一种航空发动机中央传动装置的持久试验装置及方法与流程

本发明涉及航空发动机试验，尤其涉及一种航空发动机中央传动装置的持久试验装置及方法。

背景技术：

1、传动系统是航空发动机的关键部件，作为动能转速装置，带动发动机和飞机的起动系统、燃滑油系统、液压系统等主要附件的正常运转工作，其性能直接影响发动机的运行。中央传动装置作为传动系统中的重要零部件，其安装在发动机中介机匣中，通过一对锥齿轮和传动杆将发动机高压转子的功率传递到附件机匣中，随着发动机性能指标的不断提高、机载附件的不断增加，中央传动装置的转速和输入功率也愈来愈大，导致中央传动的使用工况更加复杂，容易出现振动大、金属接触痕迹不好、齿轮寿命降低等故障。因此，中央传动装置在预研阶段，需要针对不同发动机工作工况，对其持久工作能力、振动扫描及谐振探测、抗冲击能力进行考核，以满足发动机使用要求。

2、目前，由于发动机研制周期紧迫，且发动机工作工况的复杂性导致无法完全模拟中央传动装置的试验测试。因此，迫切需要提供一种持久试验装置及方法，在预研阶段对发动机不同工作工况下的中央传动装置进行长寿命、抗冲击、抗振动试验测试，以考核其持久工作能力和工作可靠性。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种航空发动机中央传动装置的持久试验装置及方法，可以模拟航空发动机整机真实运转条件下，对中央传动装置传递高压转子功率给附件传动装置过程中进行振动测量以及持久工作能力考核，用于验证预研阶段中央传动装置工作可靠性，且根据试验数据进行设计尺寸及结构优化，最终满足发动机整机使用要求。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提出一种航空发动机中央传动装置的持久试验装置，包括中央传动装置，所述中央传动装置包括相互啮合主动锥齿轮和从动锥齿轮；还包括用于提供驱动扭矩的第一电机、和用于提供负载扭矩的第二电机；第一电机与第一减速箱传动连接，第一减速箱与所述主动锥齿轮之间通过第一传动轴传动连接；第二电机与第二减速箱传动连接，第二减速箱与所述从动锥齿轮之间通过第二传动轴传动连接；还包括试验台，在试验台上设置有相互连接的工控机和上位机，在所述第一电机的输出轴上设置有转速传感器，在所述第二电机的输出轴上设置有扭矩传感器，在所述第一传动轴上设置有位移传感器；在所述中央传动装置上设置有振动传感器；转速传感器、扭矩传感器、位移传感器、振动传感器分别与工控机连接，且工控机与所述第一电机、第二电机控制连接。

3、优选的，所述第一减速箱包括第一箱体、以及设置在第一箱体内部相互啮合的第一直齿轮和第二直齿轮，且所述第一直齿轮、第二直齿轮的中心孔均为花键孔；所述第一传动轴的左端外周面设置为外花键并插设在第二直齿轮的花键孔内；所述第一电机的输出轴通过第一联轴器连接有第一传动杆，第一传动杆的右端外周面设置为外花键并插设在第一直齿轮的花键孔内。

4、优选的，在所述第一电机与所述第一减速箱之间设置有第一防护罩；所述转速传感器、第一联轴器设置在第一防护罩的内部。

5、优选的，所述第二减速箱包括第二箱体、以及设置在第二箱体内部相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，且所述第一锥齿轮、第二锥齿轮的中心孔均为花键孔；所述第二传动轴的下端外周面设置为外花键并插设在第二锥齿轮的花键孔内；所述第二电机的输出轴通过第二联轴器连接有第二传动杆，第二传动杆的左端外周面设置为外花键并插设在第一锥齿轮的花键孔内。

6、优选的，在所述第二电机与所述第二减速箱之间设置有第二防护罩；所述扭矩传感器、第二联轴器设置在第二防护罩的内部。

7、优选的，所述主动锥齿轮和从动锥齿轮的中心孔均为花键孔，所述第一传动轴的右端外周面设置为外花键并插设在主动锥齿轮的花键孔内；所述第二传动轴的上端外周面设置为外花键并插设在从动锥齿轮的花键孔内。

8、优选的，还包括用于对所述中央传动装置、第一减速箱、第二减速箱进行润滑和散热的滑油系统，滑油系统包括滑油箱、供油泵和回油泵；滑油箱通过供油管分别与所述中央传动装置、第一减速箱、第二减速箱的进油口连接，所述供油泵设置在供油管上；所述中央传动装置、第一减速箱、第二减速箱的回油口通过回油管与滑油箱，所述回油泵设置在回油管上。

9、另一方面，本发明还提出一种航空发动机中央传动装置的持久试验方法，采用上述的持久试验装置，包括如下步骤：

10、s1、加载调试：通过试验台中的上位机设置试验参数并传输至工控机，工控机发出启动信号控制第一电机、第二电机启动，并控制第一电机按照不同转速转动提供不同的驱动扭矩，以及控制第二电机按照不同转速转动提供不同的负载扭矩，在每个对应转速下各进行至少5min的加载调试；

11、s2、对中央传动装置进行持久试验：试验过程中将转速传感器、扭矩传感器、位移传感器、振动传感器采集到的信号传输至工控机；工控机汇总所有接收到的信息，处理整合后对第一电机、第二电机发出相应的控制指令，同时传给上位机，并在上位机的人机交互界面实时显示转速、扭矩、位移以及振动信息。

12、优选的，在所述步骤s1中，在加载调试时，第一电机按发动机设计转速的70.5％、85％、100％、105％转速旋转；第二电机按对应转速下的额定功率加载扭矩；在加载调试过程中，利用位移传感器和振动传感器进行监测，保证位移传感器任意方向振动值不超过40mm/s，振动传感器的振动加速度总值不超过150g。

13、优选的，在步骤s2中，对中央传动装置进行持久试验包括如下过程：

14、a)第一电机按设计转速的100％转速旋转时，第二电机按对应100％转速下的额定功率进行加载，至少进行20h加载考核运转；

15、b)第一电机按设计转速的70.5％转速旋转，同时第二电机按对应70.5％转速下的额定功率进行加载，至少进行15h加载考核运转；

16、c)第一电机按设计转速的70.5％同步递增到105％转速旋转时，第二电机按对应70.5％同步递增到105％转速下的额定功率进行加载；第一电机按设计转速的105％同步递减到70.5％转速旋转时，第二电机按105％对应同步递减到70.5％转速下的额定功率进行加载；整个加减速试验过程中运转时间不低于15h，在105％转速状态下的工作时间不低于3min；

17、d)第一电机按设计转速的85％转速旋转时，第二电机按对应85％转速下的额定功率进行加载，至少进行50h加载考核运转；

18、e)第一电机按设计转速的105％转速旋转时，第二电机按对应105％转速下的额定功率进行加载，至少进行150h加载考核运转；

19、f)第一电机按设计转速的115％转速旋转时，第二电机按对应100％转速下的额定功率进行加载，至少进行20min加载考核运转；

20、上述过程a)至过程f)中，均保证位移传感器任意方向振动值不超过40mm/s，振动传感器的振动加速度总值不超过150g。

21、由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：

22、(1)通过采用本发明所提供的持久试验装置及方法，通过试验台中的上位机设置试验参数并传输至工控机，工控机发出启动信号控制第一电机、第二电机启动，并控制第一电机按照不同转速转动提供不同的驱动扭矩，以及控制第二电机按照不同转速转动提供不同的负载扭矩，可以对中央传动装置进行持久试验，试验过程中将转速传感器、扭矩传感器、位移传感器、振动传感器采集到的信号传输至工控机；工控机汇总所有接收到的信息，处理整合后对第一电机、第二电机发出相应的控制指令，同时传给上位机，并在上位机的人机交互界面实时显示转速、扭矩、位移以及振动信息。

23、(2)本发明的持久试验装置真实模拟中央传动装置在发动机中的工作工况，中央传动装置无需装配到发动机上也可以进行持久工作能力考核问题。