柱的驱动，STEP函数的格式为STEP(A，x₀，h₀，x₁，h₁)。

其中，A以时间(time)作为自变量较常见，该函数是表示从x₀(自变量的初始值)时的h₀值(函数初始值)，跳跃到x₁(自变量的最终值)时的h₁(函数最终值)值，也就是通常说讲的阶跃函数。

24)对整个模型进行仿真计算，仿真参数设置如下：仿真时间为离心块11旋转时间为10s，仿真步数为100；

对离心器调节系统装置的动力学模型进行仿真测试，观察各部件之间的运动情况，完成仿真计算后，进入Postprocess模块进行后处理，计算不同转速下，阀芯2的位移情况，得出不同转速与阀芯2位移的特性曲线，并与前述计算结果对比验证模型的正确性。

分析可知，当设置转速在2400r/min-3600r/min区间范围内，得出如图10所示，离心块11在不同转速下与阀芯2之间的位移关系特性曲线。

由图10的曲线可得出：在转速达到2850r/min之前，阀芯2基本不产生位移，这主要是因为在产品结构中调速弹簧4本身就存在一定压缩量，只有当转速产生的离心力大于弹簧的预紧力时，调速弹簧4才会继续被压缩，进而阀芯2产生相应位移。

此外，随着转速不断增加，离心力不断增大，弹簧压缩量也随之增大，阀芯2位移也呈现不断增长的趋势，并最终在3600r/min转速附近下停止，主要原因是因为离心块11外的壳体起到了限位作用，限制了离心块11转速的任意增加，并在超出一定转速后离心块11会与外壳体产生干涉，运动无法继续进行，由此可知，模拟结果与实际实验情况相符。

如图11所示，即为理论计算结果与模拟结果对比图，从图中可以看出，两曲线的增长趋势及位移的变化基本一致，均在转速达到2850r/min之前，阀芯2基本不产生位移，并在3600r/min转速附近下停止，经二者对比及实际实验可知，ADAMS模型的设立以及模拟结果是正确的。

步骤三：基于AMESim软件建立离心调节系统液压系统仿真模型，建立零件磨损老化的程度与调节器性能的线性关系；

31)建立仿真模型；

如图12所示，为离心调节器的液压原理图，其核心部分为阀芯2与旋转阀套9组成的可变减压阀，将输入的恒压源13降至工作所需的压力，作为控制压力供接入的变压腔8工作，多余工作液通过泄压孔排放至油池12内，减压阀输出压力根据阀芯2的位置变化而变化，阀芯2位置与输入转速成一一对应关系，最终实现输入转速与输出控制压力成一定的对应关系。

依据离心调节器液压原理，建立仿真模型，如图13即为使用LMS Imagine.LabAMESim Rev15多领域仿真软件构建的的AMESim仿真模型；

其中，图13中各标号表示：13为恒压源、14为弹簧、15为油箱、16为控制压力孔、17为模拟转速产生的离心力该力克服弹簧力、18为模拟转速；

该仿真过程中只针对构成研究对象的平衡回路中最基本的液压元件进行了建模，如油箱15、弹簧14、阀芯2、阀套、信号源、可变容积、恒压源13等。在草图模式下，油箱、弹簧14、阀芯2、阀套、信号源、可变容积、恒压源13成的模块，所以直接从各自对应的库中以及控制压力孔这些元件在AMESim中均有现调用即可。

该仿真模型忽略了各配合面之间的泄漏，和摩擦力的影响，仅为理想状态下研究输出控制压力如输入转速的关系曲线。

32)设置仿真参数；所述仿真参数包括弹簧弹力系数、预紧力、阀芯直径、阀套直径、控制压力孔直径、压力孔直径、初始转速、恒压源；具体数值参见表3。

表3 AMESim仿真初始参数设置

33)利用AMESim软件得到转速与变压腔8输出压力之间关系、不同弹性系数对阀芯2动态系数的影响以及阀芯阀套间隙与输出压力之间关系；

离心调节器装置是通过接受产品实际输出转速后同步输出压力信号传递给液压机，接液压机接受来自调节器的控制压力信号后，根据转速变化向差动齿轮系提供补偿转速，差动齿轮系将输入转速与补偿转速叠加输出给交流发电机，使发电机稳定发电，因此研究转速与输出压力信号之间关系，可从整体上掌握二者之间的联系。

通过AMESim软件得到如图14所示，即为理想状态(不考虑泄漏摩擦等因素)下，转速与变压腔8最终输出压力之间的关系曲线图。

由图14可知，随着转速不断增大，输出压力先保持在一定数值，当转速超过3100r/min后，压力不断降低，并最终达到3600r/min后压力值为0，这是由于当转速低于3100r/min时，进油孔7完全打开，控制压力与恒压源完全相同。当转速超过3100r/min后，进油孔7逐渐被遮挡，输出压力逐渐降低。当转速超过3600r/min后，进油孔7完全被遮挡，输出压力降为0，这与离心调节器理论工作状态完全相同。

其次，由于随着离心调节器使用时长及次数增加，调速弹簧4的耗损不断加大，因此在模型中研究随着弹簧系数降低，对阀芯2动态性能的影响是十分必要的，保持其他参数不变，研究装置转速在3439r/min时，弹性系数分别由8.833N/mm衰减至原来的95％(8.391N/mm)及90％(7.9497N/mm)后相应阀芯2动态性能的变化。

再者，通过AMESim软件得到如图15所示，不同弹性系数对阀芯2动态系数的影响的关系图；

从图15可以看出，在不同弹性系数下，装置转动瞬间，阀芯2均在瞬间产生剧烈波动，速度达到最大，且随着时间不断增加，速度波动幅度均逐渐减小，并在短时间内达到平衡；还可以看出，弹簧系数越小，速度波动幅度也越大，波动时间也越长，这主要是因为为调速弹簧4的系数越小，阀芯2来回波动的就越剧烈，就会需要更长的时间达到动态平衡状态，因而对阀芯2的液压冲击越大，液压缸活塞的速度波动也相对较大，因此弹性系数太小不利于阀芯2的稳定性，但是弹性系数太大，阀芯2反馈的灵敏度会受到影响。

此外，弹性系数的变化对调速弹簧4预紧力也会产生影响，当预紧力过大时，阀芯2的响应速度会变慢，造成液压机无法再较快时间内得到反馈，进而调节转速，而预紧力较小时，阀芯2响应速度虽然较快，并能获得较大的速度，但同时导致的速度波动幅度也大，不利于阀芯2的稳定工作，因此对于弹性系数的选择需要综合考虑装置的稳定性和灵敏度的问题。

对恒速传动装置产品性能要求，输入转速发生变化时，输出转速应在1秒内回到稳定状态，根据仿真结果，调速弹簧4在长时间工作后，弹力系数下降到初始状态的90％后，仍能在0.5秒内达到动态平衡状态。

由此可知，调速弹簧4在离心调节器系统内容失效率较高，老化不会对整个产品造成较大影响。

同样，随着组合传动发电机工作时长不断增大，各部件运动产生会一定的磨损、疲劳及变形情况，尤其是阀芯2与阀套之间的磨损、变形情况会直接影响最终的控制压力的输出信号，进而影响液压机提供的补偿转速反馈情况。因而研究阀芯2与阀套之间间隙变化对变压腔8输出压力影响也十分必要。

通过AMESim软件还可以得到如图16所示，阀芯2阀套间隙与输出压力之间关系图；

从图16中可以看出，在阀芯2阀套间隙分别为0.012mm、0.024mm、0.08mm转速达到3100r/min前，变压腔8输出压力均保持在2MPa左右，且随着转速不断增大呈现出变压腔8输出压力不断减小的现象，这主要是由于随着配合间隙的增大，阀芯2工作时产生内部泄漏，使工作腔内的压力偏低，并且随着配合间隙的增大，泄漏量随之增大，工作腔内的压力下降幅度越大。

34)结合上述步骤31)、32)、33)中得到的关系，进行离心调节器工作磨损状态模拟，从而建立零件磨损老化的程度与调节器性能的线性关系。

步骤四：试验验证仿真模型的可信度，对比试验结果与仿真模型输出结果的一致性，纠正模型与实际的偏差后完善仿真模型。包括：

41)取离心调节器产品的进行性能测试，验证仿真模型的可信度；

42)取若干个离心调节器产品测试，得出转速与变压腔8输出压力的拟合曲线、阀芯阀套间隙与输出压力的拟合曲线，与仿真结果作比较，从而验证仿真结果的可信性。

例如，选取阀芯阀套间隙分别为(0.008～0.010)mm的十件产品进行试验，试验结果见表5和图17。

表5离心调节器试验结果

如图18所示，将试验结果与模拟仿真结果进行对比，从图18中可以看出，两曲线的表达的转速与压力之间的关系变化基本一致，在转速为3439r/min时输出压力为1MPa，转速降低输出压力升高，转速升高输出压力降低，并且曲线走势基本相同，因此在试验数据的可靠验证下，本次有关离心器调节装置的AMESim模型的设立以及模拟结果是正确的。

然后，再选取阀芯阀套间隙分别为0.012mm、0.024mm、0.080mm的三件产品进行试验，试验结果见表6和图19。

表6不同泄漏间隙试验结果

从图19中可以看出，在阀芯阀套间隙的增大，离心调节器输出压力曲线变化逐渐平缓，这是由于随着配合间隙的增大，阀芯2工作时产生泄漏量随之增大，工作腔内的压力变化更加趋于平缓，而这种变化趋势与仿真结果相吻合。

通过此方法，验证了仿真结果与试验相结合研究修理容差的可信性，为今后修理容差研究提供参考。

步骤五：确定修理容差，通过仿真模型，模拟使用过程中重要参数变化对整体性能的影响。

51)增加配合间隙仿真；一般在离心调节器工作过程中，阀芯2逐渐磨损，阀芯阀套配合间隙逐渐增大。常规试验时，只能得知当前产品工作状态，无法预知产品在翻修期内全过程的磨损过程。因此，需要在模拟仿真中模拟产品工作过程中的磨损对产品性能的影响。

52)结合修理经验，离心调节器每工作100小时，阀芯阀套之间配合间隙约增加1μm。离心调节器技术说明中要求，输出控制压力为1MPa时，识别的输入转速偏差不允许超过3r/min。

利用已通过试验验证的离心调节器模型，进行离心调节器工作磨损状态模拟。在不同阀芯阀套配合间隙下，模拟输出控制压力为1MPa时，输入转速随工作时间增加的变化范围。

在仿真模型中，将阀芯阀套配合间隙连续增加1μm，即每工作100小时检查离心调节器的性能偏差，得到如图20至图24所示的仿真结果。

53)根据仿真结果，将转速偏差超过±3r/min作为考核点，建立配合间隙增加值与离心调节器正常工作范围建立对应关系，得到5个对应的参考点(如表4)，并如图25所示，建立磨损时间与最大配合间隙对应图。

表4磨损时间与最大配合间隙对应关系

配合间隙增加值(μm)	1	2	3	4	5
						工作时间(H)	100	200	300	400	500
最大配合间隙(mm)	0.080	0.050	0.040	0.030	0.024

结果显示，如工作500小时后，阀芯阀套配合间隙增大5μm，此时当原配合间隙超过24μm时，经过工作磨损后的感受转速即超出技术要求。若修理后保证离心调节器正常使用500小时，则修理过程中，需要严格保证阀芯2与阀套之间的配合间隙不超过24μm。

由以上可知，随工作时间的增加，输出平衡转速的偏差范围，将修理容差与离心调节器质保期建立对应关系，将修理深度控制在最低可接受范围，能够有效提高修理质量，降低修理成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，其特征在于：包括：

步骤一：通过产品技术标准和设计图纸，计算离心调节器在理想条件下的工作状态，得出阀芯位移与输入转速的对应关系；

步骤二：基于ADAMS仿真模拟建立机械运动模型，通过CATIA软件建立离心调节器的三维模型并模拟机械运动过程，得出不同转速下阀芯位移的变化趋势，与计算结果进行比对；

步骤三：基于AMESim软件建立离心调节系统液压系统仿真模型，建立零件磨损老化的程度与调节器性能的线性关系；

步骤四：试验验证仿真模型的可信度，对比试验结果与仿真模型输出结果的一致性，纠正模型与实际的偏差后完善仿真模型；

步骤五：确定修理容差，通过仿真模型模拟使用过程中重要参数变化对整体性能的影响。

2.根据权利要求1所述的基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，其特征在于：所述步骤一中离心调节器在理想条件下工作状态的计算包括以下几个参数：

离心块组件参数，得出离心块座上凸爪与阀芯接触位置到转轴的距离、离心块旋转角度之间的关系；

分油活门组件参数，得出离心块质心与旋转阀套旋转轴距离、阀芯轴承面到离心块旋转轴的位移、离心块向外张开角度之间的关系；

旋转阀套运动参数，得出阀芯位移与输入转速之间的关系。

3.根据权利要求1所述的基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，其特征在于：所述步骤二包括：

通过CATIA软件建立各零件模型，装配后生成中性文件格式，导入到ADAMS软件中；

对在实际运动过程中没有相对运动的零件进行布尔运算合并，简化模型，并添加各零件的材料属性；

根据实际材料配置各零件质量，通过添加约束限定部件运动的自由度，并添加运动驱动模拟离心调节器装置的机械运动过程；

设置参数离心块旋转时间和仿真步数，仿真计算后进入Postprocess模块，得出不同转速与阀芯位移的特性曲线并与理论结果作对比。

4.根据权利要求3所述的基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，其特征在于：所述各零件模型包括调节齿轮、调节块、连杆、调速弹簧、离心块、离心块座、旋转阀套、阀芯、阀套。

5.根据权利要求1所述的基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，其特征在于：所述步骤三包括：

建立仿真模型；

设置仿真参数；

利用AMESim软件得到转速与变压腔输出压力之间关系、不同弹性系数对阀芯动态系数的影响以及阀芯阀套间隙与输出压力之间关系；

进行离心调节器工作磨损状态模拟，建立零件磨损老化的程度与调节器性能的线性关系。

6.根据权利要求5所述的基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，其特征在于：所述仿真参数包括弹簧弹力系数、预紧力、阀芯直径、阀套直径、控制压力孔直径、压力孔直径、初始转速、恒压源。

7.根据权利要求1所述的基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，其特征在于：所述步骤四中试验过程包括：

取离心调节器产品的进行性能测试，验证仿真模型的可信度；

取若干个离心调节器产品测试，利用AMESim得到转速与变压腔输出压力的拟合曲线、阀芯阀套间隙与输出压力的拟合曲线，与仿真结果作比较从而验证仿真结果的可信性。

8.根据权利要求1所述的基于恒速传动装置调节系统计算仿真的修理容差分析方法，其特征在于：所述步骤五包括：

增加配合间隙仿真；

结合修理经验设定离心调节器工作时长，得到配合间隙与输入转速的特性曲线；

根据仿真结果，将转速偏差超过±3r/min作为考核点，建立配合间隙增加值与离心调节器正常工作范围的对应关系。