CN113820125A - 一种用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及发动机加载试验技术领域，为一种用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，包括加载输入装置，用于输入试验所需的扭矩加载力；主试星形传动齿轮箱，用于接收加载输入装置的扭矩加载力并转动；陪试星形传动齿轮箱，与主试星形传动齿轮箱对应设置，用于跟随主试星形传动齿轮箱同步转动；反扭矩装置，用于当加载输入装置停止扭矩加载力的输入时，控制主试星形传动齿轮箱、陪试星形传动齿轮箱、加载输入装置复位。具有实现对星形传动齿轮箱进行高效、经济加载的技术效果。

Description

一种用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置

技术领域

本申请属于发动机加载试验技术领域，特别涉及一种用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置。

背景技术

齿轮传动风扇发动机具有大推力、低油耗、大涵道比的特点。齿轮传动风扇发动机与传统涡扇发动机最主要区别在于风扇和低压转子之间的齿轮减速器，减速器需要满足大功率、高转速、长寿命的设计要求。为一种高功率密度的星型传动减速器，需要在大扭矩、高转速工况下进行相关性能试验。

现有齿轮箱试验器扭矩加载主要有三种形式：

1)磁粉制动加载：根据电磁学原理，通过控制电流达到控制传动扭矩的目的，适用于低速工况，调节方便，但加载精度不高；

2)液压加载：通过液压缸驱动产生角向位移，扭矩通过控制电液伺服阀进行调节，频带宽，输出力矩大，但运行噪音较大，体积大；

3)扭杆加载：利用扭力杆施加力矩，加载方便，结构简单，成本低，加载扭矩恒定，无法实时调节。

现有大功率齿轮传动系统试验设备的转速、加载方式、接口形式等不能满足需要星型传动齿轮箱加载试验要求，不具备试验能力。新建试验器建设周期长、成本高等因素，不能满足航空发动机研制的迫切需求。

因此，如何高效、经济地对星形传动齿轮箱加载是一个需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供了一种用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，以解决现有技术难以对星形传动齿轮箱进行高效、经济加载的技术问题。

本申请的技术方案是：一种用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，包括加载输入装置，用于输入试验所需的扭矩加载力；主试星形传动齿轮箱，用于接收加载输入装置的扭矩加载力；陪试星形传动齿轮箱，与主试星形传动齿轮箱对应设置，用于跟随主试星形传动齿轮箱同步转动；反扭矩装置，用于当加载输入装置对主试星形传动齿轮箱施加扭矩时，向陪试星形传动齿轮箱发出产生抵抗扭矩的力，实现力的平衡。

优选地，所述加载输入装置包括与主试星形传动齿轮箱同轴设置并相连的第一输入轴、同轴设于第一输入轴上的第一加载盘、用于向第一加载盘输入扭矩的动力机构、用于传递动力机构的动力至第一加载盘上的传动件，所述第一加载盘能够与主试星形传动齿轮箱同步转动。

优选地，所述传动件包括分别与第一加载盘的两侧对应相连的钢丝绳、与钢丝绳滑移配合并与动力机构相连的动滑轮、与钢丝绳滑移配合并设于动滑轮一侧的第一定滑轮和第二定滑轮、与钢丝绳滑移配合并设于动滑轮另一侧的第三定滑轮和第四定滑轮；所述钢丝绳上设有第一拉力传感器；所述动滑轮能够拉动钢丝绳；当动力机构施加扭转力时，动滑轮拉动钢丝绳的两端均产生带动第一加载盘朝向同一圆周方向扭转的力。

优选地，所述第一定滑轮和第二定滑轮水平对应设置，所述第三定滑轮和第四定滑轮竖直对应设置，所述第一定滑轮和第二定滑轮均连接有设于地面上的短支座，所述第三定滑轮和第四定滑轮处设有竖直设置的长支座，所述第三定滑轮和第四定滑轮分别设于长支座的两端，所述长支座的高度大于第一加载盘的圆心至地面的距离。

优选地，所述动力机构包括支撑座、伺服电机、滑块、丝杠、铰接杆；所述伺服电机设于支撑座上；所述丝杠的一端与伺服电机相连、另一端与支撑座相连；所述滑块与丝杠螺纹配合，同时滑块的一侧与支撑座相抵；所述铰接杆共有两组并且一组铰接杆铰接连接于滑块与动滑轮之间、另一组铰接杆铰接连接于支撑座与动滑轮之间。

优选地，所述反扭矩装置包括弹簧、固定安装座、第二加载盘、第二输入轴；所述弹簧和固定安装座均有两组并对称设于第二加载盘的两侧，所述固定安装座固定于地面上，弹簧的一端与固定安装座相连，另一端与第二加载盘相连，所述弹簧上设有第二拉力传感器，所述第二输入轴连接于第二加载盘和陪试星形传动齿轮箱之间，所述第二加载盘能够与陪试星形传动齿轮箱同步转动。

优选地，所述第一加载盘与主试星形传动齿轮箱之间、第二加载盘与陪试星形传动齿轮箱之间均连接有扭矩支架。

优选地，还包括第一支撑架、固定支座，所述第一支撑架内设有轴承并与第一输入轴相连，所述固定支座与第一加载盘转动配合。

优选地，所述主试星形传动齿轮箱上设有第一输出轴、陪试星形传动齿轮箱上设有第二输出轴，所述第一输出轴和第二输出轴之间设有柔性联轴器，所述第一输出轴和第二输出轴上均连接有轴承及第二支撑架。

本申请的一种用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，通过设置加载输入装置对主试星形传动齿轮箱进行扭矩的加载，通过陪试星形传动齿轮箱与主试星形传动齿轮箱同步转动，再设置反扭矩装置向陪试星形传动齿轮箱施加反扭矩的力，使得整个装置在进行扭矩加载试验时能够实现扭矩平衡，保证测量的稳定性和精度。

优选地，加载输入装置通过设置滑轮组配合滑块丝杠机构能够实现对第一加载盘扭矩的稳定加载。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请整体结构示意图；

图2为本申请第一加载盘及加载输入装置结构示意图；

图3为本申请第二加载盘及反扭矩装置结构示意图。

1、第一支撑架；2、固定支座；3、第一加载盘；4、扭矩支架；5、主试星形传动齿轮箱；6、第二支撑架；7、柔性联轴器；8、陪试星形传动齿轮箱；9、第一拉力传感器；10、第二定滑轮；11、钢丝绳；12、伺服电机；13、滑块；14、动滑轮；15、丝杠；16、弹簧；17、固定安装座；18、第二加载盘；19、第二拉力传感器；20、第一定滑轮；21、第三定滑轮；22、第四定滑轮；23、短支座；24、长支座；25、铰接杆；26、第三支撑架；27、第一输入轴；28、第二输入轴；29、支撑座。

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。

一种用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，如图1-3所示，包括加载输入装置、主试星形传动齿轮箱5、陪试星形传动齿轮箱8、反扭矩装置。加载输入装置用于输入主试星形传动齿轮箱5试验所需的扭转加载力；主试星形传动齿轮齿轮箱用于接收加载输入装置的扭矩加载力；陪试星形传动齿轮箱8与主试星形传动齿轮箱5对应设置，用于跟随主试星形传动齿轮箱5同步转动；反扭矩装置，用于当加载输入装置对主试星形传动齿轮箱5施加扭矩时，向陪试星形传动齿轮箱8发出产生抵抗扭矩的力，实现力的平衡。

在进行主试星形传动齿轮箱5的加载试验时，加载输入装置工作并向主试星形传动齿轮箱5输入扭转力，陪试星形传动齿轮箱8跟随主试星形传动齿轮箱5同步转动，通过测试元件测出此时的扭转力数值，同时陪试星形传动齿轮箱8产生抵抗扭矩的力，使得整个装置保持在力的平衡状态，以实现稳定的加载和测量；当一次测试完成后，加载输入装置带动主试星形传动齿轮箱5反向转动进行复位，主试星形传动齿轮箱5带动陪试星形传动齿轮箱8、反扭矩装置复位，以进行下一次的加载测试。结构简单，驱动稳定，能够准确高效地对星形传动齿轮箱进行加载测试。

优选地，加载输入装置包括第一输入轴27、第一加载盘3、动力机构和传动件。第一输入轴27与主试星形传动齿轮箱5同轴连接并能够传递动力至主试星形传动齿轮箱5，第一加载盘3同轴连接于第一输入轴27上，动力机构与加载盘相连并用于向第一加载盘3输入扭矩，传动件连接于动力机构与第一加载盘3之间并用于将动力机构的动力传递至第一加载盘3。

进行扭矩的加载时，动力机构工作并将动力传递至传动件，第一传动件将动力机构的动力传递至第一加载盘3，带动第一加载盘3转动，第一加载盘3通过第一输入轴27带动主试星形传动齿轮箱5进行转动，完成动力的加载。

优选地，传动件包括钢丝绳11、动滑轮14、第一定滑轮20、第二定滑轮10、第三定滑轮21和第四定滑轮22。

钢丝绳11的两端分别与第一加载盘3的两侧对应相连，钢丝绳11的两端沿着第一加载盘3一条直径的两端设置，动滑轮14与动力机构相连并能够在动力机构的带动下拉动钢丝绳11。

第一定滑轮20和第二定滑轮10水平并排设置与动滑轮14的一侧，第一定滑轮20靠近动滑轮14设置，第一定滑轮20和第二定滑轮10的下方均安装有设于地面上的短支座23，位于该侧的钢丝绳11水平穿过第一定滑轮20和第二定滑轮10并竖直向上与第一加载盘3的一侧相连。

第三定滑轮21和第四定滑轮22位于动滑轮14的另一侧并上下对应设置，第三定滑轮21和第四定滑轮22处设有长支座24，长支座24的高度大于第一加载盘3的圆心至地面的距离，第三定滑轮21安装于长支座24的下端，第四定滑轮22安装于长支座24的上端，位于该侧的钢丝绳11穿过第三定滑轮21、沿着长支座24远离动滑轮14的一侧向上延伸至第四定滑轮22、穿过第四定滑轮22后向下延伸并与第一加载盘3的另一侧相连。

动力机构工作时拉动动滑轮14，通过第一定滑轮20和第二定滑轮10带动钢丝绳11的一端向下拉动第一加载盘3，通过第三定滑轮21和第四定滑轮22带动钢丝绳11的另一端向上拉动第一加载盘3，实现加载盘的逆时针转动，完成加载。加载输入装置通过滑轮组能够对第一加载盘3稳定、高效地施加扭矩加载力。

钢丝绳11上设有第一拉力传感器9，第一拉力传感器9能够检测出钢丝绳11的拉力并传递至后台，实现加载力的检测。

通过将第一定滑轮20和第二定滑轮10水平对应设置、第三定滑轮21和第四定滑轮22竖直对应设置，能够稳定地从第一加载盘3两侧、沿着第一加载盘3的切线施加使得第一加载盘3朝向逆时针方向转动的加载力。

优选地，动力机构设于动滑轮14的上方，动力机构包括支撑座29、伺服电机12、滑块13、丝杠15、铰接杆25。支撑座29长条形并水平设置，支撑座29的中部开设有安装槽；伺服电机12水平安装于安装槽内；丝杠15在安装槽内水平设置，并且一端与伺服电机12相连，另一端与安装座相连；滑块13螺纹连接在丝杠15上并且一侧与支撑座29的侧壁相贴；铰接杆25公共有两组并且一组铰接杆25铰接连接于滑块13与动滑轮14之间、另一组铰接杆25铰接连接于支撑座29与动滑轮14之间。

伺服电机12工作，带动丝杠15转动，丝杠15转动带动滑块13沿着丝杠15的长度方向移动，当滑块13朝向远离伺服电机12的一侧移动时，铰接杆25与竖直方向的角度变小，动滑轮14向下移动；当滑块13朝向靠近伺服电机12的一侧移动时，铰接杆25与竖直方向的角度变大，动滑轮14向上移动，能够拉动钢丝绳11带动第一加载盘3转动，工作稳定。

优选地，反扭矩装置包括弹簧16、固定安装座17、第二加载盘18、第二输入轴28、第三支撑架26。第三支撑架26对第二输入轴28进行支撑，支撑座29安装于第三支撑架26的侧壁上，第二输入轴28与陪试星形传动齿轮箱8同轴设置，第二加载盘18同轴转动连接于第二输入轴28上，弹簧16和固定安装座17共有两组并对称设于第二加载盘18的两侧，固定安装座17安装于地面上，弹簧16竖直连接于第二加载盘18和固定安装座17之间，弹簧16上设有第二拉力传感器19，用于感应第二加载盘18转动时的扭矩。加载输入装置工作时，第一拉力传感器9用于感应加载力，第二拉力传感器19用于产生抵抗加载力的力。

在测试完成后，滑块13复位，弹簧16在自身弹力的作用下带动被试星形传动齿轮箱和主试星形传动齿轮箱5复位，以进行下次的测试。

优选地，第一加载盘3与主试星形传动齿轮箱5之间、第二加载盘18与被试星形传动齿轮箱之间均连接有扭矩支架4。扭矩支架4在接收到加载力后，能够传递动力至主试星形传动齿轮箱5或者反扭矩装置。

优选地，还包括第一支撑架1、固定支座2，第一支撑架1内设有轴承并与第一输入轴27相连，固定支座2与第一加载盘3转动配合。固定支座2对第一加载盘3进行支撑，第一支撑架1对第一输入轴27进行稳定支撑。

优选地，主试星形传动齿轮箱5上设有第一输出轴、陪试星形传动齿轮箱8上设有第二输出轴，第一输出轴和第二输出轴之间设有柔性联轴器7，第一输出轴和第二输出轴上均连接有轴承及第二支撑架6。两组第二支撑架6分别对第一输出轴和第二输出轴进行支撑，通过柔性联轴器7能够实现主试星形传动齿轮箱5与陪试星形传动齿轮箱8动力的稳定传递。

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 (9)

1.一种用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，其特征在于：包括加载输入装置，用于输入试验所需的扭矩加载力；

主试星形传动齿轮箱(5)，用于接收加载输入装置的扭矩加载力；

陪试星形传动齿轮箱(8)，与主试星形传动齿轮箱(5)对应设置，用于跟随主试星形传动齿轮箱(5)同步转动；

反扭矩装置，用于当加载输入装置对主试星形传动齿轮箱(5)施加扭矩时，向陪试星形传动齿轮箱(8)发出产生抵抗扭矩的力，实现力的平衡。

2.如权利要求1所述的用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，其特征在于：所述加载输入装置包括与主试星形传动齿轮箱(5)同轴设置并相连的第一输入轴(27)、同轴设于第一输入轴(27)上的第一加载盘(3)、用于向第一加载盘(3)输入扭矩的动力机构、用于传递动力机构的动力至第一加载盘(3)上的传动件，所述第一加载盘(3)能够与主试星形传动齿轮箱(5)同步转动。

3.如权利要求2所述的用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，其特征在于：所述传动件包括分别与第一加载盘(3)的两侧对应相连的钢丝绳(11)、与钢丝绳(11)滑移配合并与动力机构相连的动滑轮(14)、与钢丝绳(11)滑移配合并设于动滑轮(14)一侧的第一定滑轮(20)和第二定滑轮(10)、与钢丝绳(11)滑移配合并设于动滑轮(14)另一侧的第三定滑轮(21)和第四定滑轮(22)；所述钢丝绳(11)上设有第一拉力传感器(9)；所述动滑轮(14)能够拉动钢丝绳(11)；

当动力机构施加扭转力时，动滑轮(14)拉动钢丝绳(11)的两端均产生带动第一加载盘(3)朝向同一圆周方向扭转的力。

4.如权利要求3所述的用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，其特征在于：所述第一定滑轮(20)和第二定滑轮(10)水平对应设置，所述第三定滑轮(21)和第四定滑轮(22)竖直对应设置，所述第一定滑轮(20)和第二定滑轮(10)均连接有设于地面上的短支座(23)，所述第三定滑轮(21)和第四定滑轮(22)处设有竖直设置的长支座(24)，所述第三定滑轮(21)和第四定滑轮(22)分别设于长支座(24)的两端，所述长支座(24)的高度大于第一加载盘(3)的圆心至地面的距离。

5.如权利要求3所述的用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，其特征在于：所述动力机构包括支撑座(29)、伺服电机(12)、滑块(13)、丝杠(15)、铰接杆(25)；

所述伺服电机(12)设于支撑座(29)上；所述丝杠(15)的一端与伺服电机(12)相连、另一端与支撑座(29)相连；所述滑块(13)与丝杠(15)螺纹配合，同时滑块(13)的一侧与支撑座(29)相抵；所述铰接杆(25)共有两组并且一组铰接杆(25)铰接连接于滑块(13)与动滑轮(14)之间、另一组铰接杆(25)铰接连接于支撑座(29)与动滑轮(14)之间。

6.如权利要求2所述的用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，其特征在于：所述反扭矩装置包括弹簧(16)、固定安装座(17)、第二加载盘(18)、第二输入轴(28)；所述弹簧(16)和固定安装座(17)均有两组并对称设于第二加载盘(18)的两侧，所述固定安装座(17)固定于地面上，弹簧(16)的一端与固定安装座(17)相连，另一端与第二加载盘(18)相连，所述弹簧(16)上设有第二拉力传感器(19)，所述第二输入轴(28)连接于第二加载盘(18)和陪试星形传动齿轮箱(8)之间，所述第二加载盘(18)能够与陪试星形传动齿轮箱(8)同步转动。

7.如权利要求6所述的用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，其特征在于：所述第一加载盘(3)与主试星形传动齿轮箱(5)之间、第二加载盘(18)与陪试星形传动齿轮箱(8)之间均连接有扭矩支架(4)。

8.如权利要求2所述的用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，其特征在于：还包括第一支撑架(1)、固定支座(2)，所述第一支撑架(1)内设有轴承并与第一输入轴(27)相连，所述固定支座(2)与第一加载盘(3)转动配合。

9.如权利要求1所述的用于星形传动齿轮箱试验的扭矩加载装置，其特征在于：所述主试星形传动齿轮箱(5)上设有第一输出轴、陪试星形传动齿轮箱(8)上设有第二输出轴，所述第一输出轴和第二输出轴之间设有柔性联轴器(7)，所述第一输出轴和第二输出轴上均连接有轴承及第二支撑架(6)。

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