齒輪疲勞試驗及裝備技術(shù)

1、齒輪試驗方法及裝備 1 齒輪加速疲勞試驗 目前存在的加速疲勞試驗方法有：目前存在的加速疲勞試驗方法有：提高試驗加載頻率法、刪小量提高試驗加載頻率法、刪小量 法、線型強(qiáng)化載荷譜法。法、線型強(qiáng)化載荷譜法。 齒輪箱載荷齒輪箱載荷 譜譜 齒輪、軸承應(yīng)力齒輪、軸承應(yīng)力 循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù) 零件累計疲勞損零件累計疲勞損 傷度傷度 齒輪箱試驗臺架齒輪箱試驗臺架 損傷度損傷度 = = 齒輪箱試驗臺齒輪箱試驗臺 加載轉(zhuǎn)速扭矩加載轉(zhuǎn)速扭矩 線型強(qiáng)化載荷譜法線型強(qiáng)化載荷譜法采用采用 MinerMiner線性累計損傷理論，線性累計損傷理論， 提出了加速疲勞壽命試驗方提出了加速疲勞壽命試驗方 法，實現(xiàn)了在較短時間內(nèi)齒法，

2、實現(xiàn)了在較短時間內(nèi)齒 輪箱疲勞壽命的試驗評價與輪箱疲勞壽命的試驗評價與 預(yù)估，其實現(xiàn)過程如圖所示。預(yù)估，其實現(xiàn)過程如圖所示。 該方法已在風(fēng)電齒輪箱疲勞該方法已在風(fēng)電齒輪箱疲勞 試驗中使用。試驗中使用。 線型強(qiáng)化載荷譜線型強(qiáng)化載荷譜法實現(xiàn)過程法實現(xiàn)過程 風(fēng)電齒輪箱加速疲勞試驗 20年設(shè)計壽命下軸承疲勞損傷度年設(shè)計壽命下軸承疲勞損傷度試驗載荷譜下齒輪損傷度試驗載荷譜下齒輪損傷度 齒輪齒輪 損傷度損傷度齒輪齒輪損傷度損傷度 接觸接觸彎曲彎曲接觸接觸彎曲彎曲 0.4780.0350.0780.178 0.0120.1650.0540.086 0.2360.3240.1130.199 0.5650.99

3、3 試驗載荷譜下軸承損傷度試驗載荷譜下軸承損傷度 軸承軸承損傷度損傷度軸承軸承損傷度損傷度 10.11020.113 30.10140.225 50.09960.583 70.08880.052 90.045 1 齒輪加速疲勞試驗 2 齒輪系統(tǒng)溫度預(yù)測 利用傳熱學(xué)和網(wǎng)格法分析技術(shù)，分析利用傳熱學(xué)和網(wǎng)格法分析技術(shù)，分析 齒輪傳動系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，及系統(tǒng)各零部齒輪傳動系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，及系統(tǒng)各零部 件間的熱量流動關(guān)系，件間的熱量流動關(guān)系，創(chuàng)建齒輪傳動系統(tǒng)創(chuàng)建齒輪傳動系統(tǒng) 耦合熱分析模型。耦合熱分析模型。 減速器內(nèi)的主要換熱情況減速器內(nèi)的主要換熱情況節(jié)點熱平衡方程組節(jié)點熱平衡方程組 2 齒輪系統(tǒng)溫度預(yù)測

4、 3 可變中心距功率封閉齒輪試驗臺 A為陪試齒輪箱，為陪試齒輪箱，B為試驗齒輪為試驗齒輪 箱，箱，T為加載器，為加載器，M為驅(qū)動電機(jī)為驅(qū)動電機(jī) 試驗齒輪箱中心距變化試驗齒輪箱中心距變化 時，陪試齒輪箱不發(fā)生任何時，陪試齒輪箱不發(fā)生任何 變化。與活動工作臺相連的變化。與活動工作臺相連的 陪試齒輪箱可以通過活動工陪試齒輪箱可以通過活動工 作臺軌道的移動來適應(yīng)受試作臺軌道的移動來適應(yīng)受試 齒輪箱中心距的變化。齒輪箱中心距的變化。 兆瓦級機(jī)械功率全封閉兆瓦級機(jī)械功率全封閉試驗臺垂直軸試驗臺垂直軸減速器平面布置減速器平面布置 兆瓦級機(jī)械功率全封閉兆瓦級機(jī)械功率全封閉試驗臺平行軸試驗臺平行軸減速器平面布置

5、減速器平面布置 3 兆瓦級機(jī)械功率兆瓦級機(jī)械功率全封閉齒輪試驗臺全封閉齒輪試驗臺 3.1 試驗臺結(jié)構(gòu)及工作原理試驗臺結(jié)構(gòu)及工作原理 采用機(jī)械功率全封閉結(jié)構(gòu)。機(jī)械 功率全封閉式試驗臺中電動機(jī)能耗僅 為封閉功率的10%左右，較電封閉結(jié) 構(gòu)更節(jié)能。該技術(shù)屬于國內(nèi)首創(chuàng)。 3 兆瓦兆瓦級功率全封閉齒輪試驗臺級功率全封閉齒輪試驗臺 3.2 兆瓦級試驗臺機(jī)械加載器兆瓦級試驗臺機(jī)械加載器結(jié)構(gòu)獨特，性能優(yōu)良，屬過內(nèi)外首創(chuàng)。 可實現(xiàn)幾個千瓦可實現(xiàn)幾個千瓦 的無極加載，加載過的無極加載，加載過 程無行程的限制。具程無行程的限制。具 有加載靈敏、穩(wěn)定等有加載靈敏、穩(wěn)定等 優(yōu)點。優(yōu)點。 4 大功率風(fēng)電齒輪箱試驗臺功率風(fēng)

6、電齒輪箱試驗臺 齒輪箱性能試驗臺框圖齒輪箱性能試驗臺框圖 u 試驗臺部分技術(shù)參數(shù)試驗臺部分技術(shù)參數(shù) 額定功率：額定功率： 23300KW 水力測功機(jī)功率：雙向水力測功機(jī)功率：雙向 7200KW 額定電壓：額定電壓： 4.14KV10% u 系統(tǒng)主要技術(shù)特點：系統(tǒng)主要技術(shù)特點： 變頻調(diào)速系統(tǒng)采用矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)采用矢量 控制技術(shù)控制技術(shù) 采用網(wǎng)格技術(shù)、數(shù)據(jù)庫采用網(wǎng)格技術(shù)、數(shù)據(jù)庫 技術(shù)技術(shù) 模塊設(shè)計、易維護(hù)模塊設(shè)計、易維護(hù) 采用統(tǒng)一的組態(tài)、變成、采用統(tǒng)一的組態(tài)、變成、 數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理 4 大功率風(fēng)電齒輪箱試驗臺功率風(fēng)電齒輪箱試驗臺 u 主要技術(shù)創(chuàng)新：主要技術(shù)創(chuàng)新： 解決了雙機(jī)串、并聯(lián)運行動解決了

7、雙機(jī)串、并聯(lián)運行動 態(tài)過程振蕩問題。態(tài)過程振蕩問題。 實現(xiàn)實現(xiàn)了雙機(jī)的平滑、可靠運了雙機(jī)的平滑、可靠運 行。行。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)多通道、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)多通道、 多類型的高精度同步采集及多類型的高精度同步采集及 風(fēng)度的后處理功能。風(fēng)度的后處理功能。 齒輪箱性能試驗臺試驗現(xiàn)場齒輪箱性能試驗臺試驗現(xiàn)場 5 直升機(jī)傳動系統(tǒng)及其試驗平臺平臺 u 直升機(jī)傳動系統(tǒng)特點：直升機(jī)傳動系統(tǒng)特點： 高功率密度。高功率密度。 減速比減速比大、傳動效率高。大、傳動效率高。 美軍美軍“黑鷹黑鷹”直升機(jī)總傳直升機(jī)總傳 動比為動比為81， 阿帕奇的總傳動比為阿帕奇的總傳動比為72.1 壽命壽命長、可靠性強(qiáng)。長、可靠性強(qiáng)。

8、 干運能力強(qiáng)。干運能力強(qiáng)。 阿帕奇主減速器干運能力為阿帕奇主減速器干運能力為1h、意大利、意大利 武裝直升機(jī)武裝直升機(jī)A129干運能力為干運能力為30min、虎、虎 式直升機(jī)干運能力為式直升機(jī)干運能力為30min。 美軍阿帕奇美軍阿帕奇直升機(jī)傳動系統(tǒng)原理圖直升機(jī)傳動系統(tǒng)原理圖 美軍阿帕奇直升機(jī)傳動系統(tǒng)美軍阿帕奇直升機(jī)傳動系統(tǒng) 5 直升機(jī)傳動系統(tǒng)及其試驗平臺平臺 u AS-332超級美洲豹中型運輸直升機(jī)超級美洲豹中型運輸直升機(jī)齒輪箱齒輪箱 Puma旋翼齒輪箱旋翼齒輪箱Puma尾旋翼齒輪箱尾旋翼齒輪箱 u 直升機(jī)減速器試驗直升機(jī)減速器試驗 齒輪箱試驗的內(nèi)容包括齒輪箱試驗的內(nèi)容包括旋翼速度、扭矩、齒輪箱油壓、潤滑劑溫度及旋翼速度、扭矩、齒輪箱油壓、潤滑劑溫度及 油溫油溫。此外，在齒輪箱負(fù)載時還將對這些。此外，在齒輪箱負(fù)載時還將對這些變量進(jìn)行測試變量進(jìn)行測試，