[发明专利]非平形轴齿轮副的状态监测与故障诊断试验装置

说明书

本发明提供了一种非平形轴齿轮副的状态监测与故障诊断试验装置，包括试验箱体、第一夹持组件、第二夹持组件、振动传感器，第一夹持组件夹持非平形轴主动齿轮，将非平形轴主动齿轮快速装配到第一快装安装位上；第二夹持组件，第二夹持组件夹持非平形轴从动齿轮，将非平形轴从动齿轮快速装配到第二快装安装位上；遥测组件，遥测组件安装在遥测装置安装位，且遥测组件与所述非平形轴从动齿轮连接。本发明的试验装置可以实现非平形轴齿轮副的快速换装，提高测试效率，同时可以测量非平形轴齿轮副的动应力和振动情况，提高测试的效率及试验结果的准确率。

技术领域

本发明属于航空发动机传动系统状态监测与故障诊断领域，涉及一种非平形轴齿轮副的状态监测与故障诊断试验装置。

背景技术

非平形轴齿轮副包括螺旋锥齿轮、面齿轮，是齿轮传动系统最常见的零件，广泛应用于航空燃气涡轮发动机传动系统上。以螺旋锥齿轮为例，其主要作用是从航空发动机的涡轮上提取转速和功率驱动航空发动机及飞机的燃油附件和滑油附件装置、发电机等工作，螺旋锥齿轮若出现故障，轻则导致航空燃气涡轮发动机和飞机无法正常工作，重则导致机毁人亡的事故发生，因此需要对螺旋锥齿轮进行状态监测及故障预警。

螺旋锥齿轮的常见故障一般分为磨损、粘结、点蚀、裂纹四种，螺旋锥齿轮的状态监测与故障诊断的基本原理是当齿轮发生故障时，螺旋锥齿轮的传递误差和时变啮合刚度会随之发生改变，从而引起齿轮传动系统振动特性及齿轮动应力发生改变，进而通过监测螺旋锥齿轮运转中的振动信号来监测其状态和判断是否出现故障及故障程度，同时也可通过监测螺旋锥齿轮的轮缘辐板振动应力作为辅助监测和测量手段。

由于锥齿轮故障种类繁多，在开展螺旋锥齿轮状态监测和故障诊断时，需要开展不同故障种类、每种故障类型不同故障损伤程度下的试验，试验过程中需要多次更换故障螺旋锥齿轮。而锥齿轮轴与轴承内圈一般为过盈配合，其拆卸和装配均费时费力，且锥齿轮每次装配均需要通过调整垫来调整齿面接触印痕，需要耗费大量时间。

同时，对于航空燃气涡轮发动机螺旋锥齿轮而言，最有价值和意义的是对螺旋锥齿轮的工作状态进行持续监控，在锥齿轮故障早期就识别出故障，早期进行干预，防止螺旋锥齿轮完全失效导致发生重大灾难和损失。因此通过试验台架获取大量不同故障程度下的螺旋锥齿轮动力学特征数据，进而形成故障程度阈值，达到对螺旋锥齿轮故障早期诊断、适时预警的目的。

目前现有的状态监测与故障诊断装置存在以下问题：

1.常规的螺旋锥齿轮箱，螺旋锥齿轮一般直接装在箱体上，螺旋锥齿轮更换时需要拆卸齿轮和轴承，造成更换效率低、耗时长、涉及工装多且操作复杂、成本高，装置使用率低的问题；

2.常规的螺旋锥齿轮箱设计仅考虑振动指标，对螺旋锥齿轮轮缘辐板动应力不关注，而高速航空螺旋锥齿轮的行波振动导致的早期裂纹很难通过振动信号监测到；

3.对于高速故障模拟螺旋锥齿轮箱而言，试验的安全性非常重要，而常规的螺旋锥齿轮箱通常不会或者很少考虑高速齿轮运转时带来的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于设计一种非平形轴齿轮副的状态监测与故障诊断试验装置，其能够实现对非平形轴齿轮副的快速换装，提高装置利用率的目的。同时，能够避免试验时因非平形轴齿轮副破坏造成的齿轮箱损坏以及人员遭受伤害的问题，还可以测量非平形轴齿轮副的动应力和振动加速度，以获取不同故障模式、不同故障程度下非平形轴齿轮副的动力学特征数据和动应力数据，为非平形轴齿轮副的分析提供数据支撑。

实现发明目的的技术方案如下：一种非平形轴齿轮副的状态监测与故障诊断试验装置，包括：

试验箱体，所述试验箱体上设有第一快装安装位、第二快装安装位、遥测装置安装位、振动传感器，且所述第二快装安装位的中心线与所述遥测装置安装位的中心线重合，所述第一快装安装位的中心线与所述第二快装安装位的中心线之间具有角度；