[实用新型]一种行星轮系齿轮箱试验台

说明书

一种行星轮系齿轮箱试验台，其特征在于，所述试验台包括功率流封闭系统，所述功率流封闭系统包括：试验行星轮系齿轮箱，包括试验行星轮系、第一输入轴、第一输出轴，所述试验行星轮系包括试验太阳轮、试验内齿圈、试验行星轮、试验行星架；陪试行星轮系齿轮箱，包括陪试行星轮系、第二输入轴、第二输出轴，所述陪试行星轮系包括陪试太阳轮、陪试内齿圈、陪试行星轮、陪试行星架；所述试验行星架、所述陪试行星架为静止件，或所述试验内齿圈、所述陪试内齿圈为静止件；所述第一输入轴与第二输入轴连接，所述第一输出轴与所述第二输出轴连接；所述第一输入轴用于接收进入所述功率流封闭系统的输入功率。

技术领域

本实用新型涉及航空发动机试验领域，尤其涉及一种行星轮系齿轮箱试验台。

背景技术

高涵道比双转子涡轮风扇发动机自上世纪70年代初投入使用以来，受风扇叶尖切线速度限制，与风扇连接的低压压气机与低压涡轮只能在较低转速运行，从而导致压气机级数增多，重量大且效率低。为解决上述问题，可在由低压压气机及低压涡轮组成的低压转子与风扇转子间安装一套合适的风扇驱动齿轮箱(Fan Drive Gear System,FDGS)，使风扇转子工作于低转速，而低压转子工作于高转速，即为齿轮传动涡扇发动机(GearedTurbofan，GTF)。

GTF的低压轴与风扇由一个风扇驱动齿轮箱连接。风扇驱动齿轮箱的传动部分是一个行星轮系，发动机的低压轴与行星轮系的太阳轮连接，风扇与行星轮系的内齿圈连接，行星轮系的行星轮固定于行星架上。从低压轴传递来的功率通过太阳轮与行星轮啮合以及行星轮与内齿圈啮合传递至发动机风扇，以达到减速的效果。航空领域中的风扇驱动齿轮箱具有尺寸小、转速高、传递功率大等特点。它的这些特点导致其试验试验过程中对试验台的要求高，试验台结构复杂。

目前行星轮系齿轮箱由传动部分和支承部分组成，传动部分包括一个太阳轮、若干个行星轮、一对内齿圈、一个行星架、一个传扭支架、一根太阳轮的轮轴及一根输出轴组成；支承部分由机匣及轴承组成。功率由太阳轮的轮轴传入齿轮箱，通过太阳轮与行星轮的啮合将功率流分为若干路，再通过行星轮与内齿圈的啮合将功率流汇集成一路，最终通过输出轴传出齿轮箱。

尽管计算机分析与仿真模拟技术取得了长足进步，但齿轮箱的实际性能试验仍是必需的步骤。当超过齿轮箱的负荷能力时，会出现多种模式的故障，例如齿断裂、点状腐蚀和微点状腐蚀以及过度磨损甚至变形。除了负荷能力，还有其它重要参数如效率和动力特性需要实验研究。因此，需要允许齿轮箱运行在预定的速度和扭矩条件下的试验设备。在试验过程中，通过此结构齿轮箱的功率需达到齿轮箱的额定功率才能达到验证效果。由于航空业中行星轮系齿轮箱的传递功率大，若要达到其额定功率，对试验台的要求极高。

在运用行星轮系齿轮箱的风电领域中，行星轮系齿轮箱试验台主要由一个驱动电机、一个陪试齿轮箱、一个试验件及一个加载器构成，此试验台的结构简单，但由于试验台中加载到被试齿轮箱的功率受到电机功率的限制，达不到航空领域行星轮系齿轮箱对于转速及功率的要求，因此不适用于航空领域的行星轮系齿轮箱试验。

为了满足行星轮系齿轮箱试验中对于转速、扭矩及功率的要求，现有的试验设备包括能够连接到在试验中的齿轮箱的输入和输出轴的齿轮系统和传动轴，使机械功率能够在由齿轮系统、试验中的齿轮箱和传动轴构成的闭合的机械功率回路中传递，而驱动马达被用于旋转该系统。基于所述闭合的机械功率回路的试验设备提供了显著的优点，驱动马达只需要根据发生在闭合的机械功率回路中的机械功率损耗来定额，降低了对试验电机的要求。除此以外，基于闭合的机械功率回路的试验设备的挑战涉及所需的动力传动机构的尺寸、重量和成本，所述动力传动机构用于与试验中的齿轮箱共同提供闭合的机械功率回路。现有技术的功率封闭环包括三个陪试齿轮箱、一个差动轮系以及一个加载电机，此试验台中含有多个陪试齿轮箱以及一个结构复杂的差动轮系，导致试验台结构过于复杂，大幅增加了试验台分析、搭建及调试的难度，造成了试验风险大、试验台成本高等后果。