直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺的制作方法
【專利摘要】直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，它包括傳動系統、驅動系統、安全防護網、主旋翼加載系統、尾傳動加載系統、測控系統和固定底座；驅動系統與傳動系統經齒輪嚙合連接并設置于固定底座上，該傳動系統經三點支承掛架懸掛安裝于固定底座上；主旋翼加載系統和尾傳動加載系統分別經主旋翼軸和尾傳動軸與傳動系統連接，安全防護網設置于固定底座上用于保護傳動系統、主旋翼加載系統和尾傳動加載系統；它采用對傳動系統三點懸掛定位及各系統的合理設置可克服現有試驗平臺昂貴的缺陷，為分析直升機傳動系統的動力學與振動噪聲，確保傳動系統安全高效運行提供科學依據；它廣泛適用于傳動系統的振動噪聲控制及運行狀態評估研究。
【專利說明】
直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺
技術領域
[0001]本實用新型涉及直升機技術領域，尤其涉及直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺O
【背景技術】
[0002]直升機傳動系統是直升機的三大關鍵部件之一，是渦軸發動機動力輸出不可缺少的傳輸部件，也是唯一的傳輸途徑;直升機的性能很大程度上決定于傳動系統的性能，振動噪聲是反映直升機傳動系統性能優劣的重要標準，同時振動噪聲信號蘊含了直升機傳動系統的重要運行狀態信息，基于振動噪聲分析可實現直升機故障狀態預測，確保直升機傳動系統的安全運行。
[0003]直升機傳動系統機械振動與噪聲緊密聯系且相互耦合影響，一方面可能影響系統性能，導致系統零部件過早疲勞，甚至失效;另一方面傳動系統也是直升機艙內振動噪聲的最主要來源，對直升機乘員直接產生不利影響;直升機傳動系統振動噪聲性能研究對保障系統性能，提高系統安全性和可靠性以及乘員舒適性方面有著重要意義，因此搭建直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺是科學發展的需要;而現有研究直升機傳動系統的試驗平臺造價十分昂貴，且高校和研究院一般沒有這種昂貴的試驗平臺，從而阻礙對直升機發展的研究。
【發明內容】
[0004]針對上述情況，本實用新型的目的在于提供直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，它采用對傳動系統三點懸掛定位及雙變頻電機驅動、主旋翼和尾傳動加載等系統的合理設置可克服現有直升機傳動系統試驗平臺與實際結構差異大且價格昂貴的缺陷，并且整體結構科學合理，安裝簡便，制造成本低，能有效模擬不同飛行狀態的加載，方便研究直升機傳動系統的動力學與振動噪聲性能，為直升機傳動系統的改進提供科學依據，從而實現傳動系統安全高效運行。
[0005]為實現上述任務，直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，它包括傳動系統、驅動系統、安全防護網、主旋翼加載系統、尾傳動加載系統、測控系統和固定底座;所述驅動系統與傳動系統經齒輪嚙合連接并設置于固定底座上，該傳動系統經三點支承掛架懸掛安裝于固定底座上;所述主旋翼加載系統和尾傳動加載系統分別經主旋翼軸和尾傳動軸與傳動系統連接，所述安全防護網設置于固定底座上用于保護傳動系統、主旋翼加載系統和尾傳動加載系統。
[0006]為實現本實用新型結構、效果優化，其進一步的措施:所述傳動系統包括一級圓柱斜齒輪、二級螺旋錐齒輪以及三級游星齒輪系。
[0007]所述驅動系統包括兩臺驅動電機和滑動底座，所述兩臺驅動電機經滑動底座連接固定底座。
[0008]所述驅動系統的兩臺驅動電機分別串聯一個變頻器再并聯于同一支路。
[0009]所述三點支承掛架包括支撐座和斜撐桿，該支撐座為三個且按相差角度90°徑向分布于同一水平面。
[0010]所述三點支承掛架相對稱的兩個支撐座分別對傳動系統進行豎向和縱向定位，另一個支撐座對傳動系統進行橫向定位。
[0011]所述主旋翼加載系統包括主旋翼軸、第二聯軸器和主旋翼加載盤，該主旋翼加載盤經第二聯軸器與主旋翼軸連接。
[0012]所述尾傳動加載系統包括尾傳動軸、尾加載盤和第一聯軸器，該尾加載盤經第一聯軸器與尾傳動軸連接。
[0013]所述測控系統包括測控終端和噪聲傳感器、位移傳感器和加速度傳感器，所述加速度傳感器分別設置于三點支承掛架的三個支撐座上以及傳動系統的外壁上，位移傳感器設置于傳動系統的輸入軸和輸出軸上，噪聲傳感器設置在傳動系統一側。
[0014]所述傳動系統的外壁上均勾分布四個加速度傳感器，所述傳動系統的輸入軸和輸出軸上分別設置兩個徑向成90度的位移傳感器。
[0015]本實用新型提供直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，它包括傳動系統、驅動系統、安全防護網、主旋翼加載系統、尾傳動加載系統、測控系統和固定底座;所述驅動系統與傳動系統經齒輪嚙合連接并設置于固定底座上，該傳動系統經三點支承掛架懸掛安裝于固定底座上;所述主旋翼加載系統和尾傳動加載系統分別經主旋翼軸和尾傳動軸與傳動系統連接，所述安全防護網設置于固定底座上用于保護傳動系統、主旋翼加載系統和尾傳動加載系統的技術方案;它采用對傳動系統三點懸掛定位及雙變頻電機驅動、主旋翼和尾傳動加載等系統的合理設置可克服現有直升機傳動系統試驗平臺與實際結構差異大且價格昂貴昂貴的缺陷，為分析直升機傳動系統的動力學與振動噪聲，確保傳動系統安全高效運行提供科學依據，并且整體結構科學合理，安裝簡便，制造成本低，具有顯著的經濟效益和社會效益，市場前景廣闊，便于推廣使用。
[0016]本實用新型相比現有技術所產生的有益效果:
[0017]1、本實用新型采用設置主旋翼加載系統和尾傳動加載系統，便于模擬直升機不同飛行姿態下傳動系統的受力情況，使測試數據更加符合真實情況，為確保傳動系統安全高效運行提供科學依據；
[0018]Π、本實用新型采用設置主旋翼加載系統和尾傳動加載系統，便于更全面的進行直升機傳動系統的故障演化機理、信號特征提取方法、早期故障診斷方法、健康維護方法與策略研究；
[0019]m、本實用新型采用設置位移傳感器和噪聲傳感器對傳動系統關鍵部件進行振動噪聲測試，為直升機傳動系統的動態特性研究提供了很好的實驗條件；
[0020]IV、本實用新型采用設置兩個VC5000的高性能矢量變頻器控制驅動電機的轉速和功率，方便用于研究齒輪“分扭一并車”的新型功率分流式齒輪傳動系統；
[0021]V、本實用新型采用設置主旋翼加載系統和尾傳動加載系統，方便研究直升機傳動系統的噪聲振動特性以及主減速雙輸入雙輸出傳遞功率研究；
[0022]V1、本實用新型的傳動系統優選采用真實退役的直升機傳動系統，便于保證結構一致性及精度，降低實驗臺成本。
[0023]本實用新型廣泛適用于直升機傳動系統的振動噪聲控制及運行狀態評估研究。
[0024]下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的平面布置示意圖。
[0026]圖2為本實用新型中傳動系統的結構示意圖。
[0027]圖3為本實用新型的整體安裝結構示意圖。
[0028]圖4為本實用新型中傳感器的分布示意圖。
[0029]圖5為圖4的俯視圖。
[0030]圖6為本實用新型測控系統的處理示意圖。
[0031]圖7為本實用新型驅動系統的控制電路圖。
[0032]圖中:1-固定底座，2-三點支承掛架，3-尾傳動軸，4-尾加載盤，5-第一聯軸器，6_傳動系統，7-主旋翼軸，8-主旋翼加載盤，9-第二聯軸器，10-驅動電機，11-輸入軸，12-滑動底座，13-安全防護網，14-加速度傳感器，15-位移傳感器。
【具體實施方式】
[0033]參照附圖，本實用新型是這樣實現的:直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，它包括傳動系統、驅動系統、安全防護網13、主旋翼加載系統、尾傳動加載系統、測控系統和固定底座I;所述傳動系統與驅動系統連接并設置于固定底座I上，該傳動系統經三點支承掛架2懸掛安裝于固定底座I上;所述主旋翼加載系統和尾傳動加載系統分別經主旋翼軸7和尾傳動軸3與傳動系統連接，所述安全防護網13設置于固定底座I上用于保護傳動系統、主旋翼加載系統和尾傳動加載系統。
[0034]如圖2所示，本實用新型的傳動原理為:一方面驅動系統的驅動電機10輸出動力經一級圓柱斜齒輪Zl和Z2并車、二級螺旋錐齒輪Z3和Z4換向、及三級游星齒輪系Z5-Z10將動力傳遞給主旋翼軸7，并經第二聯軸器9帶動主旋翼加載盤8旋轉;另一方面驅動系統的驅動電機10輸出動力經一級圓柱斜齒輪Zl和Z2并車、二級螺旋錐齒輪Z3和Z4換向、及三級螺旋錐齒輪Zl I將動力傳遞給尾傳動軸3，并經第一聯軸器5帶動尾加載盤4旋轉;所述三級游星齒輪系Z5-Z10的動力傳遞分兩種方式:①齒輪Z5輸出動力經差動行星齒輪Z6直接傳遞給與行星架相固定的內齒圈Z10;②齒輪Z5輸出動力經差動行星齒輪Z6、內齒圈Z7和外齒圈Z傳遞給固定齒輪Z9，最后把動力傳遞給與主旋翼軸7相連的內齒圈Z10;所述傳動系統優選采用真實退役的直升機傳動系統，便于保證結構一致性及精度，降低實驗臺成本。
[0035]如圖3所示，本實用新型的驅動系統包括兩臺驅動電機1和滑動底座12，所述兩臺驅動電機10經滑動底座12滑動式連接于固定底座I上，采用滑動式連接方便對齒輪嚙合的間隙調整，保障傳動系統動力輸出穩定可靠并提高設備的使用壽命;所述主旋翼加載系統包括主旋翼軸7、第二聯軸器9和主旋翼加載盤8，該主旋翼加載盤8經第二聯軸器9與主旋翼軸7連接;所述尾傳動加載系統包括尾傳動軸3、尾加載盤4和第一聯軸器5，該尾加載盤4經第一聯軸器5與尾傳動軸3連接。
[0036]如圖4所示，本實用新型的加速度傳感器14分別設置于三點支承掛架2的三個支撐座上以及傳動系統6的外壁上，該傳動系統6的外壁上均勻分布四個加速度傳感器14，該四個加速度傳感器14優選均勻分布于傳動系統6的太陽輪內齒圈對應的外壁上;位移傳感器15設置于傳動系統6的輸入軸11和輸出軸上，所述傳動系統6的輸入軸11和輸出軸上分別設置兩個徑向成90度的位移傳感器15，該結構設置方便實時采集信號，并有利于測試傳動系統6輸入軸11和輸出軸的徑向圓跳度，為分析直升機傳動系統的動力學與振動噪聲以及傳動系統安全高效運行提供科學依據。
[0037]如圖5所示，本實用新型的三點支承掛架2包括支撐座和斜撐桿，該支撐座為三個且按相差角度90°徑向分布于同一水平面內；所述三點支承掛架2相對稱的兩個支撐座分別對傳動系統6進行豎向和縱向定位，另一個支撐座用于對傳動系統6進行橫向定位;該結構可保障傳動系統安裝牢固可靠，并有利于保障測試研究的精度。
[0038]如圖6所示，本實用新型的測控系統包括傳感器和測控終端，該測控終端包括濾波器、控制系統和顯示器;傳感器用于信號采集并將所采集的信號經濾波器濾波后輸出給控制系統，控制系統將處理完的的信號保存并輸出至顯示器進行顯示;通過對實驗數據進行采集、分析處理，可以分析了解直升機傳動系統的實際運行情況，便于更全面的對傳動系統的振動等問題進行分析，為振動演化機理、振動控制和狀態監測提供了條件。
[0039]如圖7所示，本實用新型驅動系統的兩臺驅動電機10分別串聯一個變頻器再并聯于同一支路，即電源開關控制接通或斷開，而接觸器KMl和KM2分別控制變頻器I和變頻器2通電或斷開，該變頻器I和變頻器2還可同時被一個端子控制，以保證兩臺驅動電機10采用同功率且同步工作；電路控制原理為:當接通電源開關，按下交流接觸器KMl并接通電源線路①，則指示燈I亮且變頻器I通電，經調節變頻器I就可以控制相應驅動電機10的轉速或功率;或者接通電源開關，按下交流接觸器KM2并接通電源線路②，則指示燈2亮且變頻器2通電，經調節變頻器2就可以控制相應驅動電機10的轉速或功率;或者接通電源開關，按下交流接觸器KM3并接通電源線路③，則指示燈3亮且變頻器控制端子通電，經調節變頻器控制端子就可以同時控制變頻器I和變頻器2，從而同時控制兩臺驅動電機10的轉速或功率;所述變頻器優選采用兩個VC5000高性能矢量變頻器用于分別控制兩臺驅動電機10。
[0040]結合附圖，本實用新型的實施例一:研究直升機傳動系統的動態特性，首先啟動兩臺驅動電機10，然后利用VC5000的兩個高性能矢量變頻器分別控制兩臺驅動電機10的轉速和功率保持一致，經齒輪嗤合傳遞動力給直升機傳動系統6，由直升機傳動系統6分別將動力傳遞給主旋翼軸加載盤8和尾加載盤4;接著開始進行加載，分別通過主旋翼軸加載盤8和尾加載盤4對直升機傳動系統進行加載;在加載的過程中利用傳感器采集相應的數據，并對數據濾波后輸入控制系統處理，最后由顯示器對數據進行顯示;通過改變加載方式或改變兩驅動電機10的速度，可得到多組測試數據，并將這些數據通過網線傳輸到計算機數據采集軟件，通過對采集的信號進行對比分析，就可以分析直升機傳動系統的振動特性及研究振動控制策略。
[0041]結合附圖，本實用新型的實列二:研究齒輪“分扭一并車”的新型功率分流式齒輪傳動系統的振動特性，首先啟動兩臺驅動電機10，然后利用VC 5000的兩個高性能矢量變頻器分別控制兩臺驅動電機10的轉速和功率保持一致，經齒輪嚙合傳遞動力給直升機傳動系統6，由直升機傳動系統6分別將動力傳遞給主旋翼軸加載盤8和尾加載盤4;接著開始進行加載，分別通過主旋翼軸加載盤8和尾加載盤4對直升機傳動系統進行加載;在加載的過程中利用傳感器采集相應的數據，并對數據濾波后輸入控制系統處理，最后由顯示器對數據進行顯示;通過調節改變兩臺驅動電機10的不同功率差或轉速差，可得到多組測試數據，并將這些數據通過網線傳輸到計算機數據采集軟件，通過對采集的信號進行對比分析，就可以分析研究齒輪“分扭一并車”的新型功率分流式齒輪傳動系統的振動特性。
[0042]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化;凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，其特征在于包括傳動系統、驅動系統、安全防護網、主旋翼加載系統、尾傳動加載系統、測控系統和固定底座;所述驅動系統與傳動系統經齒輪嚙合連接并設置于固定底座上，該傳動系統經三點支承掛架懸掛安裝于固定底座上;所述主旋翼加載系統和尾傳動加載系統分別經主旋翼軸和尾傳動軸與傳動系統連接，所述安全防護網設置于固定底座上用于保護傳動系統、主旋翼加載系統和尾傳動加載系統。2.根據權利要求1所述的直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，其特征在于所述傳動系統包括一級圓柱斜齒輪、二級螺旋錐齒輪以及三級游星齒輪系。3.根據權利要求1所述的直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，其特征在于所述驅動系統包括兩臺驅動電機和滑動底座，所述兩臺驅動電機經滑動底座連接固定底座。4.根據權利要求3所述的直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，其特征在于所述驅動系統的兩臺驅動電機分別串聯一個變頻器再并聯于同一支路。5.根據權利要求1所述的直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，其特征在于所述三點支承掛架包括支撐座和斜撐桿，該支撐座為三個且按相差角度90°徑向分布于同一水平面。6.根據權利要求5所述的直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，其特征在于所述三點支承掛架相對稱的兩個支撐座分別對傳動系統進行豎向和縱向定位，另一個支撐座對傳動系統進行橫向定位。7.根據權利要求1所述的直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，其特征在于所述主旋翼加載系統包括主旋翼軸、第二聯軸器和主旋翼加載盤，該主旋翼加載盤經第二聯軸器與主旋翼軸連接。8.根據權利要求1所述的直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，其特征在于所述尾傳動加載系統包括尾傳動軸、尾加載盤和第一聯軸器，該尾加載盤經第一聯軸器與尾傳動軸連接。9.根據權利要求1所述的直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，其特征在于所述測控系統包括測控終端和噪聲傳感器、位移傳感器和加速度傳感器，所述加速度傳感器分別設置于三點支承掛架的三個支撐座上以及傳動系統的外壁上，位移傳感器設置于傳動系統的輸入軸和輸出軸上，噪聲傳感器設置在傳動系統一側。10.根據權利要求9所述的直升機傳動系統振動噪聲綜合試驗臺，其特征在于所述傳動系統的外壁上均勻分布四個加速度傳感器，所述傳動系統的輸入軸和輸出軸上分別設置兩個徑向成90度的位移傳感器。
【文檔編號】G01M13/02GK205593748SQ201620421845
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】蔣玲莉, 印道軒, 任紅軍, 韓清凱, 唐思文, 馮和英
【申請人】湖南科技大學