CN115524514A - 一种音轮的高转速测试平台及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装备制造领域，尤其涉及一种音轮的高转速测试平台；包括机架和通过平台安装螺栓安装在机架上的平台板，平台板下部设置有电机输出轴穿出平台板的高速电机，高速电机下方的电机接电柱和导线连接变频器，变频器通过导线连接电源，高速电机的电压：220V，转速区间：1000‑100000r/min，扭矩：0.24N.m，功率：1.5KW，频率：0‑1700Hz，变频器容许输入电压为三相200‑240V，60HZ，输出频率为0.1‑2000Hz，载波频率：1‑15kHz，适用的电机功率：1.5KW，无需传动增速结构即可使高速电机输出1000‑100000r/min的转速，能够配合音轮满足航空发动机转速传感器的性能测试要求。

Description

一种音轮的高转速测试平台及测试方法

技术领域

本发明涉及装备制造领域，尤其涉及一种音轮的高转速测试平台及测试方法。

背景技术

在航空发动机领域，对控制系统的可靠性有着极高的要求，转速传感器作为控制系统的一个重要组成部分，同样有着严格的技术指标要求，为了提高转速传感器的可靠性、寿命，不但需要设计手段的提高、制造工艺的进步，还需要对转速传感器进行真实试验模拟，模拟试验需要用到转速源及模拟航空发动机转轮的音轮和用于试验的转速传感器。

目前音轮的转速测试平台大多都是采用伺服电机作为转速源，还会配合一些其他参数如桨距和相角等参数的模拟测试，然而此类测试平台，转速低一般在30000r/min以内，仅仅能满足部分转速传感器的测试，然而航空发动机上部分转轮的转速是高于30000r/min的，有的甚至要达到100000r/min，因此此类测试平台无法满足航空发动机转速传感器的测试性能要求，为了提高转速，目前是通过伺服电机配合齿轮传动增速的方式提高输出转速，然而多级增速后，转轴不稳定，很容易出现离心飞出和断轴的情况，且多级增速后的转速也会出现误差，因此也无法准确的反馈转速传感器的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种音轮的高转速测试平台及测试方法，采用输出频率为0.1-2000HZ的变频器配合高速电机输出1000-100000r/min的转速，无需传动增速结构，转动稳定性及精度高，能够配合音轮满足航空发动机转速传感器的性能测试要求。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种音轮的高转速测试平台，包括机架和通过平台安装螺栓安装在机架上的平台板，所述平台板下部设置有电机输出轴穿出平台板的高速电机，所述高速电机下方的电机接电柱和导线连接变频器，变频器通过导线连接电源，高速电机的电压：220V，转速区间：1000-100000r/min，扭矩：0.24N.m，功率：1.5KW，频率：0-1700Hz，变频器容许输入电压为三相200-240V，60HZ，输出频率为0.1-2000Hz，载波频率：1-15kHz，适用的电机功率：1.5KW。

通过特定输出频率的变频器配合高速电机的设计，可以给高速电机输出1666Hz的频率，使高速电机达到100000r/min的转速，无需传动增速结构，转动稳定性及精度高，能够配合音轮满足航空发动机转速传感器的性能测试要求。

优选的，所述高速电机穿过平台板，平台板的上表面和下表面设置有与高速电机套接的上抱夹和下抱夹，上抱夹和下抱夹上均开设有与高速电机壳体侧面开设的安装螺孔对接的安装孔，并通过安装螺栓将穿过安装孔与安装螺孔螺纹套接实现高速电机与上抱夹或下抱夹的锁紧。

采用上抱夹和下抱夹对高速电机的上部及下部进行锁紧，如此可以确保高速电机在高速转动的过程中不会出现振动及晃动，进而确保转速源的稳定性。

优选的，上抱夹的下部为上法兰盘，下抱夹的上部为下法兰盘，且两个法兰盘通过同一组螺栓锁紧在平台板上。

上下抱夹采用法兰盘锁紧在平台板上，且上下法兰盘通过同一组螺栓进行锁紧，如此可以使上下抱夹和平台板更好的成为一个稳定的整体。

优选的，所述高速电机的外壳内设置有冷却水道，且高速电机下方设置有与外壳内的冷却水道连通的进水口和出水口连通，机架的外侧设置有水箱，水箱的侧面设置有水箱接口，且水箱接口与其内的水泵通过管道连接，进水口和出水口通过管道与不同的水箱接口连通。

对高速电机的外壳设置冷却水道，配合水箱、管道和水泵可以对运行状态的高速电机进行实时的降温。

优选的，所述平台板的下方设置有用于感测平台板振动幅度并进行超限报警的振动超限保护器，且振动超限保护器的超限信号用于控制变频器和高速电机的停止运作，振动超限保护器的频率响应：10-1000Hz，自振频率：10Hz，测量范围：振动烈度0-20mm/min 。

振动超限保护器的设计，可以实时的监测高速转动源负载音轮转动时的所产生的振动情况，如出现动平衡偏差（转轴出现细微离心）时，则会加剧振动幅度，超限振动保护器则是测量振动幅度，并设定阈值，在振动幅度达到阈值时停止高速电机的转动，如此可以避免在测试过程中出现断轴及音轮飞出的情况。

优选的，振动超限保护器的外形尺寸为：Ø35×75mm，且平台板上开设有用于螺纹安装振动超限保护器和转速传感器的螺纹孔。

平台板上开设的螺纹孔，可以配合音轮的尺寸在不同位置安装转速传感器及超限振动保护器。

优选的，所述平台板上通过合页安装有防护罩，所述防护罩的前侧安装有提手及护罩锁紧块，护罩锁紧块通过螺栓锁紧在平台板上。

防护罩的设计，在测试过程中，通过螺栓将护罩锁紧块锁紧在平台板上，如此可以配合合页使防护罩盖紧，如此在出现意外情况（断轴和音轮飞出）的情况下可以起到防护作用。

本发明的另一种技术方案为：一种音轮的高转速测试平台的转速传感器性能测试方法，包括如下步骤：

步骤一，先将平台板安装到机架上，然后安装高速电机、变频器、超限振动保护器，并将高速电机与水箱通过管道连通；

步骤二、将音轮安装到高速电机的电机输出轴上，然后再根据音轮的位置安装好待测的转速传感器；

步骤三、连通电源，并调节好变频器的输出频率为1666Hz，使高速电机以100000r/min的转速带动音轮转动，同时使水箱内的水泵运作，往高速电机的进水口送入冷却水并从出水口回流到水箱内；

步骤四、使高速电机运作2-3min，得到转速传感器的读数，然后将转速传感器得到总转速除以高速电机的运作时间，进而得到转速传感器测量的转速信息，将测量的转速信息与高速电机的转速进行比对，进而得到转速传感器对高速转动的音轮的转速感应的性能。

采用高转速源驱动音轮高速转动，配合固定安装的转速传感器，可以通过转速传感器测量音轮的转速，然后再将测量的转速与高速电机输出的转速进行比对，如果相差不大（在3%以内），则可以认定转送传感器的转速测量性能良好，反之则证明转速传感器对高速转动的转速测量不精准。

优选的，在平台板安装到机架上时，需要先测量平台板的上下表面的平面度和上下表面的平行度 ，确保平台板的平面度和上下表面的平行度均小于0.05mm。

平台板的上下表面的平面度和平行度，可以用于确保安装后的高速电机的输出轴处于竖直状态，进而可以确保转动过程中更为稳定，减少离心振动的概率。

附图说明

图1为一种音轮的高转速测试平台正向的立体示意图。

图2为一种音轮的高转速测试平台反向的立体示意图。

图3为去掉防护罩和水箱后的测试平台的立体示意图。

图4为平台板、高速电机和振动超限保护器的立体示意图。

图5为高速电机和上下抱夹的立体示意图。

图6为高速电机与下抱夹的立体示意图。

图7为图1中A的局部放大图。

图中所示文字标注表示为：1、机架；2、平台板；3、平台安装螺栓；4、合页；5、高速电机；6、电机输出轴；7、上抱夹；8、下抱夹；9、安装孔；10、电机接电柱；11、进水口；12、出水口；13、水箱；14、水箱接口；15、防护罩；16、护罩锁紧块；18、振动超限保护器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种音轮的高转速测试平台，包括机架1和通过平台安装螺栓3安装在机架1上的平台板2，平台板2的上表面和下表面设置有与高速电机5套接的上抱夹7和下抱夹8，上抱夹7和下抱夹8上均开设有与高速电机5壳体侧面开设的安装螺孔对接的安装孔9，并通过安装螺栓将穿过安装孔与安装螺孔螺纹套接实现高速电机与上抱夹7或下抱夹8的锁紧，上抱夹7的下部为上法兰盘，下抱夹8的上部为下法兰盘，且两个法兰盘通过同一组螺栓锁紧在平台板上；所述高速电机5下方的电机接电柱10和导线连接变频器，变频器通过导线连接电源，高速电机5的电压：220V，转速区间：1000-100000r/min，扭矩：0.24N.m，功率：1.5KW，频率：0-1700Hz，变频器容许输入电压为三相200-240V，60HZ，输出频率为0.1-2000Hz，载波频率：1-15kHz，适用的电机功率：1.5KW，所述高速电机5的外壳内设置有冷却水道，且高速电机5下方设置有与外壳内的冷却水道连通的进水口11和出水口12连通，机架1的外侧设置有水箱13，水箱13的侧面设置有水箱接口14，且水箱接口14与其内的水泵通过管道连接，进水口11和出水口12通过管道与不同的水箱接口14连通，平台板2上开设有用于螺纹安装转速传感器的螺纹孔，所述平台板2上通过合页4安装有防护罩15，所述防护罩15的前侧安装有提手及护罩锁紧块16，护罩锁紧块16通过螺栓锁紧在平台板2上。

采用上述高转速测试平台进行的转速传感器性能测试方法，包括如下步骤：

步骤一，先测量平台板2的上下表面的平面度和上下表面的平行度 ，确保平台板2的平面度和上下表面的平行度均小于0.05mm，将测量合格的平台板2安装到机架1上

步骤二，将高速电机5先与下抱夹8套接，然后通过锁紧螺栓从安装孔9螺纹插入到高速电机5的外壳内，实现下抱夹8与高速电机5的锁紧，然后将高速电机5的上部穿过平台板，然后将上抱夹7与高速电机5套接，并通过锁紧螺栓从安装孔9螺纹插入到高速电机5的外壳内实现下抱夹7与高速电机5的锁紧，然后通过同一组穿过平台板的螺栓将上抱夹7和下抱夹8锁紧并将二者均锁紧在平台板2上，完成高速电机的安装，并将高速电机5的进水口10和出水口11与水箱13的水箱接口14通过管道连通；电机接电柱与变频器通过导线电性连通；

步骤三、将音轮安装到高速电机5的电机输出轴6上，然后再根据音轮的位置安装好待测的转速传感器；之后盖上防护罩15，并通过螺栓将护罩锁紧块锁紧在平台板2上；

步骤四、连通电源，并调节好变频器的输出频率为1666Hz，记录输出频率为1666Hz的时间，使高速电机以100000r/min的转速带动音轮转动，同时使水箱内的水泵运作，往高速电机的进水口送入冷却水并从出水口回流到水箱内；

步骤四、使高速电机在变频器输出频率为1666Hz状态下运作2-3min，得到转速传感器在100000r/min运作时间内的读数，然后将转速传感器得到总转速除以高速电机的运作时间，进而得到转速传感器测量的转速信息，将测量的转速信息与高速电机的转速进行比对，进而得到转速传感器对高速转动的音轮的转速感应的性能，如测量的转速在97000-103000r/min，则证明转速传感器测速性能良好，反之则证明

转速传感器测速性能不合格。

实施例2

相比实施例1，本实施例在平台板2的下方设置有用于感测平台板2振动幅度并进行超限报警的振动超限保护器18，且振动超限保护器18的超限信号用于控制变频器和高速电机5的停止运作，振动超限保护器18的频率响应：10-1000Hz，自振频率：10Hz，测量范围：振动烈度0-20mm/min ，振动超限保护器18的外形尺寸为：Ø35×75mm，螺纹套接的方式与平台板2上开设的螺纹孔配合实现安装。

本实施例的高速转动平台用于转速传感器的转速测量性能试验的具体步骤与实施例1基本相同，仅仅增加了振动超限保护器18的安装，设置振动超限保护器18发出反馈信号的振动烈度阈值，并将产生阈值的信号用于控制高速电机5的关闭，相比实施例1，更具安全性，可以避免因安装问题导致电机输出轴5与音轮之间出现偏心的情况而产生的意外故障，电机输出轴6与音轮之间出现偏差，则会出现高速的离心转动，产生较大的离心力，会引起平台板的剧烈振动，通过振动超限保护器18进行振动烈度测量并产生报警信号后控制高速电机停止转动，如此可以避免音轮飞出或者电机输出轴6断裂的情况，使整个测量更具有安全性，也能够降低电机输出轴6与音轮的损耗。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种音轮的高转速测试平台，包括机架和通过平台安装螺栓安装在机架上的平台板，其特征在于，所述平台板下部设置有电机输出轴穿出平台板的高速电机，所述高速电机下方的电机接电柱和导线连接变频器，变频器通过导线连接电源，高速电机的电压：220V，转速区间：1000-100000r/min，扭矩：0.24N.m，功率：1.5KW，频率：0-1700Hz，变频器容许输入电压为三相200-240V，60HZ，输出频率为0.1-2000Hz，载波频率：1-15kHz，适用的电机功率：1.5KW。

2.根据权利要求1所述一种音轮的高转速测试平台，其特征在于，所述高速电机穿过平台板，平台板的上表面和下表面设置有与高速电机套接的上抱夹和下抱夹，上抱夹和下抱夹上均开设有与高速电机壳体侧面开设的安装螺孔对接的安装孔，并通过安装螺栓将穿过安装孔与安装螺孔螺纹套接实现高速电机与上抱夹或下抱夹的锁紧。

3.根据权利要求2所述一种音轮的高转速测试平台，其特征在于，上抱夹的下部为上法兰盘，下抱夹的上部为下法兰盘，且两个法兰盘通过同一组螺栓锁紧在平台板上。

4.根据权利要求3所述一种音轮的高转速测试平台，其特征在于，所述高速电机的外壳内设置有冷却水道，且高速电机下方设置有与外壳内的冷却水道连通的进水口和出水口连通，机架的外侧设置有水箱，水箱的侧面设置有水箱接口，且水箱接口与其内的水泵通过管道连接，进水口和出水口通过管道与不同的水箱接口连通。

5.根据权利要求4所述一种音轮的高转速测试平台，其特征在于，所述平台板的下方设置有用于感测平台板振动幅度并进行超限报警的振动超限保护器，且振动超限保护器的超限信号用于控制变频器和高速电机的停止运作。

6.根据权利要求5所述一种音轮的高转速测试平台，其特征在于，振动超限保护器的频率响应：10-1000Hz，自振频率：10Hz，测量范围：振动烈度0-20mm/min 。

7.根据权利要求6所述一种音轮的高转速测试平台及测试方法，其特征在于，振动超限保护器的外形尺寸为：Ø35×75mm，且平台板2上开设有用于螺纹安装振动超限保护器和转速传感器的螺纹孔。

8.根据权利要求1-7任一项所述一种音轮的高转速测试平台及测试方法，其特征在于，所述平台板上通过合页安装有防护罩，所述防护罩的前侧安装有提手及护罩锁紧块，护罩锁紧块通过螺栓锁紧在平台板上。

9.采用权利要求8所述一种音轮的高转速测试平台的转速传感器性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，先将平台板安装到机架上，然后安装高速电机、变频器、超限振动保护器，并将高速电机与水箱通过管道连通；

步骤二、将音轮安装到高速电机的电机输出轴上，然后再根据音轮的位置安装好待测的转速传感器；

步骤三、连通电源，并调节好变频器的输出频率为1666Hz，使高速电机以100000r/min的转速带动音轮转动，同时使水箱内的水泵运作，往高速电机的进水口送入冷却水并从出水口回流到水箱内；

步骤四、使高速电机运作2-3min，得到转速传感器的读数，然后将转速传感器得到总转速除以高速电机的运作时间，进而得到转速传感器测量的转速信息，将测量的转速信息与高速电机的转速进行比对，进而得到转速传感器对高速转动的音轮的转速感应的性能。

10.根据权利要求9所述一种音轮的高转速测试平台的转速传感器性能测试方法，其特征在于，在平台板安装到机架上时，需要先测量平台板的上下表面的平面度和上下表面的平行度 ，确保平台板的平面度和上下表面的平行度均小于0.05mm。

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