FR3080452A1 - METHOD FOR MONITORING A SPEED REDUCER - Google Patents
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Abstract
L'invention décrit un procédé de surveillance de l'état de trains d'engrenages (10) épicycloïdaux de relais d'accessoires ou de réducteurs de vitesse de moteurs d'aéronefs, comprenant une étape de mesure en continu pendant la rotation du train d'engrenages (10) d'une résistance électrique entre au moins une paire d'éléments conducteurs du train d'engrenages (10), et une étape de détermination, par analyse de la résistance électrique mesurée, d'au moins une information relative à la qualité de contact des éléments conducteurs situés entre les points de mesure. L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un tel procédé, et un dispositif de surveillance de l'état de trains épicycloïdaux (10) adapté pour mettre en œuvre ce procédé.The invention discloses a method of monitoring the condition of epicyclic gear trains (10) of accessory relays or aircraft engine speed reducers, comprising a step of continuously measuring during the rotation of the gear train. gears (10) of an electrical resistance between at least one pair of conductive elements of the gear train (10), and a step of determining, by analysis of the measured electrical resistance, at least one information relating to the contact quality of the conducting elements located between the measuring points. The invention also relates to a computer program product comprising code instructions for the execution of such a method, and an epicyclic gear state monitoring device (10) adapted to implement this method.
Description
PROCEDE DE SURVEILLANCE D'UN REDUCTEUR DE VITESSEMETHOD FOR MONITORING A SPEED REDUCER
DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEURGENERAL TECHNICAL AREA AND PRIOR ART
L'invention concerne le domaine de la surveillance d'engrenages, tels que des trains épicycloïdaux utilisés dans les relais d'accessoires ou les réducteurs de vitesse sur certains turboréacteurs à fort taux de dilution.The invention relates to the field of monitoring gears, such as planetary gears used in accessory relays or speed reducers on certain turbojets with high dilution rate.
Dans un turboréacteur à double flux, seule une partie de l'air entrant, appelée flux chaud, passe dans le compresseur, la chambre de combustion puis la turbine pour être éjectée dans la tuyère. La deuxième partie, appelée flux froid, est comprimée par la soufflante puis contourne la partie chaude avant d'être éjectée dans la tuyère. Le taux de dilution est le rapport entre la quantité de flux froid et celle de flux chaud. Un taux de dilution élevé permet de réduire la consommation du moteur, mais conduit à des dimensions de soufflante élevées. La vitesse de rotation de la soufflante est alors limitée, et restreint d'autant celle du compresseur et de la turbine basse pression.In a turbofan engine, only part of the incoming air, called hot flow, passes through the compressor, the combustion chamber and then the turbine to be ejected into the nozzle. The second part, called cold flow, is compressed by the blower then bypasses the hot part before being ejected into the nozzle. The dilution rate is the ratio between the quantity of cold flow and that of hot flow. A high dilution rate makes it possible to reduce the consumption of the engine, but leads to large fan dimensions. The speed of rotation of the blower is then limited, and all the more that of the compressor and of the low pressure turbine.
Ainsi, dans des turboréacteurs à fort taux de dilution, un réducteur de vitesse peut être utilisé afin de dissocier la vitesse de rotation de la soufflante avec celle de l'arbre de rotation du corps basse pression par lequel la soufflante est entraînée. Cela permet notamment de réduire la vitesse de rotation des pales de la soufflante par rapport à celle des compresseurs basse pression, et ainsi d'optimiser leurs efficacités respectives et donc d'améliorer le rendement de propulsion.Thus, in turbojet engines with a high dilution rate, a speed reducer can be used in order to dissociate the speed of rotation of the fan with that of the rotation shaft of the low pressure body by which the fan is driven. This makes it possible in particular to reduce the speed of rotation of the blades of the fan compared to that of the low pressure compressors, and thus to optimize their respective efficiencies and therefore to improve the propulsion efficiency.
Ces réducteurs de vitesses comprennent en général des trains d'engrenages de type épicycloïdal, qui permettent de grands rapports de réduction entre la vitesse angulaire d'entrée et de sortie, pour un encombrement et un poids réduit.These speed reducers generally include gear trains of the epicyclic type, which allow large reduction ratios between the angular speed of entry and exit, for space and reduced weight.
Le réducteur de vitesse est une pièce très fortement chargée, notamment lors des phases de décollage et de montées de fort régime moteur. Son rendement doit être maintenu à des niveaux très élevés afin de minimiser les dissipations thermiques. La surveillance de l'état d'usure du réducteur de vitesse est donc essentielle.The speed reducer is a very heavily loaded part, especially during take-off and ascents of high engine speed. Its performance must be maintained at very high levels in order to minimize heat dissipation. Monitoring the state of wear of the speed reducer is therefore essential.
Un des principaux modes d'usure d'un réducteur de vitesse est l'usure des dents des roues qui composent son train d'engrenages. Cette usure peut par exemple, notamment dans le cas où les dents ont été traitées par cémentation ou par trempe, se présenter sous la forme d'écaillage. L'écaillage est un phénomène initié par des défauts (aspérités, particules étrangères, etc.) générant des fissures, qui progressent jusqu'à détacher des morceaux de matière à la surface de la dent concernée.One of the main modes of wear of a speed reducer is the wear of the teeth of the wheels that make up its gear train. This wear can for example, in particular in the case where the teeth have been treated by case hardening or by tempering, be in the form of flaking. Chipping is a phenomenon initiated by defects (roughness, foreign particles, etc.) generating cracks, which progress until loosening pieces of material on the surface of the tooth concerned.
L'usure des dents des roues d'engrenages est un phénomène à surveiller de près, car elle peut conduire rapidement à l'apparition de jeux entre les dents concernées, voire à leur rupture, et donc à la dégradation rapide du rendement mécanique du réducteur de vitesse, dégradation qui peut mettre en danger la sécurité des vols.The wear of the teeth of the gear wheels is a phenomenon to watch closely, because it can quickly lead to the appearance of clearances between the teeth concerned, or even to their rupture, and therefore to the rapid deterioration of the mechanical efficiency of the reducer. speed, degradation which can endanger flight safety.
Les techniques actuelles de surveillance de l'état d'usure du réducteur de vitesse nécessitent des équipements dédiés, tels que des filtres à huile spécifiques au réducteur où sont observées des particules provenant de la dégradation de la surface des dents des roues du train d'engrenages. Néanmoins, la détection d'usure est alors manuelle, ponctuelle et souvent tardive, et manque de précision quant à la localisation et l'état d'usure des dents concernées. De même la visualisation par endoscopie de l'état d'usure des dents est une opération manuelle et ponctuelle.Current techniques for monitoring the state of wear of the speed reducer require dedicated equipment, such as oil filters specific to the reducer where particles are observed coming from the degradation of the surface of the teeth of the train wheels. gears. However, the wear detection is then manual, punctual and often late, and lacks precision as to the location and the state of wear of the teeth concerned. Likewise, visualization by endoscopy of the state of wear of the teeth is a manual and punctual operation.
Il a par ailleurs également déjà été proposé de détecter l'état d'usure des dents des réducteurs de vitesse de façon continue et sans opération manuelle à partir de capteurs à courant de Foucault. Ces capteurs comprennent une bobine générant un champ magnétique, le champ étant modifié en fonction de la distance du capteur à l'objet observé. Néanmoins, cette méthode détermine l'état du défaut au niveau du contact et nécessite donc l'installation d'un grand nombre de capteurs de Foucault sur les dents à surveiller pour parvenir à une résolution suffisante. Par ailleurs, le positionnement des capteurs est complexe de par l'intensité des forces auxquelles sont soumises les dents, qui peut rendre nécessaire l'utilisation de roues supplémentaires dites « de surveillance ». Cette méthode est par conséquent complexe à mettre en place et coûteuse.It has also already been proposed to detect the state of wear of the teeth of the speed reducers continuously and without manual operation using eddy current sensors. These sensors include a coil generating a magnetic field, the field being modified as a function of the distance from the sensor to the object observed. However, this method determines the state of the fault at the contact level and therefore requires the installation of a large number of eddy sensors on the teeth to be monitored to achieve sufficient resolution. Furthermore, the positioning of the sensors is complex due to the intensity of the forces to which the teeth are subjected, which may make it necessary to use additional so-called “monitoring” wheels. This method is therefore complex to set up and expensive.
Il existe donc un besoin pour un dispositif simple et peu coûteux de surveillance de l'état d'usure des dents de réducteurs de vitesse, capable d'effectuer cette surveillance de façon automatique.There is therefore a need for a simple and inexpensive device for monitoring the state of wear of the speed reducers teeth, capable of performing this monitoring automatically.
PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTIONOVERVIEW OF THE INVENTION
Un but général de l'invention est de répondre aux problématiques soulevées par les solutions de surveillance de l'art antérieur afin de faciliter la maintenance du réducteur de vitesse et d'améliorer la sécurité des vols.A general object of the invention is to respond to the problems raised by the monitoring solutions of the prior art in order to facilitate the maintenance of the speed reducer and to improve flight safety.
Notamment, l'un des buts de l'invention est de proposer un procédé simple, robuste et peu coûteux qui permette de surveiller l'état d'un réducteur de vitesse, notamment l'état d'usure des dents des roues d'engrenage le constituant.In particular, one of the aims of the invention is to propose a simple, robust and inexpensive method which makes it possible to monitor the state of a speed reducer, in particular the state of wear of the teeth of the gear wheels. the constituent.
Un autre but est de réaliser cette surveillance de façon automatique, sans aucune opération manuelle.Another object is to carry out this monitoring automatically, without any manual operation.
Un autre objectif de l'invention est de permettre une maintenance préventive du réducteur de vitesse.Another objective of the invention is to allow preventive maintenance of the speed reducer.
L'invention peut également être utilisée dans le but par exemple de déterminer la qualité du liquide de lubrification du réducteur de vitesse, ou encore la fin du rodage de l'engrenage qu'elle équipe.The invention can also be used for the purpose for example of determining the quality of the lubricating liquid of the speed reducer, or even the end of running in of the gear which it equips.
Selon un premier aspect, l'invention décrit un procédé de surveillance de l'état de trains d'engrenages épicycloïdaux de relais d'accessoires ou de réducteurs de vitesse de moteurs d'aéronefs, comprenant :According to a first aspect, the invention describes a method for monitoring the state of epicyclic gear trains of accessories relays or speed reducers of aircraft engines, comprising:
- la mesure en continu pendant la rotation du train d'engrenages d'une résistance électrique entre au moins une paire d'éléments conducteurs du train d'engrenages,- the continuous measurement during the rotation of the gear train of an electrical resistance between at least one pair of conductive elements of the gear train,
- la détermination, par analyse de la résistance électrique mesurée, d'au moins une information relative à la qualité de contact des éléments conducteurs situés entre les points de mesure.the determination, by analysis of the electrical resistance measured, of at least one item of information relating to the quality of contact of the conductive elements situated between the measurement points.
Le procédé décrit consiste à effectuer une mesure de résistance électrique entre différents éléments du réducteur de vitesse pour déterminer l'état de surface des dents, et notamment leur écaillage. Cette mesure peut être effectuée de manière automatique et continue tout au long du vol.The method described consists in carrying out a measurement of electrical resistance between different elements of the speed reducer to determine the surface condition of the teeth, and in particular their flaking. This measurement can be carried out automatically and continuously throughout the flight.
Selon un mode de réalisation préféré, un tel procédé peut être avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :According to a preferred embodiment, such a method can be advantageously supplemented by the following characteristics, taken alone or in combination:
- la mesure de la résistance électrique est effectuée par une méthode de mesure quatre pointes à l'aide de pinces Kelvin. Cette méthode est simple, robuste et peu coûteuse, et ne nécessite pas l'installation de capteurs spécifiques. Les informations de mesure sont fiables et représentatives de l'état d'usure des dents de roues d'engrenage.- the measurement of the electrical resistance is carried out by a four-point measurement method using Kelvin forceps. This method is simple, robust and inexpensive, and does not require the installation of specific sensors. The measurement information is reliable and representative of the state of wear of the gear wheel teeth.
- les moyens de prise de mesure de la résistance électrique sont mis en place sur les moyeux des éléments concernés.- the means for measuring the electrical resistance are placed on the hubs of the elements concerned.
- le train d'engrenages épicycloïdal comprend un solaire apte à tourner autour d'un moyeu solaire, une couronne apte à tourner autour d'un moyeu couronne, et des satellites montés sur un porte-satellites apte à tourner autour d'un moyeu portesatellites, et :- the planetary gear train comprises a sun gear capable of turning around a solar hub, a crown gear capable of turning around a crown hub, and satellites mounted on a planet carrier capable of turning around a satellite carrier hub , and:
- une mesure de résistance électrique est effectuée entre le moyeu solaire et le moyeu porte-satellites,- an electrical resistance measurement is carried out between the solar hub and the planet carrier hub,
- une mesure de résistance électrique est effectuée entre le moyeu porte-satellites et le moyeu couronne,- an electrical resistance measurement is made between the planet carrier hub and the crown hub,
- une mesure de résistance électrique est effectuée entre le moyeu solaire et le moyeu couronne.- an electrical resistance measurement is carried out between the solar hub and the crown hub.
- la mesure de résistance est analysée par un moyen de traitement de données, comprenant un moyen de stockage et un moyen de calcul, le moyen de traitement de données étant adapté pour déterminer l'information relative à la qualité de contact des éléments situés entre les points de mesure et pour mémoriser et/ou transmettre cette information. Un tel moyen de traitement de données permet une analyse immédiate et automatique de la mesure.the resistance measurement is analyzed by a data processing means, comprising a storage means and a calculation means, the data processing means being adapted to determine the information relating to the quality of contact of the elements located between the measurement points and to store and / or transmit this information. Such a data processing means allows immediate and automatic analysis of the measurement.
- le moyen de traitement de données comprend un moyen de communication qui génère un signal d'alerte et/ou déclenche un traitement de planification d'opérations de maintenance adaptées. Ce moyen de communication permet d'alerter en temps réel et de manière automatique, dans le but de réaliser un pronostic avant la survenance d'une rupture de dent ou d'un jeu entre les dents qui dégraderait trop le rendement mécanique du réducteur.- The data processing means comprises a communication means which generates an alert signal and / or triggers a planning process for planning suitable maintenance operations. This means of communication makes it possible to alert in real time and automatically, with the aim of achieving a prognosis before the occurrence of a tooth breakage or a play between the teeth which would degrade the mechanical efficiency of the reduction gear too much.
- au moins une donnée caractérisant l'aéronef et/ou les conditions de vol au moment de la mesure est analysée conjointement avec ladite mesure, l'information relative à la qualité de contact étant déterminée en fonction de cette donnée et de la mesure de résistance. La prise en compte de telles données dans l'analyse de la mesure permet de ne pas tenir compte de variations de mesure qui seraient dues à des variations relatives à l'aéronef ou aux conditions de vol et non à la qualité de contact des éléments conducteurs situés entre les points de mesure.at least one datum characterizing the aircraft and / or the flight conditions at the time of the measurement is analyzed jointly with said measurement, the information relating to the quality of contact being determined as a function of this datum and of the resistance measurement . The taking into account of such data in the analysis of the measurement makes it possible to disregard variations in measurement which would be due to variations relating to the aircraft or to the flight conditions and not to the quality of contact of the conducting elements. located between the measurement points.
- un signal de mesure de résistance est comparé à au moins un signal représentatif d'une évolution usuelle de la résistance de contact lors de la rotation du train d'engrenages, l'information relative à la qualité de contact étant déterminée en fonction de cette comparaison. Une telle comparaison permet de prédire l'état d'usure du réducteur de vitesse en fonction d'évolutions usuelles, et ainsi de faciliter sa maintenance.a resistance measurement signal is compared with at least one signal representative of a usual evolution of the contact resistance during the rotation of the gear train, the information relating to the contact quality being determined as a function of this comparison. Such a comparison makes it possible to predict the state of wear of the speed reducer as a function of usual changes, and thus to facilitate its maintenance.
- le moyen de calcul analyse le signal de mesure, détecte au moins l'une des caractéristiques suivantes et en déduit des informations sur la qualité de contact :the calculation means analyzes the measurement signal, detects at least one of the following characteristics and deduces therefrom information on the quality of contact:
- un signal stable dans le temps, caractéristique d'un contact sain entre les dents,- a stable signal over time, characteristic of healthy contact between the teeth,
- un niveau de déformation et d'augmentation de l'amplitude du signal sur au moins une période, caractéristique d'une diminution locale de la surface de contact entre deux dents,- a level of deformation and increase in the amplitude of the signal over at least one period, characteristic of a local decrease in the contact surface between two teeth,
- une diminution soudaine d'amplitude lors d'une période, caractéristique d'un surcouple au niveau de la surface de contact, puis une augmentation de l'amplitude du signal pour toutes les périodes suivantes, caractéristique de déformations plastiques au voisinage du contact,- a sudden decrease in amplitude during a period, characteristic of an overtorque at the level of the contact surface, then an increase in the amplitude of the signal for all the following periods, characteristic of plastic deformations in the vicinity of the contact,
- une augmentation de l'amplitude du signal sur toutes les périodes, caractéristique de la présence d'un liquide de lubrification des dents usagé,- an increase in the amplitude of the signal over all periods, characteristic of the presence of a used tooth lubrication liquid,
- un pic ponctuel d'amplitude, caractéristique de la présence de particules dans le liquide de lubrification,- a point amplitude peak, characteristic of the presence of particles in the lubrication liquid,
- une stabilisation de l'amplitude du signal de mesure, caractéristique de la fin de l'étape de rodage du train d'engrenages.- stabilization of the amplitude of the measurement signal, characteristic of the end of the running-in stage of the gear train.
Selon un deuxième aspect, l'invention porte sur un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d'un procédé de surveillance de l'état d'usure d'un train d'engrenages de type épicycloïdal selon le premier aspect lorsque ce programme est exécuté par un processeur.According to a second aspect, the invention relates to a computer program product comprising code instructions for the execution of a method of monitoring the state of wear of a gear train of epicyclic type according to the first aspect when this program is executed by a processor.
Selon un troisième aspect, l'invention porte sur un dispositif de surveillance de l'état de trains épicycloïdaux, comprenant des moyens de prise de mesure de résistance électrique entre au moins une paire d'éléments conducteurs du train d'engrenages, la mesure étant effectuée en continu pendant la rotation du train, ledit dispositif comportant en outre un moyen de traitement de données adapté pour déterminer, par analyse de la résistance électrique mesurée, au moins une information relative à la qualité de contact des éléments conducteurs situés entre les points de mesure.According to a third aspect, the invention relates to a device for monitoring the state of planetary gear trains, comprising means for measuring the electrical resistance between at least one pair of conductive elements of the gear train, the measurement being carried out continuously during the rotation of the train, said device further comprising a data processing means suitable for determining, by analysis of the electrical resistance measured, at least one item of information relating to the quality of contact of the conductive elements situated between the points of measured.
Un tel dispositif est simple et peu coûteux, permet de surveiller en continu pendant le vol l'état d'usure des dents de réducteurs de vitesse, et ce de façon automatique et sans opération manuelle. Il permet de faciliter la maintenance du réducteur de vitesse et d'améliorer la sécurité des vols.Such a device is simple and inexpensive, allows continuous monitoring during the flight of the state of wear of the speed reducer teeth, and this automatically and without manual operation. It facilitates the maintenance of the speed reducer and improves flight safety.
PRÉSENTATION DES FIGURESPRESENTATION OF THE FIGURES
D’autres aspects, buts et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de ses modes de réalisation, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, qui sera illustrée par les figures suivantes :Other aspects, aims and advantages of the invention will appear on reading the following description of its embodiments, given purely by way of non-limiting illustration, which will be illustrated by the following figures:
- La figure 1 est une vue schématique d'un train d'engrenages de type épicycloïdal tel qu'utilisé dans les réducteurs de vitesse des turboréacteurs.- Figure 1 is a schematic view of a gear train of epicyclic type as used in the speed reducers of turbojets.
- La figure 2a est une vue schématique d'un contact entre les dents de deux roues dentées.- Figure 2a is a schematic view of a contact between the teeth of two toothed wheels.
- La figure 2b est une vue schématique de la zone de contact entre deux éléments présentant des rugosités de surface.- Figure 2b is a schematic view of the contact area between two elements having surface roughness.
- La figure 3 est une vue schématique d'un train d'engrenages de type épicycloïdal, ainsi que d'un dispositif de prise de mesure de résistance installé entre les moyeux de deux éléments, selon un mode de réalisation de l'invention.- Figure 3 is a schematic view of a gear train of the epicyclic type, as well as a resistance measurement device installed between the hubs of two elements, according to one embodiment of the invention.
- La figure 4 est un diagramme schématisant un procédé de surveillance de la qualité de contact d'un réducteur de vitesse selon un mode de réalisation de l'invention.- Figure 4 is a diagram schematically a method of monitoring the quality of contact of a speed reducer according to an embodiment of the invention.
- La figure 5 est un diagramme schématisant une mise en œuvre selon l'invention d'un traitement de la mesure de résistance afin d'analyser la qualité de contact du réducteur de vitesse.- Figure 5 is a diagram showing an implementation according to the invention of a treatment of the resistance measurement in order to analyze the quality of contact of the speed reducer.
- La figure 6 est un graphe illustrant l'allure de trois signaux de mesure de résistance entre trois paires d'éléments du réducteur de vitesse reliés par un contact dent à dent sain, selon un mode de réalisation de l'invention.- Figure 6 is a graph illustrating the shape of three resistance measurement signals between three pairs of elements of the speed reducer connected by a healthy tooth-to-tooth contact, according to an embodiment of the invention.
DESCRIPTION D'UN MODE DE MISE EN ŒUVRE ET DE RÉALISATIONDESCRIPTION OF A MODE OF IMPLEMENTATION AND IMPLEMENTATION
Train d'engrenagesGear train
Dans ce qui suit, on se place dans le cas d'un procédé de surveillance d'un train d'engrenages d'un réducteur de vitesse de moteur d'aéronef.In what follows, we place ourselves in the case of a process for monitoring a gear train of an aircraft engine speed reducer.
Un tel réducteur de vitesse comprend, ainsi qu'illustré sur les figures 1, 2a et 2b, un train d'engrenages de type épicycloïdal 10 relié à l'arbre basse pression et à l'arbre de la soufflante du turboréacteur.Such a speed reducer comprises, as illustrated in FIGS. 1, 2a and 2b, a gear train of epicyclic type 10 connected to the low pressure shaft and to the shaft of the fan of the turbojet engine.
Le train d'engrenages 10 est composé de plusieurs roues dentées 15 tournant autour de moyeux 20, et de châssis métalliques. Une roue 15 dont l'axe du moyeu 20 est fixe est appelée planète, tandis qu'une roue 15 dont l'axe du moyeu 20 est lui-même en rotation autour d'un autre axe est un satellite. Le train d'engrenages 10 de cet exemple comprend deux éléments planétaires et trois satellites :The gear train 10 is composed of several toothed wheels 15 rotating around hubs 20, and of metal frames. A wheel 15 whose axis of the hub 20 is fixed is called a planet, while a wheel 15 whose axis of the hub 20 is itself rotating around another axis is a satellite. The gear train 10 of this example comprises two planetary elements and three satellites:
- le solaire 11 est le planétaire intérieur, il est situé au centre du train d'engrenages 10,- the sun 11 is the inner planet, it is located in the center of the gear train 10,
- la couronne 12 est le planétaire extérieur,the crown 12 is the outer sun gear,
- les satellites 13 engrènent avec les deux planétaires et sont montés sur un châssis appelé porte-satellite 14.the satellites 13 mesh with the two planets and are mounted on a chassis called planet carrier 14.
Tous les éléments peuvent tourner autour de leurs moyeux 20 respectifs : le solaire 11 autour du moyeu solaire 21, la couronne 12 autour du moyeu couronne 22, les satellites autour des moyeux satellites 23, et le porte-satellites autour du moyeu porte-satellites 24.All the elements can rotate around their respective hubs 20: the sun 11 around the solar hub 21, the crown 12 around the crown hub 22, the satellites around the satellite hubs 23, and the planet carrier around the planet carrier hub 24 .
Dans cet exemple de réalisation, le solaire 11 est relié à l'arbre basse pression du turboréacteur, la couronne 12 est reliée à l'arbre de la soufflante, et le porte-satellites est fixe. De nombreuses autres configurations sont bien entendu possibles.In this exemplary embodiment, the solar 11 is connected to the low pressure shaft of the turbojet, the crown 12 is connected to the shaft of the fan, and the planet carrier is fixed. Many other configurations are of course possible.
Les axes de tous les moyeux 20 du train d'engrenages 10 sont sensiblement parallèles entre eux et aux arbres basse pression et de soufflante.The axes of all the hubs 20 of the gear train 10 are substantially parallel to each other and to the low pressure and fan shafts.
Chaque roue 15 comprend un certain nombre de dents 30. Les dents 30 du solaire 11 et des satellites 13 sont orientées vers l'extérieur, tandis que celles de la couronne 12 sont orientées vers l'intérieur. Les dents 30 peuvent avoir subi des traitements de surface tels que des procédés de cémentation et de trempe, afin de les durcir et de d'élargir leur domaine d'élasticité.Each wheel 15 comprises a certain number of teeth 30. The teeth 30 of the sun 11 and of the satellites 13 are oriented towards the outside, while those of the crown 12 are oriented towards the inside. The teeth 30 may have undergone surface treatments such as case hardening and tempering processes, in order to harden them and widen their range of elasticity.
Une dent 30 comprend un sommet 31, qui est une surface sensiblement plane à l'extrémité de la dent 30, un creux 33 qui est la partie à la surface de la roue 15, et un flanc 32 qui relie sommet 31 et creux 33 selon un profil spécifique. Les dimensions des dents 30 des différentes roues 15 sont adaptées pour permettre le fonctionnement du train d'engrenages 10 avec le meilleur rendement possible.A tooth 30 comprises a crown 31, which is a substantially flat surface at the end of the tooth 30, a hollow 33 which is the part on the surface of the wheel 15, and a flank 32 which connects crown 31 and hollow 33 according to a specific profile. The dimensions of the teeth 30 of the different wheels 15 are adapted to allow the operation of the gear train 10 with the best possible efficiency.
Lors de la rotation de l'engrenage, la zone de contact 35 entre deux roues dentées 15 se déplace sur les dents 30 des deux roues 15. Les rugosités 34 de la paire de dents 30 en contact peuvent diminuer leur nombre de points de contact 36.During the rotation of the gear, the contact zone 35 between two toothed wheels 15 moves on the teeth 30 of the two wheels 15. The roughness 34 of the pair of teeth 30 in contact can reduce their number of contact points 36 .
Mesure de la résistance entre deux éléments d'un train d'engrenagesMeasuring the resistance between two elements of a gear train
Le procédé de surveillance des dents 30 du train d'engrenages 10 comprend une étape de mesure en continu pendant la rotation du train d'engrenages 10 d'une résistance électrique entre au moins une paire d'éléments conducteurs du train d'engrenages 10.The method for monitoring the teeth 30 of the gear train 10 comprises a step of continuously measuring during the rotation of the gear train 10 an electrical resistance between at least a pair of conductive elements of the gear train 10.
À cet effet, dans le mode de réalisation représenté en figure 3, au moins une paire d'éléments du train d'engrenages 10 est équipée d'un dispositif comprenant des moyens de prise de mesure de résistance électrique entre au moins une paire d'éléments conducteurs du train d'engrenages 10, la mesure étant effectuée en continu pendant la rotation du train 10, afin de surveiller la qualité de contact de la succession de roues dentées 15 reliant les deux éléments.To this end, in the embodiment shown in FIG. 3, at least one pair of elements of the gear train 10 is equipped with a device comprising means for measuring electrical resistance between at least one pair of conductive elements of the gear train 10, the measurement being carried out continuously during the rotation of the train 10, in order to monitor the quality of contact of the succession of toothed wheels 15 connecting the two elements.
Selon un mode de réalisation préféré du procédé, la mesure de la résistance électrique est effectuée par une méthode de mesure quatre pointes à l'aide de pinces Kelvin. Le dispositif de mesure de la résistance électrique ainsi réalisé comprend un fil extérieur 41, dans lequel un générateur de courant 43 génère un faible courant d'une valeur en général inférieure à 100 mA, et un fil intérieur 42, aux extrémités duquel un appareil de mesure de tension 44 mesure la tension.According to a preferred embodiment of the method, the measurement of the electrical resistance is carried out by a four-point measurement method using Kelvin forceps. The device for measuring the electrical resistance thus produced comprises an external wire 41, in which a current generator 43 generates a low current of a value generally less than 100 mA, and an internal wire 42, at the ends of which a device for voltage measurement 44 measures voltage.
Par ailleurs, les moyens de prise de mesure de la résistance électrique peuvent être mis en place sur les moyeux 20 des éléments concernés. Une extrémité de chaque fil 41, 42 est mise en contact à l'aide de pinces Kelvin avec chacun des deux moyeux 20 entre lesquels la résistance est mesurée.Furthermore, the means for measuring the electrical resistance can be placed on the hubs 20 of the elements concerned. One end of each wire 41, 42 is brought into contact, using Kelvin forceps, with each of the two hubs 20 between which the resistance is measured.
Les points de contact du fil extérieur 41 sont situés à l'extérieur des points de contact du fil intérieur 42 sur les moyeux 20 entre lesquels la résistance est mesurée. Dans l'exemple de réalisation illustré en figure 3, la résistance est mesurée entre le moyeu solaire 21 et le moyeu couronne 22.The contact points of the outer wire 41 are located outside the contact points of the inner wire 42 on the hubs 20 between which the resistance is measured. In the embodiment illustrated in FIG. 3, the resistance is measured between the solar hub 21 and the crown hub 22.
Le rapport entre la tension mesurée et l'intensité traversant le système permet d'en déduire la résistance de la succession d'éléments (roues dentées 15 des solaire 11, satellites 13, couronne 12, ou châssis porte-satellite 14) situées entre les deux moyeux 20 où est effectuée la mesure. En effet, chaque moyeu 20 est directement connecté à l'élément correspondant qui, dans le cas d'une roue 15, est elle-même connectée avec la roue 15 suivante au niveau du contact entre leurs dents 30, l'ensemble étant conducteur car composé de constituants métalliques. La résistance de la succession d'éléments est alors égale à la somme des résistances individuelles de chaque élément. Cette méthode de prise de mesure quatre pointes permet de mesurer une valeur de résistance faible sans perturber la mesure par la résistance des fils 41, 42.The relationship between the measured voltage and the current passing through the system makes it possible to deduce therefrom the resistance of the succession of elements (toothed wheels 15 of the solar 11, satellites 13, crown 12, or planet carrier chassis 14) located between the two hubs 20 where the measurement is made. Indeed, each hub 20 is directly connected to the corresponding element which, in the case of a wheel 15, is itself connected with the next wheel 15 at the contact between their teeth 30, the assembly being conductive because composed of metallic constituents. The resistance of the succession of elements is then equal to the sum of the individual resistances of each element. This four-point measurement method makes it possible to measure a low resistance value without disturbing the measurement by the resistance of the wires 41, 42.
Moyen de traitement de la résistance électrique mesuréeMeans for processing the measured electrical resistance
Le procédé de surveillance des dents 30 du train d'engrenages 10 comprend également une étape de détermination, par analyse de la résistance électrique mesurée, d'au moins une information relative à la qualité de contact des éléments conducteurs situés entre les points de mesure.The method for monitoring the teeth 30 of the gear train 10 also comprises a step of determining, by analysis of the measured electrical resistance, at least one item of information relating to the quality of contact of the conductive elements situated between the measurement points.
Selon un mode de réalisation préféré illustré en figure 4, la mesure de résistance est analysée par un moyen de traitement de données 110, qui comprend un moyen de stockage 111 et un moyen de calcul 112, et qui est adapté pour déterminer, par analyse de la résistance électrique mesurée, au moins une information relative à la qualité de contact des éléments conducteurs situés entre les points de mesure. Ces différents moyens peuvent se trouver à bord de l'appareil, être intégrés au moteur et/ou se trouver au sol.According to a preferred embodiment illustrated in FIG. 4, the resistance measurement is analyzed by a data processing means 110, which comprises a storage means 111 and a calculation means 112, and which is adapted to determine, by analysis of the electrical resistance measured, at least one piece of information relating to the quality of contact of the conductive elements situated between the measurement points. These different means can be found on board the aircraft, be integrated into the engine and / or be on the ground.
Le nombre de mesures dépend du nombre d'éléments dont on veut surveiller l'état d'usure. Dans l'exemple illustré en figure 4, la résistance est mesurée pour toutes les combinaisons de paires solaire 11 - porte satellites 14 - couronne 12 envisageables, ce qui conduit à la mesure de trois résistances électriques :The number of measurements depends on the number of elements whose state of wear is to be monitored. In the example illustrated in FIG. 4, the resistance is measured for all the combinations of solar pairs 11 - planet carrier 14 - ring 12 that can be envisaged, which leads to the measurement of three electrical resistances:
- Une première mesure 101 est effectuée entre le moyeu du solaire 21 et celui du porte-satellites 24, et est représentative de la qualité de contact entre le solaire 11 et les satellites 13. La mesure est effectuée sur le moyeu du porte-satellites 24 et non sur les moyeux des satellites 23, car l'axe des moyeux des satellites 23 peut être luimême en rotation autour de l'axe des planétaires, ce qui complexifierait la prise de mesure.- A first measurement 101 is carried out between the hub of the sun 21 and that of the planet carrier 24, and is representative of the quality of contact between the sun 11 and the satellites 13. The measurement is made on the hub of the planet carrier 24 and not on the hubs of the satellites 23, because the axis of the hubs of the satellites 23 can be rotated around the axis of the planets, which would complicate the measurement.
- Une deuxième mesure 102 est effectuée entre le moyeu du portesatellites 24 et celui de la couronne 22, et est représentative de la qualité de contact entre les satellites 13 et la couronne 12.- A second measurement 102 is carried out between the hub of the satellite carriers 24 and that of the crown 22, and is representative of the quality of contact between the satellites 13 and the crown 12.
- Une troisième mesure 103 est effectuée entre le moyeu du solaire 21 et celui de la couronne 22, et est représentative de la qualité de contact entre le solaire 11, les satellites 13 et la couronne 12.A third measurement 103 is carried out between the hub of the sun 21 and that of the ring 22, and is representative of the quality of contact between the sun 11, the satellites 13 and the ring 12.
Le moyen de traitement de données 110 comprend un moyen de stockage 111 des données qui peut avantageusement être déjà présent sur l'appareil et qui peut consister en n'importe quel type de moyen de stockage 111 informatique (disque dur magnétique, disque SSD, mémoire flash, EPROM, lecteur de CD-Rom ou DVD-Rom, etc.). Ce moyen de stockage 111 peut également enregistrer des données 100 relatives à l'aéronef telles que l'identification de l'avion, du moteur et du réducteur de vitesse 1, et relatives aux conditions de vol telles que l'altitude de vol, la vitesse, le régime moteur et la température de l'huile au moment de la mesure. Ces données 100 sont destinées à être analysées conjointement avec la mesure de résistance afin de ne pas tenir compte de variations de mesure qui seraient dues à des variations relatives à l'aéronef ou aux conditions de vol et non à la qualité de contact des éléments conducteurs situés entre les points de mesure. Ces données 100 peuvent également être analysées afin de caractériser un état de fonctionnement de l'aéronef, comme par exemple une phase de roulage au sol, se caractérisant par une vitesse de l'aéronef inférieure à 20 nœuds et un régime moteur ralenti.The data processing means 110 comprises a storage means 111 for the data which can advantageously already be present on the device and which can consist of any type of computer storage means 111 (magnetic hard disk, SSD disk, memory flash, EPROM, CD-ROM or DVD-Rom drive, etc.). This storage means 111 can also record data 100 relating to the aircraft such as the identification of the aircraft, the engine and the speed reducer 1, and relating to the flight conditions such as the flight altitude, the speed, engine speed and oil temperature at the time of measurement. These data 100 are intended to be analyzed in conjunction with the resistance measurement so as to not take account of variations in measurement which would be due to variations relating to the aircraft or to flight conditions and not to the quality of contact of the conducting elements. located between the measurement points. These data 100 can also be analyzed in order to characterize an operating state of the aircraft, such as for example a taxiing phase, characterized by an aircraft speed of less than 20 knots and an idle engine speed.
Le moyen de traitement de données 110 comprend également un moyen de calcul 112 capable d'exécuter un produit programme d'ordinateur configuré pour analyser la mesure de résistance et en déduire la qualité du contact entre les composants du réducteur de vitesse 1. Ce moyen de calcul 112 peut par exemple être un moyen de calcul au sol, auquel cas les données lui seront envoyées en fin de vol lors de la phase de roulage qui peut être identifiée grâce une analyse des données 100, ou être un moyen déjà présent sur l'appareil. Ce moyen de calcul 112 peut consister en n'importe quel type de moyen de calcul 112 informatique. Un tel moyen de calcul 112 peut consister en un processeur ou microprocesseur (par exemple un DSP), un contrôleur ou microcontrôleur, un circuit intégré tel qu’un FPGA programmable ou un ASIC, une combinaison de tels éléments ou tout autre combinaison de composants.The data processing means 110 also comprises a calculation means 112 capable of executing a computer program product configured to analyze the resistance measurement and to deduce therefrom the quality of the contact between the components of the speed reducer 1. This means of calculation 112 can for example be a means of calculation on the ground, in which case the data will be sent to it at the end of the flight during the taxiing phase which can be identified by analyzing the data 100, or be a means already present on the apparatus. This calculation means 112 can consist of any type of computer calculation means 112. Such a calculation means 112 may consist of a processor or microprocessor (for example a DSP), a controller or microcontroller, an integrated circuit such as a programmable FPGA or an ASIC, a combination of such elements or any other combination of components.
La mesure est effectuée de façon continue pendant toute la durée d'opération du moteur. La mesure peut être transmise au moyen de calcul 112 de manière ponctuelle, par exemple en fin de vol lors de la phase de roulage. La mesure peut également être transmise au moyen de calcul 112 au cours du vol, en continu ou de manière ponctuelle, notamment lors de la détection de dégradations importantes de l'état d'usure de l'élément observé.The measurement is carried out continuously during the entire operating time of the motor. The measurement can be transmitted to the calculation means 112 on an ad hoc basis, for example at the end of the flight during the taxiing phase. The measurement can also be transmitted to calculation means 112 during the flight, continuously or on an ad hoc basis, in particular when significant deterioration in the state of wear of the observed element is detected.
Selon un mode de réalisation préféré, le moyen de traitement de données 110 comprend un moyen de communication 113 capable de générer un signal d'alerte et/ou de déclencher un traitement de planification d'opérations de maintenance adaptées. Ce moyen de communication 113 peut avantageusement être un moyen déjà présent sur l'appareil et peut consister par exemple en un écran d'affichage, une interface de communication, ou encore un système émettant un signal sonore.According to a preferred embodiment, the data processing means 110 comprises a communication means 113 capable of generating an alert signal and / or of triggering a processing for planning suitable maintenance operations. This means of communication 113 can advantageously be a means already present on the device and can consist, for example, of a display screen, a communication interface, or even a system emitting a sound signal.
Le moyen de communication 113 peut par exemple générer un signal d'alerte si une dégradation significative de la qualité de surface est détectée, si les déformations des dents 30 entrent dans le domaine plastique, ou si la fin du rodage est détectée. Il peut également proposer, en fonction des roues 15 dont les dents 30 sont localement endommagées et de la nature de cette dégradation, un planning de prévision d'opérations de maintenance adaptées. Cela permet de réduire les coûts de maintenance et d'améliorer la sécurité des vols.The communication means 113 can for example generate an alert signal if a significant deterioration in the surface quality is detected, if the deformations of the teeth 30 enter the plastic domain, or if the end of running-in is detected. It can also propose, depending on the wheels 15 whose teeth 30 are locally damaged and the nature of this degradation, a schedule for forecasting suitable maintenance operations. This reduces maintenance costs and improves flight safety.
Analyse de mesureMeasurement analysis
Selon un mode de réalisation préféré illustré en figures 5 et 6, le moyen de calcul 112 analyse la mesure de résistance.According to a preferred embodiment illustrated in FIGS. 5 and 6, the calculation means 112 analyzes the resistance measurement.
Le moyen de calcul 112 évalue via la relation suivante la valeur de la surface de contact entre les différentes roues dentées 15 :The calculation means 112 evaluates via the following relationship the value of the contact surface between the different toothed wheels 15:
R = OU ηπαR = OR ηπα
R est la résistance de contact mesurée (Ω), σ0 représente la résistivité du matériau qui compose les roues 15 en contact (Ω-m),R is the measured contact resistance (Ω), σ 0 represents the resistivity of the material that makes up the wheels 15 in contact (Ω-m),
L est la distance entre les moyeux 20 entre lesquels la mesure de résistance est effectuée, représentée sur la figure 2a, n est le nombre de points de contact 36, a2 est la surface de chaque point de contact 36 (m2), représentée sur les figures 2a et 2b.L is the distance between the hubs 20 between which the resistance measurement is carried out, represented in FIG. 2a, n is the number of contact points 36, a 2 is the area of each contact point 36 (m 2 ), represented in Figures 2a and 2b.
Ainsi, la résistance de mesure associée au contact entre une combinaison d'éléments observés est obtenue en effectuant la somme des résistances associées à chacun des points de contact entre la combinaison d'éléments observés au moment de la mesure.Thus, the measurement resistance associated with the contact between a combination of observed elements is obtained by carrying out the sum of the resistances associated with each of the contact points between the combination of observed elements at the time of the measurement.
Le moyen de calcul 112 évalue ainsi, à partir de la mesure de résistance et de la résistivité du matériau, la surface de contact entre les dents 30 des roues 15 à un instant donné.The calculation means 112 thus evaluates, from the resistance measurement and the resistivity of the material, the contact surface between the teeth 30 of the wheels 15 at a given instant.
Concernant par exemple une mesure effectuée sur le moyeu du portesatellites 24, la mesure est effectuée de façon unique sur le moyeu du portesatellites 24, puis chacune des qualités de contact des satellites 13 est estimée. Si la dégradation observée est identique pour chacun des trois satellites 13, cela signifie qu'elle provient de l'élément commun. Dans le cas où la dégradation du signal varie en fonction des satellites 13, cela signifie qu'elle provient d'un ou de plusieurs des satellites 13.Concerning for example a measurement carried out on the hub of the satellite carriers 24, the measurement is carried out uniquely on the hub of the satellite carriers 24, then each of the contact qualities of the satellites 13 is estimated. If the observed degradation is identical for each of the three satellites 13, this means that it comes from the common element. In the case where the degradation of the signal varies as a function of the satellites 13, this means that it comes from one or more of the satellites 13.
La surface de contact est modifiée à chaque instant et de façon périodique par la rotation de l'engrenage, ce qui conduit à un signal de mesure d'allure approximativement sinusoïdale, dont la fréquence dépend de la vitesse angulaire des roues 15 observées, chaque période 133 correspondant à un contact entre deux dents 30.The contact surface is modified at each instant and periodically by the rotation of the gear, which leads to an approximately sinusoidal speed measurement signal, the frequency of which depends on the angular speed of the wheels observed, each period. 133 corresponding to contact between two teeth 30.
Si une résistance est mesurée entre les moyeux 20 d'une première roue 15 comportant m dents 30 et d'une deuxième roue 15 engrenant avec la première et comportant n dents 30, alors toutes les m périodes 133 le moyen de calcul 112 analysera la surface de contact entre la même dent 30 de la première roue 15 et une dent 30 de la deuxième roue 15, toutes les n périodes 133 le moyen de calcul 112 analysera la surface de contact entre la même dent 30 de la deuxième roue 15 et une dent 30 de la première roue 15, et toutes les m x n périodes 133, le moyen de calcul 112 analysera la surface de contact entre la même paire de dents 30.If a resistance is measured between the hubs 20 of a first wheel 15 comprising m teeth 30 and of a second wheel 15 meshing with the first and comprising n teeth 30, then every m periods 133 the calculation means 112 will analyze the surface of contact between the same tooth 30 of the first wheel 15 and a tooth 30 of the second wheel 15, every n periods 133 the calculation means 112 will analyze the contact surface between the same tooth 30 of the second wheel 15 and a tooth 30 of the first wheel 15, and every mxn periods 133, the calculation means 112 will analyze the contact surface between the same pair of teeth 30.
Ainsi, les solaire 11, couronne 12 et satellites 13 ayant, selon un mode de réalisation préféré, un nombre de dents différent, le moyen de calcul 112 isole à partir de la résistance mesurée la contribution de chacune des dents 30 et identifie ainsi le ou les éléments endommagés.Thus, the solar 11, crown 12 and satellite 13 having, according to a preferred embodiment, a different number of teeth, the calculation means 112 isolates from the resistance measured the contribution of each of the teeth 30 and thus identifies the or damaged items.
Par ailleurs, le moyen de calcul 112 évalue via la description du contact de Hertz et à partir notamment de la surface de contact a2 déjà calculée, des caractéristiques dimensionnelles telles que les rayons associés aux pieds des dents 30 des moyeux solaire 21, couronne 22 et portesatellites 24 et des coefficients de Poisson des matériaux en contact, la pression s'appliquant sur la surface de contact.Furthermore, the calculation means 112 evaluates via the description of the Hertz contact and in particular from the contact surface a 2 already calculated, dimensional characteristics such as the rays associated with the feet of the teeth 30 of the solar hubs 21, crown 22 and satellite gates 24 and Poisson's ratio of the materials in contact, the pressure applying to the contact surface.
Le moyen de calcul 112 compare alors la pression de surface calculée à la pression maximale d'élasticité pour en déduire si les contraintes exercées sur le contact entraînent des déformations élastiques ou plastiques sur les dents 30 concernées.The calculation means 112 then compares the surface pressure calculated with the maximum elasticity pressure to deduce therefrom if the stresses exerted on the contact cause elastic or plastic deformations on the teeth 30 concerned.
Le moyen de calcul 112 décompose le signal de la résistance de contact en :The calculation means 112 decomposes the signal of the contact resistance into:
- une composante continue 131, stable dans le temps pour des conditions de vol données, qui représente la résistance des parties de pleine matière telles que le métal de la dent 30 ou la succession de roues 15 entre lesquelles est effectuée la mesure.a continuous component 131, stable over time for given flight conditions, which represents the resistance of the parts of full material such as the metal of the tooth 30 or the succession of wheels 15 between which the measurement is made.
- une composante d'amplitude variable 132, dont la valeur est représentative de la variation d'effort due à la qualité du contact dent 30 à dent 30 des roues 15. C'est cette composante variable 132, et notamment son amplitude, que le moyen de calcul 112 analyse pour en déduire l'état d'usure des dents 30 du réducteur de vitesse 1.a component of variable amplitude 132, the value of which is representative of the variation in force due to the quality of the contact tooth 30 to tooth 30 of the wheels 15. It is this variable component 132, and in particular its amplitude, that the calculation means 112 analysis to deduce therefrom the state of wear of the teeth 30 of the speed reducer 1.
Selon un exemple de réalisation du procédé, le moyen de calcul 112 analyse graphiquement ou numériquement le signal de mesure, détecte au moins l'une des caractéristiques suivantes et en déduit des informations sur la qualité de contact :According to an exemplary embodiment of the method, the calculation means 112 graphically or digitally analyzes the measurement signal, detects at least one of the following characteristics and deduces therefrom information on the quality of contact:
- Un signal stable dans le temps, caractéristique d'un contact sain entre les dents 30 des roues 15 observées, comme illustré en figure 6.- A signal stable over time, characteristic of a healthy contact between the teeth 30 of the wheels 15 observed, as illustrated in FIG. 6.
- Au bloc 120, un niveau de déformation et d'augmentation de l'amplitude du signal sur au moins une période 133, caractéristique d'une diminution locale de la surface de contact entre deux dents 30. Le moyen de calcul 112 détecte que cette déformation et cette augmentation de la résistance de mesure se répète à chaque période 133 où la dent 30 concernée est impliquée dans un contact (donc toutes les n périodes 133 dans le cas où l'une des roues dentées 15 comporte n dents 30). Le moyen de calcul 112 évalue la diminution de la surface de contact correspondante, et détecte ainsi au bloc 121 la dégradation de surface telle que l'écaillage voire la rupture de la dent 30 concernée. Dans le cas où la dent 30 est cassée, le signal reste à sa valeur maximale pour chaque période 133 où la dent 30 cassée est impliquée dans un contact.- In block 120, a level of deformation and increase in the amplitude of the signal over at least one period 133, characteristic of a local decrease in the contact surface between two teeth 30. The calculation means 112 detects that this deformation and this increase in the measurement resistance is repeated at each period 133 in which the tooth 30 concerned is involved in a contact (therefore every n periods 133 in the case where one of the toothed wheels 15 has n teeth 30). The calculation means 112 evaluates the reduction in the corresponding contact surface, and thus detects at block 121 the surface degradation such as flaking or even the rupture of the tooth 30 concerned. In the case where the tooth 30 is broken, the signal remains at its maximum value for each period 133 when the broken tooth 30 is involved in a contact.
- Au bloc 122, une diminution soudaine d'amplitude lors d'une période 133, caractéristique d'un surcouple au niveau de la surface de contact qui induit une surface de contact provisoirement augmentée, le métal des dents 30 devenant plus lisse, puis une augmentation de l'amplitude du signal pour toutes les périodes 133 suivantes, caractéristique de déformations plastiques au voisinage du contact induisant une dégradation de la zone de contact. Le moyen de calcul 112 évalue la pression de contact via le modèle du contact de Hertz et la compare à la pression limite d'élasticité, afin de déterminer au bloc 123 si les déformations sont plastiques, auquel cas les déformations et l'usure attendues seront rapides et importantes.- In block 122, a sudden decrease in amplitude during a period 133, characteristic of an overtorque at the level of the contact surface which induces a temporarily increased contact surface, the metal of the teeth 30 becoming smoother, then a increase in the amplitude of the signal for all the following periods 133, characteristic of plastic deformations in the vicinity of the contact inducing a degradation of the contact zone. The calculation means 112 evaluates the contact pressure via the Hertz contact model and compares it to the elastic limit pressure, in order to determine in block 123 whether the deformations are plastic, in which case the expected deformations and wear will be fast and important.
- Au bloc 124, une augmentation de l'amplitude du signal sur toutes les périodes 133, caractéristique de la présence d'un liquide de lubrification des dents 30 usagé, ou un pic ponctuel d'amplitude, caractéristique de la présence de particules dans le liquide de lubrification. Le moyen de calcul 112 détermine au bloc 125 la présence d'un liquide de lubrification des dents 30 usagé dans le cas d'une augmentation d'amplitude du signal, ou la présence de particules dans le liquide de lubrification dans le cas d'un pic ponctuel.- In block 124, an increase in the amplitude of the signal over all the periods 133, characteristic of the presence of a used lubricating liquid for the teeth 30, or a point peak of amplitude, characteristic of the presence of particles in the lubrication fluid. The calculation means 112 determines in block 125 the presence of a used lubricating liquid for the teeth 30 in the case of an increase in amplitude of the signal, or the presence of particles in the lubricating liquid in the case of a point peak.
- Au bloc 126, une stabilisation de l'amplitude du signal de mesure, caractéristique de la fin de l'étape de rodage du train d'engrenages 10. Le moyen de calcul 112 observe en début de rodage une résistance de contact initiale élevée caractéristique d'une surface de contact diminuée par les jeux existants entre les dents 30 d'engrenage, puis une diminution de la résistance au fur et à mesure que ces jeux disparaissent, et enfin détermine au bloc 127 la fin du rodage lorsque le signal est stabilisé.- In block 126, stabilization of the amplitude of the measurement signal, characteristic of the end of the running-in stage of the gear train 10. The calculation means 112 observes at the start of running-in a characteristic initial high contact resistance of a contact surface reduced by the clearances existing between the gear teeth 30, then a reduction in the resistance as these clearances disappear, and finally determines in block 127 the end of the running-in when the signal is stabilized .
Les variations de signal de mesure liées à la qualité de l'huile de lubrification des dents 30 (par exemple en cas d'huile usagée, ou contenant des particules) et à la qualité de lubrification de l'huile peuvent être conséquentes sur le vol. En revanche, les variations de signal de mesure liées à la qualité du contact dents 30 à dents 30 (par exemple en cas de dégradation de surface des dents 30, ou de déformations plastiques au voisinage du contact) sont résiduelles sur le vol. Ainsi, effectuer des mesures en plusieurs points de vol stabilisés permet de déterminer le facteur auquel est due une variation du signal de mesure (qualité de l'huile, ou qualité du contact dents 30 à dents 30).The variations of measurement signal linked to the quality of the lubricating oil of the teeth 30 (for example in the case of used oil, or containing particles) and to the lubricating quality of the oil can be substantial on the flight. . On the other hand, the variations in the measurement signal linked to the quality of the teeth 30 to teeth 30 contact (for example in the event of surface degradation of the teeth 30, or plastic deformations in the vicinity of the contact) are residual on the flight. Thus, making measurements at several stabilized flight points makes it possible to determine the factor to which a variation of the measurement signal is due (quality of the oil, or quality of the contact teeth 30 to teeth 30).
Selon un exemple de réalisation du procédé, le moyen de calcul 112 compare le signal de mesure de résistance à au moins un signal représentatif d'une évolution usuelle de la résistance de contact lors de la rotation du train 10 d'engrenages, l'information relative à la qualité de contact étant déterminée en fonction de cette comparaison. Le moyen de calcul 112 analyse alors :According to an exemplary embodiment of the method, the calculation means 112 compares the resistance measurement signal with at least one signal representative of a usual evolution of the contact resistance during the rotation of the gear train 10, the information relating to the quality of contact being determined as a function of this comparison. The calculation means 112 then analyzes:
- La surface de contact attendue dans une hypothèse de dégradation usuelle du réducteur de vitesse 1, caractéristique de la tendance générale de l'usure des dents 30 des solaire 11, satellites 13 et couronne 12 du réducteur de vitesse 1, via une courbe de référence donnant l'évolution de la surface de contact dans cette hypothèse.- The contact surface expected in a hypothesis of usual degradation of the speed reducer 1, characteristic of the general tendency of wear of the teeth 30 of the solar 11, satellites 13 and crown 12 of the speed reducer 1, via a reference curve giving the evolution of the contact surface in this hypothesis.
- La pression de contact attendue dans une hypothèse de dégradation usuelle du réducteur de vitesse 1, via une courbe de référence donnant l'évolution de la pression de contact dans cette hypothèse.- The contact pressure expected in the usual assumption of degradation of the speed reducer 1, via a reference curve giving the evolution of the contact pressure in this assumption.
Claims (11)
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|---|---|---|---|
| FR1853490A FR3080452B1 (en) | 2018-04-20 | 2018-04-20 | METHOD FOR MONITORING A SPEED REDUCER |
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|---|---|---|---|
| FR1853490A FR3080452B1 (en) | 2018-04-20 | 2018-04-20 | METHOD FOR MONITORING A SPEED REDUCER |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR3080452A1 true FR3080452A1 (en) | 2019-10-25 |
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ID=62751127
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| FR1853490A Active FR3080452B1 (en) | 2018-04-20 | 2018-04-20 | METHOD FOR MONITORING A SPEED REDUCER |
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| FR (1) | FR3080452B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111999054A (en) * | 2020-08-17 | 2020-11-27 | 湖南大学 | Cylindrical straight tooth abrasion simulation method considering actual tooth surface elastic-plastic contact |
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| EP3156759A1 (en) * | 2015-10-08 | 2017-04-19 | United Technologies Corporation | System and methods for monitoring lubricant film thickness of a journal bearing in an epicyclic gear system of an operating gas turbine engine |
| WO2018028920A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Zf Friedrichshafen Ag | Method for measuring a lubricating gap between lubricated contact elements |
-
2018
- 2018-04-20 FR FR1853490A patent/FR3080452B1/en active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3080452B1 (en) | 2020-11-20 |
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