CN210037202U - 锥齿轮组试验台架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锥齿轮组试验台架，其特征在于，包括安装工位，用于安装锥齿轮组，包括输入端以及输出端；驱动组件，包括驱动件以及第一变速箱；所述驱动件的输出经过第一变速箱从所述输入端传输至所述锥齿轮组；加载组件，包括加载件以及第二变速箱；所述输出端的输出经所述第二变速箱传输至所述加载件；其中，所述第一变速箱具有多个输出轴，所述第二变速箱具有多个输入轴，所述多个输入轴与所述多个输出轴之间的不同配对确定所述输入端与所述输出端的不同空间位置，以配备锥齿轮组的不同试验安装姿态角。上述锥齿轮组试验台架具有通用性高、节约试验设备安装调试时间等优点。

Description

锥齿轮组试验台架

技术领域

本实用新型涉及一种锥齿轮组试验台架。

背景技术

航空发动机传动系统通过中央传动锥齿轮从发动机主轴提取功率，并通过传动杆、转接锥齿轮将动力传递给附件齿轮箱以驱动发动机和飞机附件。中央传动锥齿轮和转接锥齿轮长期运行在高速、重载工况下，因航空发动机对部件重量和结构空间的严格限制，导致锥齿轮单元体在设计时强度裕度小，工作转速范围内容易出现行波振动。所以在设计验证和设计优化过程中需要开展大量的动力学试验(动应力测量、振动频率测量)和印痕试验，以确保锥齿轮组啮合和安全性满足设计要求。为了保证试验结果的可信度及锥齿轮单元体的回油顺畅，一般要求锥齿轮单元体试验时的安装姿态与其在发动机上真实安装姿态保持一致。

航空发动机设计单位一般同时设计(研制)多个型号(包括不同型号的核心机、验证机、型号机等)，不同型号的发动机的附件传动系统会有不同的安装姿态要求。同时、不同型号因设计需要，转速高的被试齿轮箱传递扭矩小、转速低的扭矩大，因试验台资源紧张，不同安装姿态试验件会频繁穿插安排在同一试验台进行试验；若试验台设计缺乏对不同型号锥齿轮试验件的通用性考虑，开展不同型号试验件的试验时，设备改造费用高、安装调试(设备停机)时间长。

现有航空发动机锥齿轮试验台一般根据试验锥齿轮的安装姿态确定试验器驱动端和加载端的空间位置，更换不同型号试验件后需要调整试验器驱动端和加载端的相对位置。航空发动机锥齿轮试验功率高达五百千瓦以上，转速超过两万转每分钟。电机和变速箱比较笨重，且对中精度要求高，经常性的调整试验台机械结构会大大增加试验准备的人力和时间成本，设备停机时间长，利用率低，甚至无法满足项目研制节点的要求。

不同型号航空发动机锥齿轮试验件的安装姿态不同，在更换试验件时，需要调整试验台驱动端和加载端的空间位置以匹配试验件安装姿态要求。试验台机械结构空间位置的调整增加试验时间和人力成本，降低试验效率。为了减少试验前设备调整、调试时间，提高设备利用率。本领域需要设计一种试验台架，驱动端和加载端空间位置固定的条件下，既可开展多种不同安装姿态要求的锥齿轮组试验件的试验。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种锥齿轮组试验台架。

根据本实用新型一方面的一种锥齿轮组试验台架，包括安装工位，用于安装锥齿轮组，包括输入端以及输出端；驱动组件，包括驱动件以及第一变速箱；所述驱动件的输出经过第一变速箱从所述输入端传输至所述锥齿轮组；加载组件，包括加载件以及第二变速箱；所述输出端的输出经所述第二变速箱传输至所述加载件；其中，所述第一变速箱具有多个输出轴，所述第二变速箱具有多个输入轴，所述多个输出轴的任一个可与所述输入端连接并由此确定所述输入端的空间位置，所述多个输入轴的任一个可与所述输出端连接并由此确定所述输出端的空间位置，所述输入端的轴线与所述输出端的轴线共同限定安装姿态平面，所述安装姿态平面与水平面的夹角为锥齿轮组的安装姿态角，所述多个输入轴与所述多个输出轴之间的不同配对确定所述输入端与所述输出端的不同空间位置，以配备锥齿轮组的不同试验安装姿态角。

在所述试验台架的一个或多个实施例中，所述第一变速箱的输入轴与所述驱动件以及所述第一变速箱的输出轴与所述输入端分别通过第一联轴器、第二联轴器连接。

在所述试验台架的一个或多个实施例中，所述输入端与第一变速箱之间还设置有轴向力加载装置，其一端连接所述输入端或第一变速箱的输出轴，另一端连接所述第二联轴器。

在所述试验台架的一个或多个实施例中，所述第二变速箱的输入轴与所述输出端以及所述第二变速箱的输出轴与所述加载件分别通过第三联轴器、第四联轴器连接。

在所述试验台架的一个或多个实施例中，所述加载件与第二变速箱之间还设置有测扭计，其一端连接所述加载件或第二变速箱的输出轴，另一端连接所述第四联轴器。

在所述试验台架的一个或多个实施例中，所述试验台架还包括安装于地面上地轨平台，以及安装于所述地轨平台的台面的驱动端平台、安装工位平台以及加载端平台；所述驱动端平台的台面安装有所述驱动件以及第一变速箱，所述安装工位平台的台面安装有所述安装工位，所述加载端平台的台面安装有所述加载件以及所述第二变速箱。

在所述试验台架的一个或多个实施例中，所述试验台架还包括减震垫，所述地轨平台通过所述减震垫固定于试验场地的地面。

在所述试验台架的一个或多个实施例中，所述驱动件以及所述加载件均为电机。

在所述试验台架的一个或多个实施例中，所述驱动件的电机为电动机，所述加载件的电机为发电机，所述加载件产生的电能通过逆变器输送至驱动件，构成电功率封闭式试验台。

在所述试验台架的一个或多个实施例中，所述锥齿轮组为航空发动机用锥齿轮组。

本实用新型的进步效果包括下列之一或组合：

1.试验台架通用性高，能在不移动驱动/加载组件的情况下试验多种型号及安装姿态的锥齿轮。节省大量的机械设备分解、安装、调试时间以及设备改造费用，提高试验效率；

2.试验台架采用电功率封闭结构，试验运行时电功率消耗仅用于补偿系统机械摩擦所消耗的能量，大大减少试验用电量，节能环保。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制，其中：

图1为根据一个或多个实施例的锥齿轮组试验台架的结构示意图；

图2为根据一个或多个实施例的第一变速箱的输出轴以及第二变速箱的输入轴的空间位置的示意图；

图3A至图3C根据图2的第一变速箱以及第二变速箱配备锥齿轮组的不同的试验安装姿态角的示意图。

图4为根据图1的试验台架的电功率封闭示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本实用新型的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

另外，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本实用新型保护范围的限制。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

下述实施例中，锥齿轮组均以航空发动机用锥齿轮组，但不以此为限。

如图1所示，锥齿轮组试验台架包括安装工位100，驱动组件200以及加载组件300。其中，安装工位100用于安装锥齿轮组6，包括输入端101以及输出端102。驱动组件200包括驱动件1以及第一变速箱3；驱动件1的输出经过第一变速箱3从输入端101传输至锥齿轮组6。加载组件300包括包括加载件11以及第二变速箱8；输出端102的输出经第二变速箱8传输至加载件11。具体地，驱动件1以及加载件11可以是均为电机，参考图4，驱动件1的电机M1可以为电动机，加载件11的电机M2可以为发电机，作为加载件11的发电机M2产生的电能通过逆变器输送至作为驱动件1的电动机M1，构成电功率封闭式试验台，而另外的电能从电网获取。试验实际消耗的电能主要补偿系统摩擦生热的能量损失，其功率一般只有开式试验台的15％左右，所以电功率封闭试验台能够大大的减少试验用电，节能环保。可以理解到，也可以采用其它形式的驱动件以及加载件以及功率封闭或开式试验台架，不以图1以及图4所示的驱动件为电动机，加载件为发动机并采用电功率封闭的形式为限。

参考图2，以及图3A至图3B，实现驱动端和加载端空间位置固定的条件下，可开展多种不同安装姿态要求的锥齿轮组试验件的结构可以是，第一变速箱3具有三个输出轴31、32、33，第二变速箱8具有三个输入轴81、82、83，三个输出轴31、32、33的任一个可与输入端101连接并由此确定输入端101的空间位置，三个输入轴81、82、83的任一个可与输出端102连接并由此确定输出端102的空间位置，输入端101的轴线与输出端102的轴线共同限定安装姿态平面，安装姿态平面与水平面的夹角为锥齿轮组的安装姿态角，三个输入轴31、32、33与三个输出轴之间81、82、83的不同配对确定输入端101与输出端102的不同空间位置，以配备锥齿轮组的不同试验安装姿态角，满足不同安装姿态要求。

参考图3A所示，当需要试验的安装姿态与水平面平行的安装姿态，即试验安装姿态角为0°时，第一变速箱3的输出轴31与输入端101连接并由此确定输入端101的空间位置，第二变速箱8的输入轴81与输出端102连接并由此确定输出端102的空间位置，此时由输入端101的轴线L1与输出端102的轴线L2共同限定试验安装姿态平面与水平面平行，即实现了安装姿态角满足试验安装姿态角为0°的要求。

同理地，参考图3C所示，当需要试验的安装姿态与水平面垂直的安装姿态，即试验安装姿态角为90°时，第一变速箱3的输出轴33与输入端101连接并由此确定输入端101的空间位置，第二变速箱8的输入轴83与输出端102连接并由此确定输出端102的空间位置，此时由输入端101的轴线L1与输出端102的轴线L2共同限定试验安装姿态平面与水平面垂直，即实现了安装姿态角满足试验安装姿态角为90°的要求。

同理地，参考图3B所示，当需要试验的安装姿态与水平面呈介于平行与垂直的安装姿态，即试验安装姿态角为锐角时，第一变速箱3的输出轴32与输入端101连接并由此确定输入端101的空间位置，第二变速箱8的输入轴82与输出端102连接并由此确定输出端102的空间位置，此时由输入端101的轴线L1与输出端102的轴线L2共同限定试验安装姿态平面与水平面垂直，即实现了安装姿态角满足试验安装姿态角为锐角的要求。

承上可知，采用上述结构的锥齿轮组试验台架的有益效果在于，试验台架通用性高，能在不移动驱动/加载组件的情况下试验多种型号及安装姿态的锥齿轮。节省大量的机械设备分解、安装、调试时间以及设备改造费用，提高试验效率。

可以理解到，第一变速箱3的输出轴的数目以及第二变速箱8的输入轴的数目可以不以上述实施例介绍的三个为限，还可以是其它数目，根据实际试验需要的安装姿态角调整，例如若只需要测量水平以及垂直两种情况，那么可以第一变速箱3只设置两个输出轴31、33，第二变速箱8只设置两个输入轴81、83。另外，在上述实施例中，第一变速箱3为增速箱，第二变速箱8为减速箱，输入端101的轴线L1与输出端102的轴线L2始终垂直，即试验锥齿轮组正交锥齿轮组，但不以此为限，也可以应用于非正交锥齿轮组的不同安装姿态的试验。

继续参考图1，在一个或多个实施例中，试验件6与驱动件1之间的具体结构还可以是，第一变速箱3的输入轴与驱动件1以及第一变速箱3的输出轴与输入端101分别通过第一联轴器2、第二联轴器4连接。输入端101与第一变速箱3之间还设置有轴向力加载装置5，其一端连接输入端101，另一端连接第二联轴器4，可以理解到，轴向力加载装置5也可以设置为一端连接第一变速箱3的输出轴，另一端连接第二联轴器4，第二联轴器4连接输入端101。设置轴向力加载装置可以为试验件6提供轴向力模拟。试验件6与加载件11之间的具体结构还可以是，第二变速箱8的输入轴与输出端102以及第二变速箱8的输出轴与加载件11分别通过第三联轴器7、第四联轴器9连接。加载件11与第二变速箱8之间还设置有测扭计10，以实时测量加载扭矩，测扭计10一端连接加载件11另一端连接第四联轴器9。可以理解到，也可以是测扭计10的一端连接第二变速箱8的输出轴，另一端连接第四联轴器9，第四连接轴器9连接加载件11。试验时，驱动件1为转速控制，用作电动机，为供试验台架的动力源，加载件11为转矩控制控制电机，用作发电机，为试验台架的加载器。

继续参考图1，试验台架的具体结构还可以包括安装于地面上地轨平台12，以及安装于地轨平台12的台面的驱动端平台15、安装工位平台14以及加载端平台13；驱动端平台15的台面安装有驱动件1以及第一变速箱3，安装工位平台14的台面安装有安装工位100，加载端平台13的台面安装有加载件11以及第二变速箱8。进一步地，试验台架还可以包括减震垫16，地轨平台12通过减震垫16固定于试验场地的地面，以缓冲试验台架对地面的振动。

综上所述，采用以上的锥齿轮组的试验台架的优点包括以下之一或组合：

1.试验台架通用性高，能在不移动驱动/加载组件的情况下试验多种型号及安装姿态的锥齿轮。节省大量的机械设备分解、安装、调试时间以及设备改造费用，提高试验效率；

2.试验台架采用电功率封闭结构，试验运行时电功率消耗仅用于补偿系统机械摩擦所消耗的能量，大大减少试验用电量，节能环保。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种锥齿轮组试验台架，其特征在于，包括

安装工位，用于安装锥齿轮组，包括输入端以及输出端；

驱动组件，包括驱动件以及第一变速箱；所述驱动件的输出经过第一变速箱从所述输入端传输至所述锥齿轮组；

加载组件，包括加载件以及第二变速箱；所述输出端的输出经所述第二变速箱传输至所述加载件；

其中，所述第一变速箱具有多个输出轴，所述第二变速箱具有多个输入轴，所述多个输出轴的任一个可与所述输入端连接并由此确定所述输入端的空间位置，所述多个输入轴的任一个可与所述输出端连接并由此确定所述输出端的空间位置，所述输入端的轴线与所述输出端的轴线共同限定安装姿态平面，所述安装姿态平面与水平面的夹角为锥齿轮组的安装姿态角，所述多个输入轴与所述多个输出轴之间的不同配对确定所述输入端与所述输出端的不同空间位置，以配备锥齿轮组的不同试验安装姿态角。

2.如权利要求1所述的试验台架，其特征在于，所述第一变速箱的输入轴与所述驱动件以及所述第一变速箱的输出轴与所述输入端分别通过第一联轴器、第二联轴器连接。

3.如权利要求2所述的试验台架，其特征在于，所述输入端与第一变速箱之间还设置有轴向力加载装置，其一端连接所述输入端或第一变速箱的输出轴，另一端连接所述第二联轴器。

4.如权利要求2所述的试验台架，其特征在于，所述第二变速箱的输入轴与所述输出端以及所述第二变速箱的输出轴与所述加载件分别通过第三联轴器、第四联轴器连接。

5.如权利要求4所述的试验台架，其特征在于，所述加载件与第二变速箱之间还设置有测扭计，其一端连接所述加载件或第二变速箱的输出轴，另一端连接所述第四联轴器。

6.如权利要求1所述的试验台架，其特征在于，还包括安装于地面上地轨平台，以及安装于所述地轨平台的台面的驱动端平台、安装工位平台以及加载端平台；所述驱动端平台的台面安装有所述驱动件以及第一变速箱，所述安装工位平台的台面安装有所述安装工位，所述加载端平台的台面安装有所述加载件以及所述第二变速箱。

7.如权利要求6所述的试验台架，其特征在于，所述试验台架还包括减震垫，所述地轨平台通过所述减震垫固定于试验场地的地面。

8.如权利要求1所述的试验台架，其特征在于，所述驱动件以及所述加载件均为电机。

9.如权利要求8所述的试验台架，其特征在于，所述驱动件的电机为电动机，所述加载件的电机为发电机，所述加载件产生的电能通过逆变器输送至驱动件，构成电功率封闭式试验台。

10.如权利要求1-9任意一项所述的试验台架，其特征在于，所述锥齿轮组为航空发动机用锥齿轮组。

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