CN110411742A - 一种长时效非接触齿轮行波共振测量系统 - Google Patents

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郭小鹏
蔚夺魁
葛向东
武鹏
吴元东
乔宝栋
高强
娄金伟
秦天龙
路阳
米江
刘海
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Abstract

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种长时效非接触齿轮行波共振测量系统。包括：齿轮箱体、声学引气管、声学传感器以及计算机。所述齿轮箱体设置在试验间，所述齿轮箱体中设置有齿轮；所述声学引气管的一端设置在所述齿轮箱体内部；所述声学传感器与所述声学引气管的另一端连接；所述计算机设置在测试间，所述计算机具有数据采集模块，所述数据采集模块与所述声学传感器通过信号电缆连接。本申请可以在不对齿轮改装情况下直接进行共振转速测量，简便易行，同时可以进行长时间幅值监控的疲劳试验，对测试件无改装，能够实现对改装困难、无油或者少油的狭小空间内齿轮共振测量。

Description

一种长时效非接触齿轮行波共振测量系统
技术领域
本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种长时效非接触齿轮行波共振测量系统。
背景技术
航空发动机中齿轮传动系统是发动机的关键部件，其强度关系着整个发动机的运行安全，国内外都曾多次出现过飞机因齿轮断裂引起的机毁人亡严重事故，而原因多为齿轮行波共振，因此找出行波共振转速及频率，才能在设计和使用中避开共振。由于齿轮的形状复杂，难以简化出与实际相近的计算模型，同时很难模拟齿轮的实际安装状态和工作条件，使计算结果的可靠性较低，因此齿轮行波共振转速测量就成为不可或缺的测量手段。
目前测量齿轮行波共振测量的主要方法为应变测量法，但这种方法由于改装工作量大，需要安装空间较多，难以在航空发动机整机上进行改装测试，因此多在试验器上进行改装测试，但其改装周期长，需要高速引电器引出电信号，需要对改装轴承通油冷却，同时粘贴应变片的工艺要求高，在离心载荷、滑油冲刷及振动载荷等因素作用下，应变片松动或者剥离风险高，测试改装和引线复杂且应变片存活时间短，仅能用于短时间内的应力测量，改装件测试后不能再次使用，改装成本高。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种长时效非接触齿轮行波共振测量系统，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种长时效非接触齿轮行波共振测量系统，包括：
齿轮箱体，所述齿轮箱体设置在试验间，所述齿轮箱体中设置有齿轮；
声学引气管，所述声学引气管的一端设置在所述齿轮箱体内部；
声学传感器，所述声学传感器与所述声学引气管的另一端连接；
计算机，所述计算机设置在测试间，所述计算机具有数据采集模块，所述数据采集模块与所述声学传感器通过信号电缆连接。
可选地，所述声学引气管包括呈管状的壳体，所述壳体中心具有通孔，所述壳体的外部设置有安装部，所述安装部开设有安装孔，所述声学引气管通过所述安装部安装在所述齿轮箱体上。
可选地，所述声学引气管的安装部与所述齿轮箱体连接时配合设置石棉垫。
可选地，所述声学引气管设置在所述齿轮箱体内部的一端向重力方向弯曲预定角度，用于防止油液进入所述声学引气管中。
可选地，所述声学传感器与所述声学引气管通过铜管连接。
可选地，所述声学引气管，所述铜管，以及所述铜管与所述声学传感器的连接点设置在同一水平面上。
可选地，所述声学传感器设置有消声管。
可选地，所述消声管为半无限消声管。
可选地，所述计算机与所述声学传感器之间设置有信号调理器。
可选地，所述声学引气管以及所述声学传感器设置有两套，用于进行双余度测量。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，可以在不对齿轮改装情况下直接进行共振转速测量，简便易行，同时可以进行长时间幅值监控的疲劳试验，对测试件无改装，能够实现对改装困难、无油或者少油的狭小空间内齿轮共振测量。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的长时效非接触齿轮行波共振测量系统示意图；
图2是本申请一个实施方式的长时效非接触齿轮行波共振测量系统的声学引气管示意图；
图3是本申请一个实施方式的长时效非接触齿轮行波共振测量系统的声学引气管的安装部示意图；
图4是本申请另一个实施方式的长时效非接触齿轮行波共振测量系统的声学引气管的安装部示意图。
其中：
1-齿轮箱体；11-齿轮；2-声学引气管；3-声学传感器；4-计算机。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种长时效非接触齿轮行波共振测量系统，包括：齿轮箱体1、声学引气管2、声学传感器3以及计算机4。
具体的，齿轮箱体1设置在试验间，齿轮箱体1中设置有齿轮11；声学引气管2的一端设置在齿轮箱体1内部；声学传感器3与声学引气管2的另一端连接；计算机4设置在测试间，计算机4具有数据采集模块，数据采集模块与声学传感器3通过信号电缆连接。
声学引气管2把声信号从齿轮箱体1内部传导出来并提供给声学传感器3。在本申请的一个实施方式中，声学引气管2可以包括呈管状的金属壳体，壳体中心具有通孔，壳体的外部设置有安装部，安装部开设有安装孔，声学引气管2通过安装部安装在齿轮箱体1上。声学引气管2中心的通孔用来拾声和传声，安装部可以设置为两孔或者多孔的安装固定结构，航空发动机上接口通常为孔探孔或者引线孔。
在本申请的一个实施方式中，声学引气管2的安装部与齿轮箱体1连接时配合设置石棉垫。声学引气管2设置在齿轮箱体1内部的一端采取防油措施，即声学引气管2端部向重力方向弯曲预定角度，用于防止油液进入声学引气管2中。
在本申请的一个实施方式中，声学传感器3需要安装在试车台架或者试验器基座上，通常需要根据声学传感器3的接口和试车台架或者试验器基座具体情况进行设计。由于试验中复杂的空间工况，声学传感器3与声学引气管2可以通过铜管连接。在连接时确保声学引气管2，铜管，以及铜管与声学传感器3的连接点在同一水平面上。可以理解的是，本实施例中，声学传感器3设置有半无限消声管，用于消除回声。
在本申请的一个实施方式中，计算机4与声学传感器3之间设置有信号调理器。
在本申请的一个实施方式中，声学引气管2以及声学传感器3设置有两套，用于进行双余度测量。
本申请的长时效非接触齿轮行波共振测量系统的测量方法包括：
步骤一：搭建长时效非接触齿轮行波共振测量系统；
步骤一中，搭建长时效非接触齿轮行波共振测量系统包括：
步骤1.1：将声学引气管2的一端安装在齿轮箱体1上；
步骤1.2：将声学传感器3与声学引气管2的另一端固定连接；
步骤1.3：通过信号电缆将声学传感器3与计算机4连接。
在步骤1.2中，将声学传感器3与声学引气管2的另一端固定连接时，保持声学引气管2与声学传感器3在同一水平面上。
在步骤1.3中，通过信号电缆将声学传感器3与计算机4连接时，在声学传感器3与计算机4之间设置信号调理器。
步骤二：调试长时效非接触齿轮行波共振测量系统，具体为，将声学传感器3、测试电缆、信号调理器和测试计算机连接在一起后，对测试软件进行调试，使之具备测量条件。
步骤三：同时应用长时效非接触齿轮行波共振测量系统的声测法与现有技术中应变测量法通过慢扫程序得到齿轮行波共振的共振转速，将两种方法测得的结果进行比较，结果如表1。
表1
测量结果表明两种测量方法得到的共振转速结果一致，声测法测量齿轮行波共振转速可靠易行。
本申请的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，可以在不对齿轮改装情况下直接进行共振转速测量，简便易行，可靠有效，同时可以进行长时间幅值监控的疲劳试验，对测试件无改装，更适用于改装困难、无油或者少油的狭小空间内齿轮共振测量。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种长时效非接触齿轮行波共振测量系统，其特征在于，包括：
齿轮箱体(1)，所述齿轮箱体(1)设置在试验间，所述齿轮箱体(1)中设置有齿轮(11)；
声学引气管(2)，所述声学引气管(2)的一端设置在所述齿轮箱体(1)内部；
声学传感器(3)，所述声学传感器(3)与所述声学引气管(2)的另一端连接；
计算机(4)，所述计算机(4)设置在测试间，所述计算机(4)具有数据采集模块，所述数据采集模块与所述声学传感器(3)通过信号电缆连接。
2.根据权利要求1所述的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，其特征在于，所述声学引气管(2)包括呈管状的壳体，所述壳体中心具有通孔，所述壳体的外部设置有安装部，所述安装部开设有安装孔，所述声学引气管(2)通过所述安装部安装在所述齿轮箱体(1)上。
3.根据权利要求2所述的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，其特征在于，所述声学引气管(2)的安装部与所述齿轮箱体(1)连接时配合设置石棉垫。
4.根据权利要求2所述的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，其特征在于，所述声学引气管(2)设置在所述齿轮箱体(1)内部的一端向重力方向弯曲预定角度，用于防止油液进入所述声学引气管(2)中。
5.根据权利要求1所述的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，其特征在于，所述声学传感器(3)与所述声学引气管(2)通过铜管连接。
6.根据权利要求5所述的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，其特征在于，所述声学引气管(2)，所述铜管，以及所述铜管与所述声学传感器(3)的连接点设置在同一水平面上。
7.根据权利要求6所述的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，其特征在于，所述声学传感器(3)设置有消声管。
8.根据权利要求7所述的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，其特征在于，所述消声管为半无限消声管。
9.根据权利要求1所述的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，其特征在于，所述计算机(4)与所述声学传感器(3)之间设置有信号调理器。
10.根据权利要求1所述的长时效非接触齿轮行波共振测量系统，其特征在于，所述声学引气管(2)以及所述声学传感器(3)设置有两套，用于进行双余度测量。
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