CN111999056A - 一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台 - Google Patents

一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台 Download PDF

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CN111999056A CN202010759401.0A CN202010759401A CN111999056A CN 111999056 A CN111999056 A CN 111999056A CN 202010759401 A CN202010759401 A CN 202010759401A CN 111999056 A CN111999056 A CN 111999056A
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Abstract

本发明公开了一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,包括三跨细长轴系统:包括依次通过联轴器连接的电机、第一传动长轴、第二传动长轴、过渡轴、转矩转速传感器、制动器,过渡轴上还设置有编码器,所述第一传动长轴、第二传动长轴、过渡轴通过若干滚动轴承座支撑;气流外载荷下柔性尾梁变形模拟机构:包括底座、第一可调角度板、第二可调角度板、弹簧机构及激振器机构;干摩擦阻尼器减振机构:安装于第一传动长轴和/或第二传动长轴处,其用于模拟尾传动轴振动及减振情况。本发明实现对实际直升机尾传动轴系振动特性以及在多种载荷下尾梁变形的传动轴系弯曲振动情况模拟,满足实验环境下的振动测试要求。

Description

一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台
技术领域
本发明涉及直升机模拟领域,尤其涉及一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台。
背景技术
直升机尾传动系统由水平轴系、中减、尾斜轴和尾减等组成,各段轴通过联轴器相连,是一种典型的多支点传动轴系,在加速超过一阶临界转速时振幅急剧增大,同时受空气综合外载荷影响,直升机柔性尾梁会产生变形,影响轴系之间的不对中,加剧振动。为了减少振动,会在轴中心安装一种特定干摩擦阻尼器,通过轴和阻尼器之间碰摩来抑制振动。如何模拟直升机尾梁变形对传动轴振动影响以及在实验台上研究干摩擦阻尼器减振特性,可以给直升机尾传动轴的减振提供一定的实验条件和环境。
目前已有振动实验台中,长径比较小,一阶临界转速过高,同时没有模拟尾梁变形结构,在此类振动实验台中也并没有减振结构以及减振测试装置。
中国专利201420804478.5公开了一种直升机尾传动系统故障诊断综合实验台,该实验台实现直升机尾传动系统齿轮箱轴承、齿轮的点蚀、剥落、磨损、裂纹、胶合,以及转子的偏转,但该实验台主要是在故障诊断测试部分,并不是针对尾传动轴振动特性进行等效模拟。
综上所述,需要一种模拟外载荷的直升机尾传动轴系振动和减振测试实验台,提供减振结构和测试装置,给直升机尾传动轴的实际振动以及减振提供一定的模拟实验条件和基础。
发明内容
本发明提供了一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,以解决现有的实验台无法对直升机尾传动振动特性进行等效分析的问题。
一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,包括三跨细长轴系统、气流外载荷下柔性尾梁变形模拟机构、干摩擦阻尼器减振机构;
所述三跨细长轴系统包括依次通过联轴器连接的电机、第一传动长轴、第二传动长轴、过渡轴、转矩转速传感器、制动器,所述过渡轴上还设置有编码器,所述第一传动长轴、第二传动长轴、过渡轴通过若干滚动轴承座支撑;
所述气流外载荷下柔性尾梁变形模拟机构包括底座、第一可调角度板、第二可调角度板、弹簧机构及激振器机构,所述底座包括通过销轴铰接的前底座和后底座,所述第一可调角度板、第二可调角度板分别安装于所述前底座和后底座上,所述第一可调角度板、第二可调角度板均可在水平方向转动一定角度,所述弹簧机构及激振器机构安装于所述后底座的底部;所述三跨细长轴系统安装于所述底座上,且所述电机安装于所述第一可调角度板上,所述过渡轴、转矩转速传感器、制动器均安装于所述第二可调角度板上;
所述干摩擦阻尼器减振机构安装于所述第一传动长轴和/或第二传动长轴处,其用于模拟尾传动轴和阻尼器碰摩和减振过程。
上述提供的多功能实验台中,第一传动长轴、第二传动长轴为参照实际直升机尾传动轴模态设置的两根大长径比柔性实心长轴,其与实际直升机尾传动轴模态一致或接近,一阶临界转速接近,可实现偏心力下的横向弯曲振动,并接有细长过渡轴来过渡,端部安装制动器模拟实际尾桨承受的外部负载扭矩。通过转动第一可调角度板和/或第二可调角度板使其在水平方向转动一定角度,可实现模拟模拟尾梁变形导致的传动轴水平不对中;前底座与后底座通过销轴铰接,后部分采用弹簧机构加刚性后底座模拟柔性尾梁,弹簧刚度匹配基于尾梁弯曲变形的固有频率,同时在后底座端部下面装有激振器,提供激振力实现后底座上下振动,模拟尾梁在不同气流载荷下垂直方向的变形,同时根据气流载荷大小特性导致不同程度的尾梁变形,可以改变控制信号调节激振器的振动位移大小和曲线形式来达到匹配,通过第一、第二可调角度板和激振器加弹簧机构可以实现在外载荷下柔性尾梁综合变形后尾传动轴振动特性模拟。摩擦阻尼器减振机构由实际直升机上干摩擦阻尼器等效而来,用于模拟尾传动轴和阻尼器碰摩和减振过程。通过将用于支撑所述第一传动长轴、第二传动长轴、过渡轴的若干滚动轴承座中各滚动轴承座置换为所需的正常滚动轴承或不同故障类型的轴承,可实现尾传动轴系轴承多种不同程度故障和类型的振动实验模拟。过渡轴上编码器连接外部PLC控制系统用于闭环转速控制,用于模拟直身机启动停机以及允许过尾轴转速模拟,转矩转速传感器用于连接外部数据采集系统,实时显示实验台传动轴负载扭矩以及工作转速。
进一步地,所述干摩擦阻尼器减振机构包括阻尼环、衬套、阻尼器盘、弹簧、间隔套、螺栓、阻尼环支架、阻尼环底座,所述螺栓依次穿过所述弹簧、间隔套、阻尼盘、衬套阻尼环后固定于所述阻尼环支架上,所述阻尼环支架安装于所述阻尼环底座上,且所述阻尼环支架与阻尼环底座之间对称安装有两个拉压力传感器。
通过阻尼环和阻尼环支架、阻尼盘之间的摩擦力以及弹簧的挤压来实现减振。改变阻尼环的内径、弹簧刚度、弹簧预紧力、不同的阻尼环材料等因素可以研究相应的减振性能影响规律。在阻尼环支架与阻尼环底座之间对称安装有两个拉压力传感器,具体实施时可采用螺栓固定,拉压力传感器可以测量第一传动长轴或第二传动长轴和阻尼环碰摩时传到阻尼环支架上的力。可以实现间接验证阻尼器与传动轴接触点的应力大小和阻尼器在碰摩过程中的应力分布的仿真模拟分析。在对应力的仿真分析验证中,拉压力传感器间接验证的方式相比于在阻尼器表面贴装传统应变片的方式具有更高的稳定性。
第一传动长轴或第二传动长轴和阻尼环碰摩过程中,在任一点接触时,阻尼环所受到的碰摩力在竖直方向的分量可由阻尼环支架上的拉压力传感器检测,可通过监测数据输出不同接触点不同条件下的碰摩力大小,实现间接验证阻尼器与第一传动长轴或第二传动长轴接触点的应力大小和阻尼器在碰摩过程中的应力分布的仿真模拟分析。碰摩力与拉压力传感器所测力之间的关系如下式所示,
Figure BDA0002612639630000031
Figure BDA0002612639630000032
其中,FT表示对应传动长轴与阻尼环之间的切向力,FN表示对应传动长轴与阻尼环之间的法向力,Fcy1表示第一拉压力传感器所测的力,Fcy2表示第二拉压力传感器所测的力,lc表示拉第一或第二压力传感器安装点与阻尼环圆心的水平距离,R表示对应传动长轴与阻尼环接触点与圆心距离,β表示对应传动长轴与阻尼环接触点的位置夹角。
进一步地,所述弹簧机构包括弹簧导套、弹簧导杆、支撑弹簧,所述弹簧导杆底端插接于所述弹簧导套内,所述弹簧导杆上端固定于所述后底座底部,所述支撑弹簧套设于所述弹簧导杆上。
进一步地,所述激振器机构包括激振器及安装于所述激振器输出轴上的激振器顶杆,所述激振器顶杆固定于所述后底座底部。
进一步地,还包括两组用于分别用于测量第一传动长轴和第二传动长轴振动位移的电涡流位移传感器,两组所述电涡流位移传感器分别安装于两个传感器支架上,两个所述传感器支架安装于所述底座上。
进一步地,所述第一传动长轴及第二传动长轴的两端均固定有圆盘,所述圆盘上沿圆周方向打有若干螺纹孔。使用时,可以通过在不同螺纹孔中拧入螺栓来提供不平衡质量,用于模拟进行实际直升机尾传动轴过一阶临界转速时的不平衡响应实验。
进一步地,所述第一可调角度板、第二可调角度板均包括前螺栓孔和后螺栓孔,所述后螺栓孔为一段以所述前螺栓孔中心为圆心的圆弧形孔;所述第一可调角度板的前螺栓孔中心位于所述电机输出轴的端面正下方,所述第二可调角度板的前螺栓孔中心位于所述过渡轴靠近所述第二传动长轴端的端面正下方。
进一步地,所述第一可调角度板、第二可调角度板靠近所述后螺栓孔的端面均标有圆弧刻度。通过设置圆弧刻度,可方便调节第一可调角度板或第二可调角度板至所需转动角度。
进一步地,用于支撑所述第一传动长轴、第二传动长轴、过渡轴的若干滚动轴承座构成传动轴系轴承故障模拟机构,所述传动轴系轴承故障模拟机构中各滚动轴承座均为正常滚动轴承、多种不同故障类型的轴承中的一种,所述多种不同故障类型包括轻微和严重两种故障程度的内外圈缺口、疲劳剥落及内外圈、滚动体点蚀。通过将各滚动轴承座置换为所需的正常滚动轴承或多种不同故障类型的轴承中的一种,可实现尾传动轴系轴承多种不同程度故障和类型的振动实验模拟。
进一步地,所述前底座、后底座上均设置有沿其长度方向的两条平行的T型槽,可以保证滚动轴承座在前、后底座上沿T型槽方向移动,分别无级调节第一、二传动长轴的的支撑跨距。
上述方案提供的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台工作原理如下:
通过外部PLC控制系统驱动电机带动实验台传动轴加速旋转至目标转速,在电机启动前制动器设置好负载扭矩值,在圆盘上拧入螺栓。当转速经过一阶临界转速时传动长轴发生共振,位于传动轴中心的干摩擦阻尼器会抑制轴的振动。在整个旋转过程中电涡流位移传感器测量传动长轴的垂直、水平方向振动位移,转矩转速传感器测量传动轴的转速,负载扭矩,拉压力传感器测量垂直方向力,以上传感器全部接入外部数据采集系统,其中拉压力传感器采集数据转换为碰摩力,并在外部电脑采集界面实时显示。改变激振器控制输入信号调节激振器的振动位移大小,提供前后底座之间角度动态变化,实现传动长轴之间一定垂直不对中角度;转动第一可调角度板或第二可调角度板,实现传动轴之间的一定水平不对中角度;将各滚动轴承座置换为所需的正常滚动轴承或多种不同故障类型的轴承中的一种,进行不同的轴承故障实验;在进行不同振动实验时,改变干摩擦阻尼器中阻尼环的内径、弹簧刚度、弹簧预紧力、不同的阻尼环材料等因素可以同时研究相应的减振性能影响规律。
有益效果
本发明提出了一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其中第一传动长轴、第二传动长轴为参照实际直升机尾传动轴模态设置的两根大长径比柔性实心长轴,其与实际直升机尾传动轴模态一致或接近,一阶临界转速接近,可实现偏心力下的横向弯曲振动,并接有细长过渡轴来过渡,端部安装制动器模拟实际尾桨承受的外部负载扭矩;气流外载荷下柔性尾梁变形模拟机构可以模拟空气外载荷下实际直升机柔性尾梁变形后传动轴综合不对中振动实验,并且不对中度可以根据尾梁变形大小进行等效的无级调节。摩擦阻尼器减振机构可由实际直升机上干摩擦阻尼器等效而来,用于模拟尾传动轴和阻尼器碰摩和减振过程。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台整体示意图;
图2是图1提供的实施例中第一可调角度板结构及安装示意图;
图3是图1提供的实施例中实现垂直方向不对中结构示意图;
图4是图1提供的实施例中干摩擦阻尼器减振机构安装示意图;
图5是本发明实施例提供的检测干摩擦阻尼器减振机构受力原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中心”、“纵向”、“横向”、“竖直”、“水平”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发明和简化描述,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;术语“第一”、“第二”等是为了表示对相似或相同技术特征的区分,而并不是指技术特征的顺序或排序,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示,本实施例提供了一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,包括底座,设置于底座上且依次连接的电机1、联轴器4、第一传动长轴7、联轴器12、第二传动长轴17、联轴器20、过渡轴24、联轴器25、转矩转速传感器26、联轴器39、制动器27;底座包括前底座3和后底座29,所述前底座3上安装有第一可调角度板2,所述电机1安装于第一可调角度板2上;第一传动长轴7、第二传动长轴17通过多个安装于底座上的滚动轴承座支撑,本实施例中,第一传动长轴7、第二传动长轴17两端分别由滚动轴承座5、11、13、19支撑;同时第一传动长轴7、第二传动长轴17的两端均固定有圆盘6、10、14、18,所述圆盘6、10、14、18上沿圆周方向打有若干螺纹孔,通过将螺栓拧入螺纹孔来提供不平衡质量用于模拟进行实际直升机尾传动轴过一阶临界转速时的不平衡响应实验;传动轴套筒37、38均为内径和第一传动长轴7、第二传动长轴17内径相同的一定长度的空心圆柱体,分别通过径向拧入紧定螺钉固定在第一传动长轴7、第二传动长轴17轴中心;电涡流位移传感器42、43和电涡流传感器40、41分别安装在传感器支架8和15上,分别用于测量第一传动长轴7、第二传动长轴17的振动位移;过渡轴24轴两端由滚动轴承座21、23支撑,同时过渡轴24中心装有编码器22;后底座29上安装有第二可调角度板28,制动器27、转矩转速传感器26、滚动轴承座21、23均固定于所述第二可调角度板28上,其中转矩转速传感器26通过转矩转速传感器支架36安装于上;后底座29的底部安装有弹簧机构及激振器机构。具体实施时,制动器27可选用磁滞制动器,编码器22可选用空心式编码器。前底座3、后底座29上均设置有沿其长度方向的两条平行的T型槽,多个滚动轴承座5、11、13、19均通过两条平行的T型槽安装,通过设置T型槽是为了可以让实验台上的部件移动,可以保证滚动轴承座在前、后底座上沿T型槽方向移动,分别无级调节第一、二传动长轴的的支撑跨距调节传动轴长度,调整传动轴长度也是为了模拟不同的直升机的尾传动轴,让实验台的传动轴的振动模态和实际的直升机尾传动轴可以对应上。其中第一传动长轴7、第二传动长轴17为参照实际直升机尾传动轴模态设置的两根大长径比柔性实心长轴,其与实际直升机尾传动轴模态一致或接近,一阶临界转速接近,可实现偏心力下的横向弯曲振动,并接有细长过渡轴24来过渡,端部安装制动器27模拟实际尾桨承受的外部负载扭矩。过渡轴上编码器连接外部PLC控制系统用于闭环转速控制,用于模拟直身机启动停机以及允许过尾轴转速模拟,转矩转速传感器用于连接外部数据采集系统,实时显示实验台传动轴负载扭矩以及工作转速。
如图1、图2所示,在水平不对中结构中,第一可调角度板2通过前、后螺栓固定于前底座3上,第一可调角度板2的前螺栓孔2-1中心位于所述电机1输出轴的端面正下方,第一可调角度板2的后螺栓孔2-2为一段以前螺栓孔2-1中心为圆心的圆弧形孔,松开后螺栓,第一可调角度板2可绕着前螺栓孔2-1中心转动一定的水平角度。同时,第一可调角度板2靠近后螺栓孔2-2的端面标有圆弧刻度,可以通过刻度值来调整电机1输出轴和第一传动长轴7的水平不对中角度,从而实现模拟尾梁水平方向变形导致的不对中。
第二可调角度板28与第一可调角度板结构相似,区别仅在于尺寸和安装位置不同,第二可调角度板28安装于后底座29上,第二可调角度板28的前螺栓孔中心位于所述过渡轴24靠近所述第二传动长轴17端的端面正下方。第二可调角度板28的水平角度调整原理与第一可调角度板2的类似,通过刻度值来调整过渡轴24与第二传动长轴17的水平不对中角度,从而实现模拟尾梁水平方向变形导致的尾传动轴系之间水平不对中。
如图3所示,在垂直不对中结构中,前底座3和后底座29之间通过销轴32进行铰接,构成转动副,转动副中心位于第二传动长轴17靠近电机1方向端面正下方。后底座29由弹簧机构及激振器机构共同支撑,其中,弹簧机构包括弹簧导套31、弹簧导杆35、支撑弹簧34,弹簧导杆35底端插接于弹簧导套31内,弹簧导杆35上端固定于后底座29底部,支撑弹簧34套设于弹簧导杆35上;激振器机构包括激振器30及安装于激振器30输出轴上的激振器顶杆33,激振器顶杆33固定于后底座29底部。激振器30可以提供正弦、恒定的等多种类型曲线激振力,激振器30在提供激振力的同时激振器顶杆33可以上下移动一定距离,从而带动后底座29绕着前底座3与后底座29形成的转动副相对前底座3轻微转动,实现第一传动长轴7、第二传动长轴17之间在垂直方向的不对中,根据激振器顶杆33上下移动的位移和激振器顶杆33中心距离前底座3与后底座29之前转动副中心的距离即可算出垂直不对中的角度。
通过调整上述水平不对中结构和垂直不对中结构可以同时实现轴系之间的多个方向不对中综合故障。
上述方案中,依次连接的电机1、联轴器4、第一传动长轴7、联轴器12、第二传动长轴17、联轴器20、过渡轴24、联轴器25、转矩转速传感器26、联轴器39、制动器27构成三跨细长轴系统;底座、第一可调角度板2、第二可调角度板28、弹簧机构及激振器机构构成气流外载荷下柔性尾梁变形模拟机构。
用于支撑第一传动长轴7、第二传动长轴17、过渡轴24的滚动轴承座5、11、13、19、21、23构成传动轴系轴承故障模拟机构,其中每个滚动轴承座为正常滚动轴承、多种不同故障类型的轴承中的一种,所述多种不同故障类型包括轻微和严重两种故障程度的内外圈缺口、疲劳剥落及内外圈、滚动体点蚀。通过将各滚动轴承座置换为所需的正常滚动轴承或多种不同故障类型的轴承中的一种,可实现尾传动轴系轴承多种不同程度故障和类型的振动实验模拟。
如图1和图4所示,本实施例中,还包括用于模拟尾传动轴减振情况的干摩擦阻尼器减振机构,干摩擦阻尼器减振机构安装于第一传动长轴7和/或第二传动长轴17处,本实施例中,第一传动长轴7第二传动长轴17上均设置有干摩擦阻尼器减振机构。
具体的,干摩擦阻尼器减振机构包括阻尼环、衬套9-3、阻尼器盘9-4、弹簧9-5、间隔套9-6、螺栓、阻尼环支架9-9、阻尼环底座9-7,阻尼环由两个阻尼半环9-1、9-2组成,螺栓依次穿过弹簧9-5、间隔套9-6、阻尼盘9-4、衬套9-3、阻尼环后固定于阻尼环支架9-9上,阻尼环支架9-9安装于阻尼环底座9-7上,阻尼环底座9-7通过两条平行的T型槽安装。阻尼环和传动轴套筒之间留有一定间隙,通过阻尼环和阻尼环支架9-9、阻尼盘9-4之间的摩擦力以及弹簧9-5的挤压来实现减振。改变阻尼环的内径、弹簧9-5刚度、弹簧9-5预紧力、不同的阻尼环材料等因素可以研究相应的减振性能影响规律。在阻尼环支架9-9与阻尼环底座9-7之间对称安装有两个拉压力传感器9-8,具体实施时可采用螺栓固定,拉压力传感器9-8可以测量第一传动长轴7或第二传动长轴17和阻尼环碰摩时传到阻尼环支架9-9上的力。可以实现间接验证阻尼器与传动轴接触点的应力大小和阻尼器在碰摩过程中的应力分布的仿真模拟分析。在对应力的仿真分析验证中,拉压力传感器9-8间接验证的方式相比于在阻尼器表面贴装传统应变片的方式具有更高的稳定性。
如图5所示,第一传动长轴7或第二传动长轴17和阻尼环碰摩过程中,在任一点接触时,阻尼环所受到的碰摩力在竖直方向的分量可由阻尼环支架9-9上的拉压力传感器9-8检测,可通过监测数据输出不同接触点不同条件下的碰摩力大小,实现间接验证阻尼器与第一传动长轴7或第二传动长轴17接触点的应力大小和阻尼器在碰摩过程中的应力分布的仿真模拟分析。碰摩力与拉压力传感器9-8所测力之间的关系如下式所示,
Figure BDA0002612639630000071
Figure BDA0002612639630000081
其中,FT表示对应传动长轴与阻尼环之间的切向力,FN表示对应传动长轴与阻尼环之间的法向力,Fcy1表示第一拉压力传感器所测的力,Fcy2表示第二拉压力传感器所测的力,lc表示拉第一或第二压力传感器安装点与阻尼环圆心的水平距离,R表示对应传动长轴与阻尼环接触点与圆心距离,β表示对应传动长轴与阻尼环接触点的位置夹角。
上述方案提供的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台工作原理如下:
通过外部PLC控制系统驱动电机带动实验台传动轴加速旋转至目标转速,在电机启动前制动器设置好负载扭矩值,在圆盘上拧入螺栓。当转速经过一阶临界转速时传动长轴发生共振,位于传动轴中心的干摩擦阻尼器会抑制轴的振动。在整个旋转过程中电涡流位移传感器测量传动长轴的垂直、水平方向振动位移,转矩转速传感器测量传动轴的转速,负载扭矩,拉压力传感器测量垂直方向力,以上传感器全部接入外部数据采集系统,其中拉压力传感器采集数据转换为碰摩力,并在外部电脑采集界面实时显示。改变激振器控制输入信号调节激振器的振动位移大小,提供前后底座之间角度动态变化,实现传动长轴之间一定垂直不对中角度;转动第一可调角度板或第二可调角度板,实现传动轴之间的一定水平不对中角度;将各滚动轴承座置换为所需的正常滚动轴承或多种不同故障类型的轴承中的一种,进行不同的轴承故障实验;在进行不同振动实验时,改变干摩擦阻尼器中阻尼环的内径、弹簧刚度、弹簧预紧力、不同的阻尼环材料等因素可以同时研究相应的减振性能影响规律。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其特征在于,包括三跨细长轴系统、气流外载荷下柔性尾梁变形模拟机构、干摩擦阻尼器减振机构;
所述三跨细长轴系统包括依次通过联轴器连接的电机、第一传动长轴、第二传动长轴、过渡轴、转矩转速传感器、制动器,所述过渡轴上还设置有编码器,所述第一传动长轴、第二传动长轴、过渡轴通过若干滚动轴承座支撑;
所述气流外载荷下柔性尾梁变形模拟机构包括底座、第一可调角度板、第二可调角度板、弹簧机构及激振器机构,所述底座包括通过销轴铰接的前底座和后底座,所述第一可调角度板、第二可调角度板分别安装于所述前底座和后底座上,所述第一可调角度板、第二可调角度板均可在水平方向转动一定角度,所述弹簧机构及激振器机构安装于所述后底座的底部;所述三跨细长轴系统安装于所述底座上,且所述电机安装于所述第一可调角度板上,所述过渡轴、转矩转速传感器、制动器均安装于所述第二可调角度板上;
所述干摩擦阻尼器减振机构安装于所述第一传动长轴和/或第二传动长轴处,其用于模拟尾传动轴和阻尼器碰摩和减振过程。
2.根据权利要求1所述的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其特征在于,所述干摩擦阻尼器减振机构包括阻尼环、衬套、阻尼器盘、弹簧、间隔套、螺栓、阻尼环支架、阻尼环底座,所述螺栓依次穿过所述弹簧、间隔套、阻尼盘、衬套阻尼环后固定于所述阻尼环支架上,所述阻尼环支架安装于所述阻尼环底座上,且所述阻尼环支架与阻尼环底座之间对称安装有两个拉压力传感器。
3.根据权利要求1或2所述的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其特征在于,所述弹簧机构包括弹簧导套、弹簧导杆、支撑弹簧,所述弹簧导杆底端插接于所述弹簧导套内,所述弹簧导杆上端固定于所述后底座底部,所述支撑弹簧套设于所述弹簧导杆上。
4.根据权利要求1或2所述的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其特征在于,所述激振器机构包括激振器及安装于所述激振器输出轴上的激振器顶杆,所述激振器顶杆固定于所述后底座底部。
5.根据权利要求1或2所述的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其特征在于,还包括两组用于分别用于测量第一传动长轴和第二传动长轴振动位移的电涡流位移传感器,两组所述电涡流位移传感器分别安装于两个传感器支架上,两个所述传感器支架安装于所述底座上。
6.根据权利要求1或2所述的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其特征在于,所述第一传动长轴及第二传动长轴的两端均固定有圆盘,所述圆盘上沿圆周方向打有若干螺纹孔。
7.根据权利要求1或2所述的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其特征在于,所述第一可调角度板、第二可调角度板均包括前螺栓孔和后螺栓孔,所述后螺栓孔为一段以所述前螺栓孔中心为圆心的圆弧形孔;所述第一可调角度板的前螺栓孔中心位于所述电机输出轴的端面正下方,所述第二可调角度板的前螺栓孔中心位于所述过渡轴靠近所述第二传动长轴端的端面正下方。
8.根据权利要求7所述的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其特征在于,所述第一可调角度板、第二可调角度板靠近所述后螺栓孔的端面均标有圆弧刻度。
9.根据权利要求1或2所述的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其特征在于,用于支撑所述第一传动长轴、第二传动长轴、过渡轴的若干滚动轴承座构成传动轴系轴承故障模拟机构,所述传动轴系轴承故障模拟机构中各滚动轴承座均为正常滚动轴承、多种不同故障类型的轴承中的一种,所述多种不同故障类型包括轻微和严重两种故障程度的内外圈缺口、疲劳剥落及内外圈、滚动体点蚀。
10.根据权利要求1或2所述的模拟直升机尾传动振动的多功能实验台,其特征在于,所述前底座、后底座上均设置有沿其长度方向的两条平行的T型槽。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114275187A (zh) * 2021-04-26 2022-04-05 北京强度环境研究所 一种振动-静力-激振三综合试验装置
CN114942000A (zh) * 2022-07-13 2022-08-26 成都国营锦江机器厂 一种直升机尾传动轴检测校准方法
CN114955001A (zh) * 2022-06-17 2022-08-30 重庆大学 直升机尾传动系统模拟实验系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2230006C2 (ru) * 2002-07-08 2004-06-10 Открытое акционерное общество "Редуктор-ПМ" Способ оценки технического состояния агрегатов вертолета
RU2348022C1 (ru) * 2007-08-17 2009-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Резонансный стенд
CN101614615A (zh) * 2009-07-03 2009-12-30 中国航空动力机械研究所 直升机尾减速器模拟加载器
CN108168875A (zh) * 2017-12-01 2018-06-15 中国直升机设计研究所 一种直升机尾传动系统故障植入试验台

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2230006C2 (ru) * 2002-07-08 2004-06-10 Открытое акционерное общество "Редуктор-ПМ" Способ оценки технического состояния агрегатов вертолета
RU2348022C1 (ru) * 2007-08-17 2009-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Резонансный стенд
CN101614615A (zh) * 2009-07-03 2009-12-30 中国航空动力机械研究所 直升机尾减速器模拟加载器
CN108168875A (zh) * 2017-12-01 2018-06-15 中国直升机设计研究所 一种直升机尾传动系统故障植入试验台

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱自冰等: "直升机尾传动系统扭转振动建模与特性", 《航空动力学报》 *
许兆棠: "直升机传动系统扭转振动的分析", 《工程力学》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114275187A (zh) * 2021-04-26 2022-04-05 北京强度环境研究所 一种振动-静力-激振三综合试验装置
CN114275187B (zh) * 2021-04-26 2024-02-13 北京强度环境研究所 一种振动-静力-激振三综合试验装置
CN114955001A (zh) * 2022-06-17 2022-08-30 重庆大学 直升机尾传动系统模拟实验系统
CN114955001B (zh) * 2022-06-17 2024-05-31 重庆大学 直升机尾传动系统模拟实验系统
CN114942000A (zh) * 2022-07-13 2022-08-26 成都国营锦江机器厂 一种直升机尾传动轴检测校准方法

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