CN111678693A - 一种传动轴综合试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传动轴检测技术领域，公开了一种传动轴综合试验台，包括：驱动电机、第一齿轮箱、第二齿轮箱及扭矩加载器，所述驱动电机与所述第一齿轮箱的输入端连接，所述第一齿轮箱的第一端与所述扭矩加载器连接，所述扭矩加载器的另一端与所述第二齿轮箱的第一端连接，所述第一齿轮箱的第二端和所述第二齿轮箱的第二端之间形成安装部，所述安装部用于安装不同的试验模块，所述第一齿轮箱、所述扭矩加载器、所述第二齿轮箱及安装在所述安装部上的试验模块形成封闭回路。传动轴综合试验台能同时满足多个型号的直升机动力轴、尾水平轴和尾斜轴的临界转速试验、超扭试验、性能试验、运转试验。

Description

一种传动轴综合试验台

技术领域

本发明涉及传动轴检测技术领域，尤其涉及一种传动轴综合试验台。

背景技术

直升机动力传动轴、尾传动轴(包含尾水平轴和尾斜轴)作为直升机的重要组成部件，其生产制造质量的优劣对整机的工作性能、作业安全性、使用寿命等都会产生重要的影响。在传动轴使用时若出现质量问题，容易引发整机质量事故。因此，要对传动轴进行临界转速试验、超扭试验、性能试验、运转试验等试验，通过试验既可检查产品质量，同时又可通过对试验获得的参数数据进行分析对比，为产品的改进和优化提供可靠的依据。

现有的直升机传动轴试验台为单型号单功能试验台，即单个试验台仅能满足单个型号的动力传动轴试验或单个型号的尾传动轴试验，不具备综合功能，对于不同型号的试验件，功率和转速均不相同，故需建立多个专用试验台，造价成本高。

因此，亟需设计一种传动轴综合试验台，能同时满足直升机的动力传动轴、尾水平轴和尾斜轴的试验。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种传动轴综合试验台，能同时满足多个型号的直升机动力传动轴、尾水平轴和尾斜轴的临界转速试验、超扭试验、性能试验、运转试验。

本发明提供的技术方案如下：

一种传动轴综合试验台，包括：

驱动电机、第一齿轮箱、第二齿轮箱及扭矩加载器，所述驱动电机与所述第一齿轮箱的输入端连接，所述第一齿轮箱的第一端与所述扭矩加载器连接，所述扭矩加载器的另一端与所述第二齿轮箱的第一端连接，所述第一齿轮箱的第二端和所述第二齿轮箱的第二端之间形成安装部，所述安装部用于安装不同的试验模块，所述第一齿轮箱、所述扭矩加载器、所述第二齿轮箱及安装在所述安装部上的试验模块形成封闭回路。

本技术方案中，通过将试验件安装在回路的一侧，扭矩加载器安装在回路的另一侧并实现扭矩的加载，在靠近试验件处安装扭矩传感器并进行实时信号采集，可外设控制部分对驱动电机进行转速、电流双闭环控制，驱动电机驱动封闭回路并补偿封闭系统中各零部件在运转时的摩擦功率损失；可实现对直升机传动轴的转速、扭矩、膜片/膜盘偏转角进行试验。

进一步优选地，所述试验模块为第一试验模块、第二试验模块、第三试验模块中的至少一种；

其中，所述第一试验模块用于对尾水平轴进行试验，所述第二试验模块用于对尾斜轴进行试验，所述第三试验模块用于对动力轴进行试验。

进一步优选地，还包括：至少两个第一轴承座和若干个第一联轴器；

所述第一低速齿轮箱的第一端经所述第一联轴器与所述第一轴承座连接，所述第一轴承座经所述第一联轴器与所述扭矩加载器连接，所述扭矩加载器的另一端经所述第一联轴器与另一个第一轴承座连接，所述另一个第一轴承座经所述第一联轴器与所述第二低速齿轮箱的第一端连接。

进一步优选地，所述扭矩加载器与所述第二齿轮箱之间设置有若干个所述第一轴承座，若干个所述第一轴承座依次连接，所述扭矩加载器与若干个所述第一轴承座位于同一轴线上。

进一步优选地，所述第一试验模块包括第一扭矩传感器、尾水平轴及至少两个第二轴承座，所述第一扭矩传感器的第一端与所述第一齿轮箱的第二端连接，所述第一扭矩传感器的第二端经至少一个所述第二轴承座与所述尾水平轴的第一端连接，所述尾水平轴的第二端经至少一个所述第二轴承座与所述第二减速齿轮箱的第二端连接。

进一步优选地，所述第二试验模块包括第二扭矩传感器、尾斜轴及至少两个第三轴承座，所述第二扭矩传感器的第一端与所述第一齿轮箱的第二端连接，所述第二扭矩传感器的第二端经至少一个所述第三轴承座与所述尾斜轴的第一端连接，所述尾斜轴的第二端经至少一个所述第三轴承座与所述第二减速齿轮箱的第二端连接。

进一步优选地，所述第三试验模块包括第三齿轮箱、第三扭矩传感器、动力轴、陪试轴、第四齿轮箱、至少两个第四轴承座及至少两个第五轴承座，所述第三齿轮箱的第一端经所述第四轴承座与所述第一齿轮箱的第二端连接，所述第三齿轮箱的第二端与所述第三扭矩传感器的第一端连接，所述第三扭矩传感器的第二端经所述第五轴承座与所述动力轴的第一端连接，所述动力轴的第二端经所述第五轴承座与所述陪试轴的第一端连接，所述陪试轴的第二端经所述第五轴承座与所述第四齿轮箱的第一端连接，所述第四齿轮箱的第二端经所述第四轴承座与所述第二齿轮箱的第二端连接。

进一步优选地，所述第二轴承座、所述第三轴承座及所述第四轴承座的规格相同。

进一步优选地，所述第一试验模块、所述第二试验模块及所述第三试验模块的长度一致。

进一步优选地，还包括：控制模块；

所述控制模块与所述驱动电机连接，所述控制模块用于对所述驱动电机的转速及电流进行控制。

与现有技术相比，本发明的传动轴综合试验台有益效果在于：

本发明中，传动轴综合试验台采用机械功率封闭形式，驱动电机驱动封闭回路并补偿封闭系统中各零部件在运转时的摩擦功率损失，扭矩传感器与转速传感器采集实时信号，反馈给PLC，PLC发送指令给扭矩加载器，实现扭矩加载；通过一台传动轴综合试验台可进行多种规格传动轴的试验，极大的节约了成本。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是一个实施例传动轴综合试验台的传动原理图；

图2是另一个实施例第一试验模块的传动原理图；

图3是另一个实施例第二试验模块的传动原理图；

图4是另一个实施例第三试验模块的传动原理图。

附图标号说明：

10.试验台，11.驱动电机，12.第一齿轮箱，13.第二齿轮箱，14.扭矩加载器，15.第一轴承座，16.第一联轴器，20.第一试验模块，21.第一扭矩传感器，22.尾水平轴，23.第二轴承座，30.第二试验模块，31.第二扭矩传感器，32.尾斜轴，33.第三轴承座，40.第三试验模块，41.第三齿轮箱，42.第三扭矩传感器，43.动力轴，44.陪试轴，45.第四齿轮箱，46.第四轴承座、47、第五轴承座。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本发明的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

作为一个具体实施例，如图1所示，本实施例提供了一种传动轴综合试验台，包括：驱动电机11、第一齿轮箱12、第二齿轮箱13及扭矩加载器14，驱动电机11与第一齿轮箱12的输入端连接，第一齿轮箱12的第一端与扭矩加载器14连接，扭矩加载器14的另一端与第二齿轮箱12的第一端连接，第一齿轮箱12的第二端和第二齿轮箱13的第二端分别与第一试验模块20或第二试验模块30或第三试验模块40的两端连接，且第一齿轮箱12、扭矩加载器14、第二齿轮箱12及第一试验模块20或第二试验模块30或第三试验模块40形成封闭回路；第一试验模块20用于对尾水平轴进行试验，第二试验模块30用于对尾斜轴进行试验，第三试验模块40用于对动力轴进行试验。

本实施例中，通过将试验件安装在回路的一侧，扭矩加载器14安装在回路的另一侧并实现扭矩的加载，扭矩传感器安装在靠近试验件处并进行实时信号采集，可外设控制部分对驱动电机进行转速、电流双闭环控制，驱动电机驱动封闭回路并补偿封闭系统中各零部件在运转时的摩擦功率损失；可实现对直升机传动轴的转速、扭矩、膜片/膜盘偏转角进行试验。

在另一实施例中，如图1、图2所示，试验台10包括驱动电机11、第一齿轮箱12、第二齿轮箱13、扭矩加载器14、若干个第一轴承座15及若干个第一联轴器16。第一齿轮箱12和第二齿轮箱13平行设置，第一齿轮箱12的第一端经第一轴承座15与扭矩加载器14连接，扭矩加载器14的另一端经若干个第一轴承座15与第二齿轮箱13的第一端连接。其中，第一联轴器16与第一轴承座15适配，各部件与之间的连接经第一联轴器16连接实现。若干个第一轴承座15依次连接，扭矩加载器14与若干个第一轴承座15位于同一轴线上。第一试验模块20包括第一扭矩传感器21、尾水平轴22及两个第二轴承座23，第一扭矩传感器21的第一端与第一齿轮箱12的第二端连接，第一扭矩传感器21的第二端经第二轴承座23与尾水平轴22的第一端连接，尾水平轴22的第二端经第二轴承座23与第二减速齿轮箱13的第二端连接。第一齿轮箱12、第一轴承座15、扭矩加载器14、第二齿轮箱13、第一扭矩传感器21、尾水平轴22及第二轴承座23形成封闭回路。驱动电机11与第一齿轮箱12连接，驱动封闭回路并补偿封闭回路中各部件在运转时的摩擦功率损失。

在另一实施例中，如图1、图3所示，试验台10包括驱动电机11、第一齿轮箱12、第二齿轮箱13、扭矩加载器14及若干个第一轴承座15。第一齿轮箱12的第一端经第一轴承座15与扭矩加载器14连接，扭矩加载器14的另一端经第一轴承座15与第二齿轮箱13的第一端连接。第二试验模块30包括第二扭矩传感器31、尾斜轴32及若干个第三轴承座33，第二扭矩传感器31的第一端与第一齿轮箱12的第二端连接，第二扭矩传感器31的第二端经第三轴承座33与尾斜轴32的第一端连接，尾斜轴32的第二端经若干个第三轴承座33与第二减速齿轮箱13的第二端连接。若干个第三轴承座33依次连接，且第二扭矩传感器31、尾斜轴32及若干个第三轴承座33位于同一轴线上。第一齿轮箱12、第一轴承座15、扭矩加载器14、第二齿轮箱13、第二扭矩传感器31、尾斜轴32及第三轴承座33形成封闭回路。驱动电机11与第一齿轮箱12连接，驱动封闭回路并补偿封闭回路中各部件在运转时的摩擦功率损失。在实际使用中，对于不同长度的尾斜轴32，可以通过在尾斜轴32与第二齿轮箱13设置多个第三轴承座33，而第三轴承座33通过联轴器连接，以此来实现尾斜轴32与两侧的第一齿轮箱12及第二齿轮箱13的连接。

在另一实施例中，如图1、图4所示，试验台10包括驱动电机11、第一齿轮箱12、第二齿轮箱13、扭矩加载器14及若干个第一轴承座15。第一齿轮箱12的第一端经第一轴承座15与扭矩加载器14连接，扭矩加载器14的另一端经第一轴承座15与第二齿轮箱13的第一端连接。第三试验模块40包括第三齿轮箱41、第三扭矩传感器42、动力轴43、陪试轴44、第四齿轮箱45、至少两个第四轴承座46及至少两个第五轴承座47，第三齿轮箱41的第一端经第四轴承座46与第一齿轮箱12的第二端连接，第三齿轮箱41的第二端与第三扭矩传感器42的第一端连接，第三扭矩传感器42的第二端经第五轴承座47与动力轴43的第一端连接，动力轴43的第二端经第五轴承座47与陪试轴44的第一端连接，陪试轴44的第二端经第五轴承座47与第四齿轮箱45的第一端连接，第四齿轮箱45的第二端经若干个第四轴承座46与第二齿轮箱13的第二端连接。第一齿轮箱12、第一轴承座15、扭矩加载器14、第二齿轮箱13、第三齿轮箱41、第三扭矩传感器42、动力轴43、陪试轴44、第四齿轮箱45至少两个第四轴承座46及至少两个第五轴承座47形成封闭回路。驱动电机11与第一齿轮箱12连接，驱动封闭回路并补偿封闭回路中各部件在运转时的摩擦功率损失。在实际使用中，对于不同长度的动力轴43，可以通过在第四齿轮箱45与第二齿轮箱13设置多个第四轴承座46，而第四轴承座46通过联轴器连接，以此来实现动力轴43及陪试轴44与两侧的第一齿轮箱12及第二齿轮箱13的连接。陪试轴44与动力轴43的结构一样，取名不同是由于所起的作用不同。

值得说明的是，在上述实施例中，各部件与轴承座之间可以通过联轴器、轴承及短轴连接，轴承座与轴承座之间也可以通过联轴器、轴承及短轴连接，只要能实现各部件连接且同步转动的结构均在本实施例的保护范围内。

上述实施例中，传动轴综合试验台可满足现有多种型号直升机的传动轴试验，试验台试验件转速范围可达(0-27000)rpm，扭矩范围可达(0-4700)N·m。驱动电机额定功率650kW，转速范围为(0-2100)rpm，在(0-1500)rpm时恒扭矩输出，(1500-2100)rpm时恒功率输出，扭矩加载器加载范围(0-20000)N·m。当试验传动轴转速为(0-7876)rpm，扭矩为(0-4700)N·m时，通过变频调速电机和第一、二齿轮箱12、13适配；当试验件传动轴转速为(7876-27000)rpm，扭矩为(0-1000)N·m时，通过增加第三、四齿轮箱41、45来适配。

试验台试验件膜片/膜盘偏转角的适应性分三种形式：

1、尾水平轴偏转角试验，由于尾水平轴为分段结构，试验时可由试验件内部调整偏角，保证试验件两端与设备连接不产生偏移；

2、尾斜轴偏转角试验，通过多个轴承座的偏移叠加可满足不同型号偏转角试验需求；

3、动力轴偏转角试验，通过增加一根对称的陪试动力轴，满足型号偏转角试验需求。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种传动轴综合试验台，其特征在于，包括：

驱动电机、第一齿轮箱、第二齿轮箱及扭矩加载器，所述驱动电机与所述第一齿轮箱的输入端连接，所述第一齿轮箱的第一端与所述扭矩加载器连接，所述扭矩加载器的另一端与所述第二齿轮箱的第一端连接，所述第一齿轮箱的第二端和所述第二齿轮箱的第二端之间形成安装部，所述安装部用于安装不同的试验模块，所述第一齿轮箱、所述扭矩加载器、所述第二齿轮箱及安装在所述安装部上的试验模块形成封闭回路。

2.根据权利要求1所述的传动轴综合试验台，其特征在于：

所述试验模块为第一试验模块、第二试验模块、第三试验模块中的至少一种；

其中，所述第一试验模块用于对尾水平轴进行试验，所述第二试验模块用于对尾斜轴进行试验，所述第三试验模块用于对动力轴进行试验。

3.根据权利要求2所述的传动轴综合试验台，其特征在于，还包括：至少两个第一轴承座和若干个第一联轴器；

所述第一低速齿轮箱的第一端经所述第一联轴器与所述第一轴承座连接，所述第一轴承座经所述第一联轴器与所述扭矩加载器连接，所述扭矩加载器的另一端经所述第一联轴器与另一个第一轴承座连接，所述另一个第一轴承座经所述第一联轴器与所述第二低速齿轮箱的第一端连接。

4.根据权利要求3所述的传动轴综合试验台，其特征在于：

所述扭矩加载器与所述第二齿轮箱之间设置有若干个所述第一轴承座，若干个所述第一轴承座依次连接，所述扭矩加载器与若干个所述第一轴承座位于同一轴线上。

5.根据权利要求2所述的传动轴综合试验台，其特征在于：

所述第一试验模块包括第一扭矩传感器、尾水平轴及至少两个第二轴承座，所述第一扭矩传感器的第一端与所述第一齿轮箱的第二端连接，所述第一扭矩传感器的第二端经至少一个所述第二轴承座与所述尾水平轴的第一端连接，所述尾水平轴的第二端经至少一个所述第二轴承座与所述第二减速齿轮箱的第二端连接。

6.根据权利要求5所述的传动轴综合试验台，其特征在于：

所述第二试验模块包括第二扭矩传感器、尾斜轴及至少两个第三轴承座，所述第二扭矩传感器的第一端与所述第一齿轮箱的第二端连接，所述第二扭矩传感器的第二端经至少一个所述第三轴承座与所述尾斜轴的第一端连接，所述尾斜轴的第二端经至少一个所述第三轴承座与所述第二减速齿轮箱的第二端连接。

7.根据权利要求6所述的传动轴综合试验台，其特征在于：

所述第三试验模块包括第三齿轮箱、第三扭矩传感器、动力轴、陪试轴、第四齿轮箱、至少两个第四轴承座及至少两个第五轴承座，所述第三齿轮箱的第一端经所述第四轴承座与所述第一齿轮箱的第二端连接，所述第三齿轮箱的第二端与所述第三扭矩传感器的第一端连接，所述第三扭矩传感器的第二端经所述第五轴承座与所述动力轴的第一端连接，所述动力轴的第二端经所述第五轴承座与所述陪试轴的第一端连接，所述陪试轴的第二端经所述第五轴承座与所述第四齿轮箱的第一端连接，所述第四齿轮箱的第二端经所述第四轴承座与所述第二齿轮箱的第二端连接。

8.根据权利要求7所述的传动轴综合试验台，其特征在于：

所述第二轴承座、所述第三轴承座及所述第四轴承座的规格相同。

9.根据权利要求8所述的传动轴综合试验台，其特征在于：

所述第一试验模块、所述第二试验模块及所述第三试验模块的长度一致。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的传动轴综合试验台，其特征在于，还包括：控制模块；

所述控制模块与所述驱动电机连接，所述控制模块用于对所述驱动电机的转速及电流进行控制。

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