本发明专利技术公开了一种航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台及测试方法，测试平台包括驱动装置、工况模拟装置和负载发生装置；通过内花键轴承载装置和外花键轴承载装置驱动航空渐开线花键副的内外花键轴进行不同浮动和位移，实现模拟航空渐开线花键副不同工况条件，可实现航空渐开线花键副在各种极端工况因素下对航空渐开线花键微动损伤机理、微动损伤量以及系统非线性振动对其作用机制影响的验证和探究；能够精确模拟各种工况条件，使渐开线花键副处于特定工况条件下工作，特别对于轴向浮动、平行不对中、角向不对中、质量偏心等情况进行精确模拟，结构简单，还原度高。还原度高。还原度高。
【技术实现步骤摘要】
一种航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台及测试方法
[0001]本专利技术涉及机械装置及运输
，具体涉及一种航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台及测试方法。
技术介绍
[0002]航空渐开线花键所受载荷取决于飞机的飞行包线，且又要在起飞、作战等工作状态时经历高转速、大功率甚至干摩擦(高温及润滑较差)等极端工况，从而导致花键副输入转矩具有交变性，该交变外载荷构成了花键副振动的外部激励；同时，由啮合齿对数变化引入的综合啮合刚度时变性以及制造与安装引起的几何误差等构成了花键副振动的内部激励。这种即存在极端工况，又受内、外激励共同作用导致的花键副非线性振动，使得原设计相对静止的两花键接触面产生了明显的微幅运动，而微动的反复作用一方面使接触表面产生微动磨损，造成键齿表面松动，或由于磨屑的聚集使得花键副咬死，键齿强度降低；另一方面使花键齿表面或亚表面层中产生微裂纹，并在循环交变载荷作用下发展成疲劳裂纹，即微动疲劳。
[0003]微动疲劳裂纹对花键齿应力集中造成的影响远远超过几何形状对其应力集中的影响，从而以较大比例的失效形式发生花键齿的断裂。而微动磨损与微动疲劳被认为是微动损伤的两种破坏机制。据最新资料统计，在航空发动机动力传输系统的失效中，渐开线花键副引起的失效约占三分之一，其中由微动损伤导致的渐开线花键失效要占90％以上，对连接可靠性造成严重危害，甚至造成灾难性事故。因此，为满足先进航空发动机“严苛”的技术要求，设法提高航空渐开线花键副的使用性能的同时，又能减缓其微动损伤从而延长其工作寿命成为了航空动力传输系统设计急需攻克的重大难题，故航空渐开线花键副微动损伤机理及非线性振动对其作用机制的研究被推上了科学研究的前沿。而目前为止，通过试验探究各种极端工况条件下的航空渐开线花键副微动损伤以及系统非线性振动响应对其影响机制时可真实模拟花键副真实工况的试验测试平台十分少。
技术实现思路
[0004]为解决现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台及测试方法，实现航空渐开线花键副在各种极端工况因素下对航空渐开线花键微动损伤机理、微动损伤量以及系统非线性振动对其作用机制影响的验证和探究。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台，包括驱动装置、工况模拟装置和负载发生装置；
[0007]所述驱动装置用于给整个试验平台提供试验所需的转速和扭矩，并测量航空渐开线花键副所在轴系的扭矩；
[0008]所述工况模拟装置包括用于分别安装航空渐开线花键副内外花键轴的内花键轴承和外花键轴承，用于提供内花键轴承轴线间x轴浮动量及夹角偏移的内花键轴承载装置，
用于提供外花键轴承轴线间的x轴浮动量及z轴轴向位移的外花键轴承载装置；通过内花键轴承载装置和外花键轴承载装置驱动航空渐开线花键副的内外花键轴进行不同浮动和位移，实现模拟航空渐开线花键副不同工况条件；
[0009]所述负载发生装置用于提供航空渐开线花键副试验负载。
[0010]进一步，所述航空渐开线花键副包括内花键法兰轴和外花键法兰轴，内花键法兰轴和外花键法兰轴均被分成两段轴，两段轴分别通过法兰连接在一起。
[0011]进一步，所述工况模拟装置包括试验台基座、安装在试验台基座上平行设置的一对直线平行导轨，内花键轴承载装置和外花键轴承载装置分别通过直线导轨滑块安装在一对直线平行导轨上，每条直线平行导轨上位于内花键轴承载装置和外花键轴承载装置两侧分别安装有直线导轨限位块；
[0012]所述内花键轴承载装置为R轴旋转滑台，内花键法兰轴通过内花键轴承安装在R轴旋转滑台上；
[0013]所述外花键轴承载装置为丝杠手轮滑台，外花键法兰轴外花键轴承安装在丝杠手轮滑台上。
[0014]进一步，所述驱动装置包括三相异步电动机、转矩转速测量仪和控制三相异步电动机的矢量变频器，三相异步电动机用于提供试验所需转速和扭矩，转矩转速测量仪安装在驱动装置和工况模拟装置之间用于测量航空渐开线花键副内、外花键所在轴系的扭矩。
[0015]进一步，所述驱动装置包括扭矩信号转换器和信号采集分析仪，扭矩信号转换器用于将转矩转速测量仪输出的信号进行信号转换后接入信号采集分析仪，经信号采集分析仪处理后输入电脑。
[0016]进一步，所述负载发生装置包括磁粉制动器和减速器，磁粉制动器连接减速器后与工况模拟装置连接。
[0017]进一步，包括T型槽工作台，所述驱动装置、工况模拟装置、负载发生装置均安装在T型槽工作台上；所述三相异步电动机与转矩转速测量仪、转矩转速测量仪与驱动装置、驱动装置与减速器、减速器与负载发生装置，均通过联轴器连接。
[0018]航空渐开线花键副微动损伤振动测试方法，包括如下步骤：
[0019](1)、将一对花键副试件的内花键法兰轴和外花键法兰轴分别装载于内花键轴承、外花键轴承上；
[0020](2)、根据试验需求通过内花键轴承载装置和外花键轴承载装置调整内花键法兰轴和外花键法兰轴的轴承轴线间的x轴浮动量、z轴轴向位移以及夹角偏移，使内花键法兰轴和外花键法兰轴精确模拟不同工况条件；
[0021](3)、设置磁粉制动器的负载、减速器的减速比以及驱动装置的扭矩，使内花键法兰轴和外花键法兰轴的扭矩达到工况条件；
[0022](4)、当内花键法兰轴和外花键法兰轴的运行时间达到工况条件时，关停试验台并取下试样，采用相应的方法去验证和探究。
[0023]进一步，所述步骤(2)中模拟不同工况条件分为以下几种：
[0024]模拟对于不同轴向浮动量：通过调整花键轴承载装置和外花键轴承载装置两侧的直线导轨限位块所在位置，实现内花键法兰轴和外花键法兰轴不同轴向浮动量的控制；
[0025]模拟不同平行不对中量：通过手动调整丝杠手轮滑台控制外花键法兰轴移动，即
调整花键的平行不对中量；
[0026]模拟不同角向不对中量：通过R轴旋转滑台控制内花键法兰轴的角向位移，旋转滑台的旋转角度即为花键的角向不对中量；
[0027]模拟质量偏心：在用来测量质量偏心的外花键法兰轴端面的上、下、左、右四个方向对称各自打三个孔，确定不同的孔大小和位置，确定不同的质量偏心量。
[0028]进一步，所述步骤(4)采用相应的方法去验证和探究为：使用SEM扫描电镜对试验件齿面形貌进行观察，从花键齿面各个角度对表面损伤形貌进行判断和分析，试验结束后将试验件拆下，进行线切割处理，在进行切割后进行超声波清洗，将花键副每个齿分开编号进行观察。
[0029]本专利技术具有以下优点：
[0030]本专利技术可模拟航空渐开线花键副实际工作情况进而进行微动损伤和振动测试的试验平台，通过内花键轴承载装置和外花键轴承载装置驱动航空渐开线花键副的内外花键轴进行不同浮动和位移，实现模拟航空渐开线花键副不同工况条件，可实现航空渐开线花键副在各种极端工况因素下对航空渐开线花键微动损伤机理、微动损本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台，其特征在于：包括驱动装置、工况模拟装置和负载发生装置；所述驱动装置用于给整个试验平台提供试验所需的转速和扭矩，并测量航空渐开线花键副所在轴系的扭矩；所述工况模拟装置包括用于分别安装航空渐开线花键副内外花键轴的内花键轴承(5)和外花键轴承(6)，用于提供内花键轴承(5)轴线间x轴浮动量及夹角偏移的内花键轴承载装置，用于提供外花键轴承(6)轴线间的x轴浮动量及z轴轴向位移的外花键轴承载装置；通过内花键轴承载装置和外花键轴承载装置驱动航空渐开线花键副的内外花键轴进行不同浮动和位移，实现模拟航空渐开线花键副不同工况条件；所述负载发生装置用于提供航空渐开线花键副试验负载。2.根据权利要求1所述的航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台，其特征在于：所述航空渐开线花键副包括内花键法兰轴(23)和外花键法兰轴(24)，内花键法兰轴(23)和外花键法兰轴(24)均被分成两段轴，两段轴分别通过法兰连接在一起。3.根据权利要求2所述的航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台，其特征在于：所述工况模拟装置包括试验台基座(17)、安装在试验台基座(17)上平行设置的一对直线平行导轨(16)，内花键轴承载装置和外花键轴承载装置分别通过直线导轨滑块(15)安装在一对直线平行导轨(16)上，每条直线平行导轨(16)上位于内花键轴承载装置和外花键轴承载装置两侧分别安装有直线导轨限位块(14)；所述内花键轴承载装置为R轴旋转滑台(13)，内花键法兰轴(23)通过内花键轴承(5)安装在R轴旋转滑台(13)上；所述外花键轴承载装置为丝杠手轮滑台(18)，外花键法兰轴(24)外花键轴承(6)安装在丝杠手轮滑台(18)上。4.根据权利要求3所述的航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台，其特征在于：所述驱动装置包括三相异步电动机(1)、转矩转速测量仪(3)和控制三相异步电动机的矢量变频器(26)，三相异步电动机用于提供试验所需转速和扭矩，转矩转速测量仪(3)安装在驱动装置和工况模拟装置之间用于测量航空渐开线花键副内、外花键所在轴系的扭矩。5.根据权利要求4所述的航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台，其特征在于：所述驱动装置包括扭矩信号转换器(27)和信号采集分析仪(28)，扭矩信号转换器(27)用于将转矩转速测量仪(3)输出的信号进行信号转换后接入信号采集分析仪(28)，经信号采集分析仪处理后输入电脑。6.根据权利要求3
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5任一项所述的航空渐开线花键副微动损伤振动测试平台，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛向珍，李一凡，贾继鹏，林宽，刘建，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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