[發(fā)明專(zhuān)利]一種高溫齒輪試驗(yàn)機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410012792.4
• 申請(qǐng)日: 2014-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103759938A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金杰;邱維維;張昕;王月
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01M13/02
• 分類(lèi)號(hào): G01M13/02
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;尚群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于模擬航空齒輪高溫工況的試驗(yàn)設(shè)備，特別是一種可以精確控制試驗(yàn)溫度的高溫齒輪試驗(yàn)機(jī)。

背景技術(shù)

航空減速器齒輪是一種工作在復(fù)雜環(huán)境中的關(guān)鍵零件。溫度對(duì)齒輪的多種力學(xué)和機(jī)械性能有著直接或者間接影響，如材料的疲勞性能、紅硬性、摩擦磨損性能等。隨著飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)性能不斷提高，發(fā)動(dòng)機(jī)推重比不斷增大，航空發(fā)動(dòng)機(jī)減速器齒輪的工況條件也越來(lái)越苛刻，齒輪嚙合表面溫度最高已達(dá)到623K，因此，對(duì)齒輪耐溫性能的要求也隨之提高。

齒輪實(shí)際溫度由本體溫度和瞬時(shí)閃現(xiàn)溫度疊加形成。影響齒輪本體溫度的因素主要有：輸入摩擦熱，對(duì)流換熱系數(shù)、環(huán)境溫度、輸入熱流沿工作齒面分布情況、摩擦系數(shù)等。齒輪表面瞬時(shí)閃現(xiàn)溫度是指齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，表面產(chǎn)生的瞬時(shí)變化溫度。同時(shí)，航空齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量并形成不均勻溫度場(chǎng)，其溫度場(chǎng)分布情況對(duì)齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)效率、動(dòng)態(tài)性能以及承載能力等具有重要影響。工程實(shí)踐表明，上述情況在重載運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪中表現(xiàn)的尤為明顯。重載齒輪因高溫和不均勻溫度場(chǎng)所造成的熱變形將嚴(yán)重影響其承載能力和工作性能，加劇其產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，縮短其使用壽命。

由于現(xiàn)有齒輪試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)未將上述對(duì)齒輪實(shí)際溫度的影響因素考慮其中，因而現(xiàn)有齒輪試驗(yàn)機(jī)僅能滿足車(chē)輛齒輪等低溫齒輪的考核。若用于考核航空齒輪等高溫齒輪則誤差較大，且所得數(shù)據(jù)難以修正。因此考核齒輪在航空減速器中實(shí)際工況最簡(jiǎn)潔、直觀的方法就是將齒輪置于與實(shí)際工況相近環(huán)境中進(jìn)行跑合。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要在齒輪模擬試驗(yàn)機(jī)中創(chuàng)造與真實(shí)環(huán)境盡可能接近的試驗(yàn)環(huán)境。

現(xiàn)有的FZG試驗(yàn)機(jī)可以對(duì)溫度進(jìn)行簡(jiǎn)單控制。其原理為有速比相同的兩對(duì)齒輪，其中一對(duì)為試驗(yàn)齒輪，另一對(duì)為陪試齒輪。陪試齒輪安裝在一齒輪箱中，其輸入軸與電機(jī)直接連接，其輸出與試驗(yàn)齒輪箱連接，試驗(yàn)齒輪箱輸出軸上安裝有加載離合器，試驗(yàn)時(shí)從箱體上方噴油口對(duì)齒輪施加潤(rùn)滑油。油箱內(nèi)設(shè)計(jì)有電熱器，用以控制初始油溫，同時(shí)還有冷卻器，用以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)中油溫平衡。但是FZG齒輪試驗(yàn)箱加熱裝置可實(shí)現(xiàn)的加熱溫度低，且溫度控制誤差較大，只能將油溫控制在90(±5)℃。因此FZG齒輪試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)條件遠(yuǎn)不能達(dá)到模擬航空減速器內(nèi)部溫度的需要，無(wú)法模擬航空減速器內(nèi)真實(shí)環(huán)境。

從加熱方式上來(lái)看，現(xiàn)有齒輪試驗(yàn)機(jī)的加熱裝置多為電阻絲加熱。但是，電阻絲在使用過(guò)程中暴露出一些不容忽視的缺陷。其一、電阻絲使用壽命短，若燒斷則需要整體更換，操作不便。若電阻絲在試驗(yàn)過(guò)程中燒斷則會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。其二、電阻絲加熱均勻性差，靠近電阻絲部分的潤(rùn)滑油溫度遠(yuǎn)高于油箱中其它部分且易高于閃點(diǎn)溫度，若遇電阻絲裸露帶電，則可能點(diǎn)燃潤(rùn)滑油，引發(fā)安全事故。其三、電阻絲加熱的潤(rùn)滑油燃燒不充分，積碳率高。高積碳率不僅會(huì)影響試驗(yàn)溫度等參數(shù)，還會(huì)影響潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能，最終影響試驗(yàn)效果。此外，這種加熱方式還存在著溫度響應(yīng)慢，加熱時(shí)間短，不能提供長(zhǎng)時(shí)間的高溫工況條件等問(wèn)題。

更重要的是，在航空減速器中不同部位應(yīng)用的齒輪其工作溫度亦有差別。現(xiàn)有齒輪試驗(yàn)機(jī)采用電阻絲加熱油箱的目的是確保潤(rùn)滑油正常工作，未考慮齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際情況，所以齒輪試驗(yàn)機(jī)只能檢測(cè)單一溫度區(qū)間內(nèi)齒輪工況，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同部位齒輪的溫度差異化試驗(yàn)。

現(xiàn)有齒輪試驗(yàn)機(jī)由于不能有效地模擬航空減速器內(nèi)齒輪的實(shí)際工況條件，試驗(yàn)齒輪工況與實(shí)際工況相差較大，固此試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以控制試驗(yàn)溫度的齒輪試驗(yàn)機(jī)，以解決現(xiàn)有齒輪試驗(yàn)機(jī)所提供的工況條件與齒輪實(shí)際工況條件差距過(guò)大，造成測(cè)量的數(shù)據(jù)誤差大的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高溫齒輪試驗(yàn)機(jī)，包括用于齒輪試驗(yàn)測(cè)試的齒輪傳動(dòng)箱，待測(cè)齒輪安裝在所述齒輪傳動(dòng)箱內(nèi)，其中，所述齒輪傳動(dòng)箱連接有溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱裝置和溫度監(jiān)測(cè)裝置控制模塊，所述加熱裝置通過(guò)管路與齒輪傳動(dòng)箱連接，所述加熱裝置將加熱后的潤(rùn)滑油通過(guò)所述管路傳輸至所述齒輪傳動(dòng)箱內(nèi)對(duì)所述待測(cè)齒輪進(jìn)行油浴式加熱和潤(rùn)滑以模擬航空減速器齒輪工況，所述溫度監(jiān)測(cè)裝置安裝在所述加熱裝置上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述潤(rùn)滑油的溫度以控制所述加熱裝置的加熱溫度。

上述的齒輪試驗(yàn)機(jī)，其中，所述加熱裝置包括加熱箱體、吸油管、油泵和多組PTC加熱片組，所述加熱箱體上設(shè)置有加油口、出油口和回油口，所述油泵安裝在所述出油口上方，所述吸油管設(shè)置于所述加熱箱體內(nèi)并穿過(guò)所述出油口與所述油泵連接，所述油泵通過(guò)所述管路與所述齒輪傳動(dòng)箱連接，所述齒輪傳動(dòng)箱通過(guò)管路與所述回油口連接，所述多組PTC加熱片組分別安裝在所述加熱箱體內(nèi)壁、箱底和箱內(nèi)隔板上。