【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及齿轮实验设备，具体是一种可变中心距的分体式齿轮试验台及其试验方法，本专利技术通过测试轮齿间的传递扭矩、输入输出轴的径向振动、实时转速以及实时角位移数据，提供相应数据处理方法，研究齿轮啮合冲击导致的非线性振动现象。
技术介绍
1、齿轮作为传递动力的关键部件，被广泛应用于机械工程领域中，其减振降噪及非线性动力学研究一直是国内外学者研究的重点。为了保证齿轮啮合状态下的润滑，在设计时必须预留齿侧间隙。随着齿轮转速和载荷变化，在高速、加载等工况下，齿侧间隙导致齿轮啮合时出现齿面冲击、齿脱啮、齿背冲击状态，称为齿轮啮合冲击[1,2]。在该领域的理论与仿真研究中，多种非线性特性会发生在啮合冲击中，包括周期运动、混沌运动、准周期运动、倍周期分叉、hopf分岔[3]等，但由于啮合冲击发生在齿轮对的啮合线方向上，且齿侧间隙的数量级处在微米级，因此无法直接测量其非线性振动，所以有必要设计一套间接测量啮合冲击的装置，目标是为测量绘制相图、庞加莱截面、最大lyapunov指数图[3]所需的数据值，用以判断啮合冲击是否处于混沌振动状态，测绘值包括主、从动轮的时变扭矩、时变角速度、时变角位移。
2、由于齿轮箱的工况、尺寸、使用条件的限制，在结构上可分为行星齿轮箱和平行轴齿轮箱结构，齿轮采用直齿、斜齿或是人字齿设置，在支撑上可使用滚动轴承或滑动轴承，而滑动轴承也可分为动压润滑及静压润滑两大类，在润滑上有飞溅润滑、喷油强制润滑、固态脂润滑。从燃气轮机领域的高速齿轮箱对象出发，本专利技术的测试对象有如下特征：实际运行工况为高速重载，齿轮轴
3、现有技术如下：
4、与专利cn112781865a“一种齿轮振动噪声测试试验方法”的技术对比
5、专利cn112781865a中通过对试验齿轮箱振动、噪声和传传递误差的测试用以修正仿真计算模
6、型。但是其模型仍是考虑传统的振动数据，包括箱体振动加速度、轴承座振动加速度、机脚振动加速度、高低速轴转角及噪声问题。
7、专利cn112781865a中采用整体齿轮箱测试方案，齿轮箱为整体测试，系统中心距不可变。
8、目前，针对滑动轴承支撑的高速齿轮箱的试验台多以通用试验机为主，齿轮箱为整体测试中心距不可调，滑动轴承润滑不可调，测量目标多为一般的振动特性，包括轴承座的振动加速度值、箱体处振动加速度值、机脚处振动加速度值、辐射噪声等，对于高、低速轴的振动数据是单独测试的，通常没有关联。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提出一种可变中心距的分体式齿轮试验台及其试验方法，目的是为了测试啮合冲击带来的非线性振动现象，因此如何调节轮齿间的齿侧间隙是本专利技术的主要控制目标，测量数据值也均需要高、低速齿轮轴之间的同步测量，两两之间的数据是有关联的，需要协同测试，并最终处理为啮合线方向的有效数据。具体，本专利技术综合考虑了燃气轮机领域高速齿轮箱的实际测试需求，设计开发了这种可变中心距的开放式试验台架，测试的数据可供非线性振动分析，观测寻找啮合线方向上的混沌振动现象，绘制包括相图、庞加莱截面图、最大李雅普诺夫指数图进行分析。具体通过轴端设置旋转编码器，通过脉冲数据处理得到时变角位移值，并提供数值处理方案将其转化为啮合线方向的位移振动数据；采用非接触式扭矩传感器测量高低速轴的时变扭矩，可换算为时变齿轮啮合力；采用非接触式旋转编码器测量高低速轴的时变角速度；在高、低速轴径向设置90°夹角的电涡流传感器采集位移数据，验证齿轮轴在动压润滑条件下的陀螺效应。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术手段：
3、一种可变中心距的分体式齿轮试验台，用于验证齿侧间隙导致啮合过程中的非线性特性，包括：
4、工作台；
5、主动齿轮轴部分，固定设置在所述工作台上且位于所述工作台的一侧，包括：
6、开放式主动齿轮箱、转动安装在所述开放式主动齿轮箱上的主动齿轮轴、安装在所述主动齿轮轴上的主动齿轮以及与所述主动齿轮轴轴向连接的驱动电机；
7、负载齿轮轴部分，设置在所述工作台上且与所述主动齿轮轴部分平行，包括：
8、开放式从动齿轮箱、转动安装在所述开放式从动齿轮箱上的从动齿轮轴、安装在所述从动齿轮轴上的从动齿轮以及与所述从动齿轮轴轴向连接的负载；
9、所述开放式从动齿轮箱的底部通过滑台及锁定机构与所述工作台连接，所述主动齿轮轴与所述从动齿轮轴之间的中心距能够通过所述滑台及锁定机构实现定量调节，以改变所述主动齿轮和所述从动齿轮之间的齿侧间隙；
10、第一扭矩转速传感器，用于检测所述主动齿轮轴的扭矩及转速；
11、第二扭矩转速传感器，用于检测所述从动齿轮轴的扭矩及转速；
12、第一非接触式扭矩转速传感器，用于检测所述主动齿轮轴的时变扭矩及时变转速；
13、第二非接触式扭矩转速传感器，用于检测所述从动齿轮轴的时变扭矩及时变转速；
14、第一旋转编码器，用于检测所述主动齿轮轴自由端的时变角位移值；
15、第二旋转编码器，用于检测所述从动齿轮轴自由端的时变角位移值；
16、电涡流传感器，包括一对，一对所述电涡流传感器在所述主动齿轮轴的轴端呈90度夹角设置，用于观察主动齿轮轴的陀螺进动轨迹；
17、控制器，其信号输入端与所述第一扭矩转速传感器、第二扭矩转速传感器、第一非接触式扭矩转速传感器、第二非接触式扭矩转速传感器、第一旋转编码器、第二旋转编码器以及电涡流传感器连接，其信号输出端与所述驱动电机连接；
18、所述主动齿轮和从动齿轮均使用标准渐开线齿廓齿轮。
19、所述滑台及锁定机构包括：
20、底板，与所述工作台固定连接，所述底板与所述开放式从动齿轮箱底部之间设有滑轨移动副；
21、止推块，固定在位于所述从动齿轮箱一侧的底板上，止推块上螺纹旋接有第一限位螺栓；
22、第二限位螺栓，螺纹旋接在所述从动齿轮箱另一侧的箱体上，所述第二限位螺栓的非螺纹端与所述主动齿轮箱抵触连接。
23、所述负载为负载伺服电机，所述负载伺服电机与所述控制器的信号输出端连接。
24、所述主动齿轮轴与主动齿轮箱之间通过两个第一滑动轴承转动连接；所述工作台周围设有液压站；
25、液压站内的轴承润滑油通过进油泵及第一进油管路分别进入第一滑动轴承座的凹槽中，每个所述第一滑动轴承座的进油口处均设有一个第一进油流量阀；
26、所述从动齿轮轴与从动齿轮箱之间通过两个第二滑动轴承转动连接；液压站内的轴承润滑油通过进油泵及第二进油管路分别进入第二滑动轴承座的凹槽中，每个所述第二滑动轴承座的进油口处均设有一个第二进油流量阀；
27、所述开放式主动齿轮箱内壁底部和开放式主动齿轮箱内壁底部均设有回油槽，通过回油泵及回油管路将轴承润滑油回收至所述储油槽内。
28本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可变中心距的分体式齿轮试验台，用于验证齿侧间隙导致啮合过程中的非线性特性，包括：
2.根据权利要求1所述的可变中心距的分体式齿轮试验台，其特征在于，所述滑台及锁定机构包括：
3.根据权利要求1所述的可变中心距的分体式齿轮试验台，其特征在于，所述负载为负载伺服电机，所述负载伺服电机与所述控制器的信号输出端连接。
4.根据权利要求3所述的可变中心距的分体式齿轮试验台，其特征在于，所述主动齿轮轴与主动齿轮箱之间通过两个第一滑动轴承转动连接；所述工作台周围设有液压站；
5.根据权利要求1所述的可变中心距的分体式齿轮试验台进行非线性振动测试方法，其特征在于，包括齿侧间隙试验：
6.根据权利要求4所述的可变中心距的分体式齿轮试验台进行非线性振动测试方法，其特征在于，包括以下试验：
7.根据权利要求4所述的可变中心距的分体式齿轮试验台进行非线性振动测试方法，其特征在于，包括以下试验：
8.根据权利要求4所述的可变中心距的分体式齿轮试验台进行非线性振动测试方法，其特征在于，包括以下试验：
9.
...【技术特征摘要】
1.一种可变中心距的分体式齿轮试验台，用于验证齿侧间隙导致啮合过程中的非线性特性，包括：
2.根据权利要求1所述的可变中心距的分体式齿轮试验台，其特征在于，所述滑台及锁定机构包括：
3.根据权利要求1所述的可变中心距的分体式齿轮试验台，其特征在于，所述负载为负载伺服电机，所述负载伺服电机与所述控制器的信号输出端连接。
4.根据权利要求3所述的可变中心距的分体式齿轮试验台，其特征在于，所述主动齿轮轴与主动齿轮箱之间通过两个第一滑动轴承转动连接；所述工作台周围设有液压站；
5.根据权利要求1所述的可变中心距的分体式齿轮试验台...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄琦，汤文成，鹿如鑫，谢俊杰，郭如瀚，魏延岭，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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