一种跌落式齿轮箱冲击试验台及其试验方法技术

本发明专利技术提供一种跌落式齿轮箱冲击试验台及其试验方法，包括跌落式冲击试验机、功率封闭试验系统和测试与分析系统；所述小带轮通过平键与电机相连，大带轮通过平键与传动齿轮箱大齿轮相连，电机与传动齿轮箱之间以带传动的形式传递功率，传动比为28：36；传动齿轮箱大齿轮通过膜片联轴器与扭力轴相连，扭力轴通过连接齿套与试验齿轮箱大齿轮相连；传动齿轮箱小齿轮通过膜片联轴器与试验齿轮箱小齿轮相连。本发明专利技术在运转和加载状态下进行跌落式冲击试验，通过仿真和试验相结合，一方面验证仿真分析方法，一方面掌握齿轮箱在运转状态下的冲击特性，更好地指导齿轮箱设计。更好地指导齿轮箱设计。更好地指导齿轮箱设计。

【技术实现步骤摘要】
一种跌落式齿轮箱冲击试验台及其试验方法


[0001]本专利技术涉及一种冲击试验台及其试验方法，尤其涉及一种跌落式齿轮箱冲击试验台及其试验方法。

技术介绍

[0002]齿轮箱是传递功率的重要传动形式，在汽车、船舶、航天和航空等领域发挥着重要的作用。随着使用环境的逐渐多样化，齿轮箱的抗冲击性能越来越受到关注。在民用领域，齿轮箱能否抵御地震的冲击是大型动力设备设计生产时必要的考虑因素，在军用领域齿轮箱的抗冲击性能直接关系到舰船的生命力和战斗力，是舰船的核心技术指标。抗冲击技术是一门试验科学，在试验的基础上适当的结合仿真分析，可以达到提升效率和安全性的目的。目前，常见的齿轮箱冲击试验多是在齿轮箱静止状态下进行，虽然从一定程度上能够反映设备抗冲击性能，但与实际运行状态差距较大，以此试验为依据进行齿轮箱设计会造成安全裕度过大，经济性较差。此外，现阶段的冲击试验方法不能反映诸如齿轮、轴承的转动(传动)件在冲击环境下的影响，冲击载荷对传动性能的影响还少有通过试验获得。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了更好地指导齿轮箱设计而提供一种跌落式齿轮箱冲击试验台及其试验方法。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的：
[0005]一种跌落式齿轮箱冲击试验台，包括跌落式冲击试验机、功率封闭试验系统和测试与分析系统；所述功率封闭试验系统包括电机小带轮、大带轮、皮带、试验齿轮箱、传动齿轮箱、膜片联轴器、膜片联轴器、扭力轴、连接齿套、加载固定装置、支撑结构、电机控制装置和油站；所述测试与分析系统包括高速摄像机、加速度传感器、应变片和数据采集与分析系统；所述小带轮通过平键与电机相连，大带轮通过平键与传动齿轮箱大齿轮相连，电机与传动齿轮箱之间以带传动的形式传递功率，传动比为28：36；试验齿轮箱和传动齿轮箱传动比同为 51：47、模数3.5mm、压力角20
°
、螺旋角10
°
，中心距174mm，传动齿轮箱大齿轮通过膜片联轴器与扭力轴相连，扭力轴通过连接齿套与试验齿轮箱大齿轮相连；传动齿轮箱小齿轮通过膜片联轴器与试验齿轮箱小齿轮相连。
[0006]所述验齿轮箱大齿轮轴端设计成齿形状，配合加载固定装置使用；所述加载固定装置将试验齿轮箱大齿轮固定，利用扭矩扳手将连接齿套连同扭力轴转过一定角度，再用螺栓将连接齿套和试验齿轮箱大齿轮轴相连，完成加载；
[0007]所述传动齿轮箱、膜片联轴器、试验齿轮箱、扭力轴、膜片联轴安装在支撑结构上；
[0008]一种跌落式齿轮箱冲击试验方法，其特征是，包括如下步骤：
[0009]1)根据仿真分析结果设计试验齿轮箱的加速度响应测点和应变测点，选取冲击加速度响应PA较大的部位，冲击应变PS较大的部位作为试验测点的重点区域，选取结构分析中可能承受较大冲击的部位同样作为试验测点，对应区域布置加速度传感器和应变片；
[0010]2)取试验平台上测点作为试验冲击输入的校准点PA0；
[0011]3)取与试验装置质量相同的质量块，将其放置在试验平台上，通过2)中校准点测得不同冲击输入时对应的跌落式冲击试验机S1抬升高度h和跌落加速度a等设置参数SET，将设置参数SET与2)测得冲击输入对应即可得到试验工况；
[0012]4)在试验齿轮箱的轴端和箱体上布置位移参考点PU0，利用高速摄像机11拍摄冲击试验时的照片，经过照片图像处理，得到冲击过程中的“等效”轴心轨迹和试验齿轮箱的位移 PU；
[0013]5)分别测试试验台静止状态和不同试验工况下，试验齿轮箱运转情况下位移参考点PU0 的运动轨迹，经过对比不同状态下PU0的运动轨迹，总结冲击过程对齿轮运转情况的影响规律；
[0014]6)根据试验工况进行冲击试验，分别进行利用高速摄像机、加速度传感器、应变片和数据采集与分析系统，测试试验齿轮箱的冲击加速度响应PA、冲击应变PS、位移PU，将测试结果与仿真分析结果相对比，验证有限元模型M有效性和准确性；经对比，仿真分析与试验测试冲击加速度响应PA、冲击应变PS分布误差小于20％，最大冲击加速度响应PA、冲击应变PS出现部位位置误差不超过20％，冲击加速度响应PA、冲击应变PS最大值误差不小于 20％。
[0015]7)分别设计支撑结构，以不同刚度和阻尼的支撑结构安装在试验齿轮箱和传动齿轮箱上，分别进行利用高速摄像机、加速度传感器、应变片和数据采集与分析系统，测试冲击加速度响应PA、冲击应变PS、位移PU，将试验结果与仿真分析结果进行对比，重复以上6)和4) 的过程，验证不同支撑结构对试验齿轮箱冲击隔离作用；支撑结构的基本参数有垂向刚度、阻尼比、布置形式和布置个数；垂向刚度取值有20N/mm、30N/mm、40N/mm、50N/mm、 60N/mm，阻尼比取值0.04、0.05、0.06，布置形式皆为均布，布置个数分别为4个和6个；分别控制支撑结构基本参数重复以上6)和4)仿真和测试工作，归纳总结垂向刚度、阻尼比、布置个数等对试验齿轮冲击响应的影响，根据不同冲击响应需求，在试验齿轮箱结构不变的情况下，选择合理的支撑结构的基本参数。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]本专利技术在跌落式冲击试验机上设计机械功率封闭试验台，采用电机和加载装置使试验台运转起来，并适当施加扭矩，使功率封闭。配合试验测试系统，可以在运转和加载状态下进行跌落式冲击试验，通过仿真和试验相结合，一方面验证仿真分析方法，一方面掌握齿轮箱在运转状态下的冲击特性，更好地指导齿轮箱设计。
[0018]本专利技术跌落式齿轮箱冲击试验台是一种机械功率封闭试验台，可以考虑在运转、加载状态下试验齿轮箱冲击响应，全面地评价试验齿轮箱抗冲击性能。
附图说明
[0019]图1是试验台结构框图；
[0020]图2是试验台结构图；
[0021]图3是试验台实物图(主)；
[0022]图4是试验台实物图(侧)；
[0023]图5是加载固定装置10结构简图；
[0024]图6是试验方法流程图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。
[0026]本专利技术的目的是提供一套跌落式齿轮箱冲击试验台及其对应的试验方法，跌落式齿轮箱冲击试验台是一个机械功率封闭试验台，基于跌落式冲击试验机对机械功率封闭的试验齿轮箱开展冲击试验，分别通过不同的抬升高度和波形发生装置产生不同的冲击脉宽，输入到试验齿轮箱中；利用电机和加载装置可以进一步开展试验齿轮箱在运转状态和加载状态下的冲击响应；利用冲击加速度传感器、应变片、高速摄像机和数据采集仪建立测试与分析系统，用于测量试验过程中相关物理量：冲击加速度响应，冲击应变和位移；通过设计试验可以标定跌落式冲击试验输入载荷，测量冲击试验响应用以评价试验齿轮箱抗冲击性能；将试验台与测试方法、仿真计算相结合，用以修正仿真计算模型，验证仿真计算方法，为试验齿轮箱设计提供依据。
[0027]一种跌落式齿轮箱冲击试验台：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跌落式齿轮箱冲击试验台，其特征是，包括跌落式冲击试验机、功率封闭试验系统和测试与分析系统；所述功率封闭试验系统包括电机小带轮、大带轮、皮带、试验齿轮箱、传动齿轮箱、膜片联轴器、膜片联轴器、扭力轴、连接齿套、加载固定装置、支撑结构、电机控制装置和油站；所述测试与分析系统包括高速摄像机、加速度传感器、应变片和数据采集与分析系统；所述小带轮通过平键与电机相连，大带轮通过平键与传动齿轮箱大齿轮相连，电机与传动齿轮箱之间以带传动的形式传递功率，传动比为28：36；试验齿轮箱和传动齿轮箱传动比同为51：47、模数3.5mm、压力角20
°
、螺旋角10
°
，中心距174mm，传动齿轮箱大齿轮通过膜片联轴器与扭力轴相连，扭力轴通过连接齿套与试验齿轮箱大齿轮相连；传动齿轮箱小齿轮通过膜片联轴器与试验齿轮箱小齿轮相连。2.根据权利要求1所述的跌落式齿轮箱冲击试验台，其特征是，所述验齿轮箱大齿轮轴端设计成齿形状，配合加载固定装置使用；所述加载固定装置将试验齿轮箱大齿轮固定，利用扭矩扳手将连接齿套连同扭力轴转过一定角度，再用螺栓将连接齿套和试验齿轮箱大齿轮轴相连，完成加载。3.根据权利要求1所述的跌落式齿轮箱冲击试验台，其特征是，所述传动齿轮箱、膜片联轴器、试验齿轮箱、扭力轴、膜片联轴安装在支撑结构上。4.一种跌落式齿轮箱冲击试验方法，其特征是，包括如下步骤：1)根据仿真分析结果设计试验齿轮箱的加速度响应测点和应变测点，选取冲击加速度响应PA较大的部位，冲击应变PS较大的部位作为试验测点的重点区域，选取结构分析中可能承受较大冲击的部位同样作为试验测点，对应区域布置加速度传感器和应变片；2)取试验平台上测点作为试验冲击输入的校准点PA0；3)取与试验装置质量相同的质量块，将其放置在试验平台上，通过2)中校准点测得不同冲击输入时对应的跌落式冲击试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，赵松涛，崔朝凯，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零三研究所，
类型：发明
国别省市：