一種高溫齒輪試驗的制造方法
【專利摘要】一種高溫齒輪試驗機(jī)，包括用于齒輪疲勞壽命試驗測試的齒輪傳動箱，待測齒輪安裝在所述齒輪傳動箱內(nèi)，所述齒輪傳動箱連接有溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱裝置和溫度監(jiān)測裝置控制模塊，所述加熱裝置通過管路與齒輪傳動箱連接，所述加熱裝置將加熱至設(shè)定溫度的潤滑油通過所述管路傳輸至所述齒輪傳動箱內(nèi)對所述待測齒輪進(jìn)行油浴式加熱和潤滑以模擬航空減速器內(nèi)齒輪的工況。所述溫度監(jiān)測裝置安裝在所述加熱裝置上實(shí)時監(jiān)測所述潤滑油的溫度，并將溫度信息反饋至所述控制模塊，實(shí)現(xiàn)加熱溫度的監(jiān)測和控制。本發(fā)明可以對齒輪進(jìn)行長時間高溫環(huán)境下的模擬試驗，試驗溫度高，工作時間長，更接近航空齒輪的真實(shí)工況，試驗結(jié)果更為有效可信。
【專利說明】一種高溫齒輪試驗機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于模擬航空齒輪高溫工況的試驗設(shè)備，特別是一種可以精確控制試驗溫度的高溫齒輪試驗機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]航空減速器齒輪是一種工作在復(fù)雜環(huán)境中的關(guān)鍵零件。溫度對齒輪的多種力學(xué)和機(jī)械性能有著直接或者間接影響，如材料的疲勞性能、紅硬性、摩擦磨損性能等。隨著飛機(jī)發(fā)動機(jī)性能不斷提高，發(fā)動機(jī)推重比不斷增大，航空發(fā)動機(jī)減速器齒輪的工況條件也越來越苛刻，齒輪嚙合表面溫度最高已達(dá)到623K，因此，對齒輪耐溫性能的要求也隨之提高。
[0003]齒輪實(shí)際溫度由本體溫度和瞬時閃現(xiàn)溫度疊加形成。影響齒輪本體溫度的因素主要有:輸入摩擦熱，對流換熱系數(shù)、環(huán)境溫度、輸入熱流沿工作齒面分布情況、摩擦系數(shù)等。齒輪表面瞬時閃現(xiàn)溫度是指齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時，表面產(chǎn)生的瞬時變化溫度。同時，航空齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量熱量并形成不均勻溫度場，其溫度場分布情況對齒輪系統(tǒng)傳動效率、動態(tài)性能以及承載能力等具有重要影響。工程實(shí)踐表明，上述情況在重載運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪中表現(xiàn)的尤為明顯。重載齒輪因高溫和不均勻溫度場所造成的熱變形將嚴(yán)重影響其承載能力和工作性能，加劇其產(chǎn)生的振動和噪聲，縮短其使用壽命。
[0004]由于現(xiàn)有齒輪試驗機(jī)設(shè)計未將上述對齒輪實(shí)際溫度的影響因素考慮其中，因而現(xiàn)有齒輪試驗機(jī)僅能滿足車輛齒輪等低溫齒輪的考核。若用于考核航空齒輪等高溫齒輪則誤差較大，且所得數(shù)據(jù)難以修正。因此考核齒輪在航空減速器中實(shí)際工況最簡潔、直觀的方法就是將齒輪置于與實(shí)際工況相近環(huán)境中進(jìn)行跑合。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要在齒輪模擬試驗機(jī)中創(chuàng)造與真實(shí)環(huán)境盡可能接近的試驗環(huán)境。
[0005]現(xiàn)有的FZG試驗機(jī)可以對溫度進(jìn)行簡單控制。其原理為有速比相同的兩對齒輪，其中一對為試驗齒輪,另一對為陪試齒輪。陪試齒輪安裝在一齒輪箱中，其輸入軸與電機(jī)直接連接，其輸出與試驗齒輪箱連接，試驗齒輪箱輸出軸上安裝有加載離合器，試驗時從箱體上方噴油口對齒輪施加潤滑油。油箱內(nèi)設(shè)計有電熱器，用以控制初始油溫，同時還有冷卻器，用以實(shí)現(xiàn)試驗中油溫平衡。但是FZG齒輪試驗箱加熱裝置可實(shí)現(xiàn)的加熱溫度低，且溫度控制誤差較大，只能將油溫控制在90 (±5) °C。因此FZG齒輪試驗機(jī)試驗條件遠(yuǎn)不能達(dá)到模擬航空減速器內(nèi)部溫度的需要，無法模擬航空減速器內(nèi)真實(shí)環(huán)境。
[0006]從加熱方式上來看，現(xiàn)有齒輪試驗機(jī)的加熱裝置多為電阻絲加熱。但是，電阻絲在使用過程中暴露出一些不容忽視的缺陷。其一、電阻絲使用壽命短，若燒斷則需要整體更換，操作不便。若電阻絲在試驗過程中燒斷則會導(dǎo)致試驗失敗。其二、電阻絲加熱均勻性差，靠近電阻絲部分的潤滑油溫度遠(yuǎn)高于油箱中其它部分且易高于閃點(diǎn)溫度，若遇電阻絲裸露帶電，則可能點(diǎn)燃潤滑油，引發(fā)安全事故。其三、電阻絲加熱的潤滑油燃燒不充分，積碳率高。高積碳率不僅會影響試驗溫度等參數(shù)，還會影響潤滑油的潤滑性能，最終影響試驗效果。此外，這種加熱方式還存在著溫度響應(yīng)慢，加熱時間短，不能提供長時間的高溫工況條件等問題。[0007]更重要的是，在航空減速器中不同部位應(yīng)用的齒輪其工作溫度亦有差別。現(xiàn)有齒輪試驗機(jī)采用電阻絲加熱油箱的目的是確保潤滑油正常工作，未考慮齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際情況，所以齒輪試驗機(jī)只能檢測單一溫度區(qū)間內(nèi)齒輪工況，不能實(shí)現(xiàn)對不同部位齒輪的溫度差異化試驗。
[0008]現(xiàn)有齒輪試驗機(jī)由于不能有效地模擬航空減速器內(nèi)齒輪的實(shí)際工況條件，試驗齒輪工況與實(shí)際工況相差較大，固此試驗數(shù)據(jù)的誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以控制試驗溫度的齒輪試驗機(jī)，以解決現(xiàn)有齒輪試驗機(jī)所提供的工況條件與齒輪實(shí)際工況條件差距過大，造成測量的數(shù)據(jù)誤差大的問題。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高溫齒輪試驗機(jī)，包括用于齒輪試驗測試的齒輪傳動箱，待測齒輪安裝在所述齒輪傳動箱內(nèi)，其中，所述齒輪傳動箱連接有溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱裝置和溫度監(jiān)測裝置控制模塊，所述加熱裝置通過管路與齒輪傳動箱連接，所述加熱裝置將加熱后的潤滑油通過所述管路傳輸至所述齒輪傳動箱內(nèi)對所述待測齒輪進(jìn)行油浴式加熱和潤滑以模擬航空減速器齒輪工況，所述溫度監(jiān)測裝置安裝在所述加熱裝置上實(shí)時監(jiān)測所述潤滑油的溫度以控制所述加熱裝置的加熱溫度。
[0011]上述的齒輪試驗機(jī)，其中，所述加熱裝置包括加熱箱體、吸油管、油泵和多組PTC加熱片組，所述加熱箱體上設(shè)置有加油口、出油口和回油口，所述油泵安裝在所述出油口上方，所述吸油管設(shè)置于所述加熱箱體內(nèi)并穿過所述出油口與所述油泵連接，所述油泵通過所述管路與所述齒輪傳動箱連接，所述齒輪傳動箱通過管路與所述回油口連接，所述多組PTC加熱片組分別安裝在所述加熱箱體內(nèi)壁、箱底和箱內(nèi)隔板上。
[0012]上述的齒輪試驗機(jī)，其中，所述溫度控制系統(tǒng)還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置通過冷卻管路與所述加熱裝置連接，所述冷卻管路上安裝有用于控制所述冷卻管路中潤滑油流量和冷卻油箱制冷量的冷卻機(jī)組以控制和調(diào)節(jié)潤滑油溫度。
[0013]上述的齒輪試驗機(jī)，其中，所述溫度監(jiān)測裝置包括多個油箱溫度傳感器，所述多個油箱溫度傳感器設(shè)置于所述加熱箱體內(nèi)，用于實(shí)時采集所述加熱箱體內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并且分別對應(yīng)于所述多組PTC加熱片組設(shè)置。
[0014]上述的齒輪試驗機(jī)，其中，所述溫度監(jiān)測裝置還包括齒輪箱溫度傳感器，所述齒輪箱溫度傳感器安裝在所述齒輪傳動箱的上部以實(shí)時采集所述齒輪傳動箱內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。
[0015]上述的齒輪試驗機(jī)，其中，所述溫度控制系統(tǒng)還包括控制模塊，所述多個油箱溫度傳感器及所述多組PTC加熱片組分別與所述控制模塊連接，每個所述油箱溫度傳感器分別對應(yīng)一組所述PTC加熱片組，所述油箱溫度傳感器分別采集所述PTC加熱片的溫度數(shù)據(jù)并上傳至所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)分別控制所述多組PTC加熱片組加熱或斷開，以精確控制潤滑油的溫度。
[0016]上述的齒輪試驗機(jī)，其中，所述齒輪箱溫度傳感器與所述控制模塊連接，所述齒輪箱溫度傳感器采集所述齒輪傳動箱的齒輪溫度數(shù)據(jù)并上傳至所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)和所述齒輪溫度數(shù)據(jù)分別控制所述多組PTC加熱片組加熱或斷開，以精確控制潤滑油的溫度。[0017]上述的齒輪試驗機(jī)，其中，所述齒輪箱溫度傳感器設(shè)置一保護(hù)溫度控制模塊。當(dāng)齒輪傳動箱內(nèi)的齒輪溫度數(shù)據(jù)高于所述保護(hù)溫度時，所述控制模塊關(guān)閉全部所述多組PTC加熱片組并控制冷卻油箱制冷量并加速潤滑油的冷卻循環(huán)以降低潤滑油溫度。
[0018]上述的齒輪試驗機(jī)，其中，所述多個油箱溫度傳感器分別設(shè)置控溫上限和控溫下限，當(dāng)所述油箱溫度傳感器測得的溫度數(shù)據(jù)高于所述控溫上限時，所述控制模塊關(guān)閉對應(yīng)的所述PTC加熱片組，當(dāng)所述油箱溫度傳感器測得的溫度數(shù)據(jù)低于所述控溫下限時，所述控制模塊打開對應(yīng)的PTC加熱片組。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:
[0020]I)本發(fā)明采用PTC加熱的方式，PTC材料是一種新型熱敏電阻材料，它本身具有熱敏、無噪聲、使用壽命長、加熱速度快的特點(diǎn)。本發(fā)明采用PTC加熱方式。在試驗中，若某一PTC加熱片故障，該區(qū)域其它加熱片可進(jìn)行溫度補(bǔ)償。維護(hù)時僅需更換故障的加熱片，操作方便。另外PTC加熱方式還有一大優(yōu)點(diǎn)，若遇PTC加熱片得不到充分散熱，且溫度到達(dá)居里溫度后，功率會急劇下降，此時加熱片的表面溫度維持在其居里溫度左右，不會造成加熱片附近的潤滑油過燒，緩解使用電阻絲加熱時常見的潤滑油積碳問題，保證試驗機(jī)能夠長時間正常運(yùn)行，因此本發(fā)明的齒輪試驗機(jī)安全系數(shù)高、維護(hù)方便?？梢詫X輪進(jìn)行長時間的加熱，試驗溫度高，試驗時間長，更接近航空齒輪的真實(shí)工作環(huán)境，試驗結(jié)果更為可信；
[0021]2) PTC加熱片可控溫度區(qū)間大，可以對不同部位的齒輪進(jìn)行差異化的試驗。在實(shí)際應(yīng)用中，不同部位齒輪的工作溫度并不相同，因此對于齒輪要求也并不相同。本發(fā)明中齒輪試驗機(jī)可以通過溫控系統(tǒng)將齒輪溫度設(shè)定在PTC加熱片居里溫度下任意溫度(±1°C )，從而實(shí)現(xiàn)齒輪在真實(shí)工作環(huán)境下工作的模擬；
[0022]3)由于本發(fā)明采取了 PTC陣列控制的方法，PTC材料本身具有性能穩(wěn)定、升溫迅速、受電源電壓波動影響小等特性，且其制成的加熱器，具有熱阻小、換熱效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)。所以PTC陣列加熱的方法響應(yīng)快，精度高，能形成在線溫度閉環(huán)控制，故本發(fā)明的控溫系統(tǒng)控溫精度高，大幅度提高了溫度控制精度及均勻性，油溫分布均勻性比現(xiàn)有設(shè)備提高30%以上，溫度的控制精度可達(dá)±1°C左右，可以實(shí)現(xiàn)潤滑油溫度的定量控制；
[0023]4)本發(fā)明可通過前期測試性試驗，對齒輪溫度和潤滑油溫度之間的關(guān)系進(jìn)行測量，得出相應(yīng)經(jīng)驗公式并輸入計算機(jī)后，通過電腦進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對齒輪表面溫度的自動控制，從而提高工作效率。
[0024]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的齒輪試驗機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的齒輪試驗機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的溫度控制示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的加熱箱體中PTC加熱片組設(shè)置示意圖(頂面)；
[0029]圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的加熱箱體中PTC加熱片組設(shè)置示意圖(側(cè)面)；
[0030]圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的加熱箱體中PTC加熱片組設(shè)置示意圖(側(cè)面)。
[0031]其中，附圖標(biāo)記
[0032]I 齒輪傳動箱[0033]2待測齒輪
[0034]3溫度控制系統(tǒng)
[0035]31加熱裝置
[0036]311加熱箱體
[0037]312 吸油管
[0038]313 加熱油泵
[0039]314 PTC加熱片組
[0040]315 加油口
[0041]316 出油口
[0042]317 回油口
[0043]32 溫度監(jiān)測裝置
[0044]321 油箱溫度傳感器
[0045]322 齒輪箱溫度傳感器
[0046]33 管路
[0047]34 冷卻裝置
[0048]341 冷卻管路`
[0049]35 控制模塊
[0050]A、B、C、D 加熱片組陣列
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述:
[0052]參見圖1，圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的齒輪試驗機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的齒輪試驗機(jī)，包括用于齒輪試驗測試的齒輪傳動箱1，待測齒輪2安裝在所述齒輪傳動箱I內(nèi)，所述齒輪傳動箱I連接有溫度控制系統(tǒng)3，所述溫度控制系統(tǒng)3包括加熱裝置31和溫度監(jiān)測裝置32，所述加熱裝置31通過管路33與齒輪傳動箱I連接，所述加熱裝置31可將加熱后的潤滑油通過所述管路33傳輸至所述齒輪傳動箱I內(nèi)對所述待測齒輪2進(jìn)行油浴式加熱和潤滑以模擬航空減速器內(nèi)齒輪的工作環(huán)境，所述溫度監(jiān)測裝置32安裝在所述加熱裝置31上實(shí)時監(jiān)測所述潤滑油的溫度以控制所述加熱裝置31的加熱溫度。上述溫度優(yōu)選為2600C _280°C，溫度誤差范圍1°C。
[0053]本實(shí)施例中，所述加熱裝置31包括加熱箱體311、吸油管312、加熱油泵313和多組PTC加熱片組314，所述PTC加熱片組314分別包括多個PTC加熱片，所述加熱箱體311上設(shè)置有加油口 315、出油口 316和回油口 317，所述加熱油泵313安裝在所述出油口 316上方，所述吸油管312設(shè)置于所述加熱箱體311內(nèi)并穿過所述出油口 316與所述加熱油泵313連接，所述加熱油泵313通過所述管路33與所述齒輪傳動箱I連接，所述齒輪傳動箱I通過管路33與所述回油口 317連接，所述多組PTC加熱片組314分別安裝在所述加熱箱體311內(nèi)壁上。
[0054]參見圖2，圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的齒輪試驗機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述溫度控制系統(tǒng)3還可包括冷卻裝置34，所述冷卻裝置34通過冷卻管路341與所述加熱裝置31連接，所述冷卻管路341上安裝有控制所述冷卻管路341中潤滑油的流量及制冷量的冷卻裝置，用以控制調(diào)節(jié)潤滑油的溫度。試驗時，若潤滑油溫度處于設(shè)定控溫上限(Tl)與設(shè)定控溫下限(To)之間時，關(guān)閉部分PTC加熱片組314，使油溫穩(wěn)定；若油溫超過設(shè)置控溫上限(Tl )，則再次關(guān)閉一定數(shù)量的PTC加熱片組314，進(jìn)一步減少加熱量，目的是使油溫緩慢降低并進(jìn)入設(shè)定溫度范圍；若潤滑油溫度超過設(shè)定控溫上限20°C或與潤滑油閃點(diǎn)溫度的差值不到10°C (選取兩者中數(shù)值較低者，確保試驗安全)時，則關(guān)閉所有PTC加熱片組314并打開冷卻裝置34，并根據(jù)潤滑油的實(shí)際溫度調(diào)節(jié)冷卻裝置34中冷卻油箱制冷量及潤滑油流量。
[0055]參見圖3，圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的溫度控制示意圖。本實(shí)施例中，所述溫度監(jiān)測裝置32包括多個油箱溫度傳感器321，所述多個油箱溫度傳感器321分別與所述多組PTC加熱片組314對應(yīng)設(shè)置于所述加熱箱體311內(nèi)，以實(shí)時采集所述加熱箱體311內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施例中，所述溫度監(jiān)測裝置32還可包括齒輪箱溫度傳感器322，所述齒輪箱溫度傳感器322安裝在所述齒輪傳動箱I的上部以實(shí)時采集所述齒輪傳動箱I內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。因考慮潤滑油在油路傳輸期間，溫度會有一定的下降，因此在設(shè)定加熱溫度時需在齒面要求溫度的基礎(chǔ)上添加相應(yīng)的溫度補(bǔ)償值，以提高試驗準(zhǔn)確率。將試驗齒輪箱噴油口溫度作為試驗?zāi)M的齒輪工作環(huán)境溫度，因此，定義溫度補(bǔ)償值為加熱箱體311內(nèi)平均油溫與齒輪傳動箱I的噴油口油溫度的差值。所以:
[0056]加熱箱體設(shè)定加熱溫度=齒輪傳動箱噴油口油溫+溫度補(bǔ)償值
[0057]所述溫度控制系統(tǒng)3還包括控制模塊35，所述多個油箱溫度傳感器321、所述多組PTC加熱片組314及所述冷卻機(jī)組34均與所述控制模塊35連接，每個所述多組PTC加熱片組314的PTC加熱片均對應(yīng)設(shè)置所述油箱溫度傳感器321，所述油箱溫度傳感器321分別采集所述PTC加熱片的溫度數(shù)據(jù)并上傳至所述控制模塊35，所述控制模塊35根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)分別控制所述冷卻油箱制冷量和/或控制所述多組PTC加熱片組314加熱或斷開，以精確控制潤滑油的溫度。其中，所述齒輪箱溫度傳感器322與所述控制模塊35連接，所述齒輪箱溫度傳感器322采集所述齒輪傳動箱I的齒輪溫度數(shù)據(jù)并上傳至所述控制模塊35，所述控制模塊35根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)和所述齒輪溫度數(shù)據(jù)分別控制所述冷卻油箱制冷量和/或控制所述多組PTC加熱片組314加熱或斷開，以精確控制潤滑油的溫度。其中，所述齒輪箱溫度傳感器322設(shè)置一保護(hù)溫度控制模塊，當(dāng)齒輪傳動箱I內(nèi)的齒輪溫度數(shù)據(jù)高于所述保護(hù)溫度時，所述控制模塊35關(guān)閉部分所述多組PTC加熱片組314和/或控制所述冷卻油箱制冷量并加速潤滑油的冷卻循環(huán)以降低潤滑油溫度。
[0058]所述多個油箱溫度傳感器321分別設(shè)置控溫上限和控溫下限，當(dāng)所述油箱溫度傳感器321測得的溫度數(shù)據(jù)高于所述控溫上限時，所述控制模塊35關(guān)閉對應(yīng)的所述PTC加熱片組314和/或控制所述冷卻油箱加速潤滑油的冷卻循環(huán)，當(dāng)所述油箱溫度傳感器321測得的溫度數(shù)據(jù)低于所述控溫下限時，所述控制模塊35打開對應(yīng)的PTC加熱片組314。
[0059]工作時，通過前期測試性試驗，對齒輪的溫度、潤滑油溫度之間的關(guān)系進(jìn)行測量，得出相應(yīng)的算式，輸入計算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)對齒輪表面溫度的自動控制。在加熱箱體311的正上方開一加油口 315，連接輸油管路，通過加熱油泵313將加熱后的潤滑油泵入齒輪傳動箱I內(nèi)，對待測齒輪2進(jìn)行油浴式加熱和潤滑。
[0060]潤滑油通過加熱油泵313從加熱箱體311中導(dǎo)出，連入一油冷機(jī)組中，該油冷機(jī)組的型號優(yōu)選為MC0-385-01K，再通過一油泵導(dǎo)回加熱箱體311中。油冷機(jī)組所用的冷卻油泵為可調(diào)節(jié)功率的，可以控制冷卻裝置34中油的流量和制冷量從而實(shí)現(xiàn)控制潤滑油的溫度。
[0061]外加潤滑油儲存在一外部油箱中，通過加熱油泵313進(jìn)行油循環(huán)。潤滑油通過設(shè)在加熱箱體311內(nèi)表面的多處PTC加熱片組314陣列，對加熱箱體311內(nèi)潤滑油進(jìn)行加熱。其PTC加熱片組314陣列最高可將加熱箱體311中的潤滑油溫度加熱至280°C。
[0062]在一實(shí)施例中，每個PTC陣列可都對應(yīng)設(shè)置一個控制單元，然后每個控制單元都把采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂颇K35進(jìn)行分析，對齒輪試驗機(jī)控制程序進(jìn)行分析，控制模塊35根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整PTC加熱片組加熱量，從而實(shí)現(xiàn)使?jié)櫥偷臏囟瓤刂圃谝粋€比較小的精度范圍內(nèi)。
[0063]其溫度監(jiān)測裝置32安裝在加熱箱體311中，通過分布在加熱箱體311各處的多點(diǎn)探頭和齒輪傳動箱2上部的油箱溫度傳感器321，進(jìn)行信號采集。信號經(jīng)計算機(jī)分析處理后對溫度監(jiān)測裝置32、加熱裝置31和冷卻裝置34進(jìn)行閉環(huán)智能控制，形成在線溫度閉環(huán)控制。在試驗前為齒輪傳動箱I的齒輪箱溫度傳感器322設(shè)置一保護(hù)溫度控制模塊，當(dāng)齒輪傳動箱I內(nèi)的齒輪箱溫度傳感器322監(jiān)測到待測齒輪2的溫度高于其保護(hù)溫度時，控制模塊35控制冷卻油箱加大制冷量，從而加速潤滑油的冷卻循環(huán)，降低潤滑油溫度。在加熱箱體311內(nèi)部多處設(shè)置油箱溫度傳感器321，為每一油箱溫度傳感器321設(shè)置控溫上限和控溫下限，當(dāng)油箱溫度傳感器321測得的潤滑油溫度高于控溫上限時，控制模塊35關(guān)閉相應(yīng)的PTC加熱片組314陣列，當(dāng)油箱溫度傳感器321測得的潤滑油溫度低于控溫下限，控制模塊35打開相應(yīng)的PTC加熱陣列。
[0064]試驗時，打開齒輪傳動箱1，將試驗待測齒輪2與陪試齒輪安裝在齒輪傳動軸上。打開加熱裝置31，對加熱箱體311內(nèi)的潤滑油進(jìn)行加熱，待加熱箱體311內(nèi)潤滑油溫度穩(wěn)定后，打開冷卻裝置34，對潤滑油的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。潤滑油溫度穩(wěn)定到控溫范圍內(nèi)時，開始齒輪試驗，并對齒輪溫度進(jìn)行監(jiān)測，控制模塊當(dāng)齒輪傳動箱I內(nèi)的齒輪箱溫度傳感器322監(jiān)測到待測齒輪2的溫度高于保護(hù)溫度時，齒輪箱溫度傳感器322發(fā)出信號，控制模塊35提高冷卻油箱制冷量并加速潤滑油的冷卻循環(huán)，降低潤滑油溫度。
[0065]下面詳細(xì)說明一待測齒輪2的測試過程:
[0066]本實(shí)施例中，待測齒輪2為一漸開線直齒輪，其齒數(shù)為29，法向模量為3.63，螺旋角為6o2' 51"，螺旋方向為左旋。該齒輪所用潤滑油為長城4010合成航空潤滑油，該潤滑油的閃點(diǎn)溫度為264°C。試驗的齒輪工作溫度為230°C左右。加熱箱體311底面尺寸為400mm*300mm ;PTC 加熱片的尺寸為 100mm*60mm。
[0067]參見圖4-6，圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的加熱箱體中PTC加熱片組設(shè)置示意圖(頂面)，圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的加熱箱體中PTC加熱片組設(shè)置示意圖(側(cè)面)，圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的加熱箱體中PTC加熱片組設(shè)置示意圖(側(cè)面)。圖4中為PTC加熱片的排列方式，將加熱箱體311分為A、B、C、D四個陣列，每個陣列設(shè)置有相應(yīng)的油箱溫度傳感器321并通過控制模塊35進(jìn)行控制。
[0068]第一陣列A中，PTC加熱片溫度調(diào)節(jié)方式如下:
[0069]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的100%，則打開所有PTC加熱片；
[0070]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的50%，則間隔的打開相應(yīng)的PTC加熱片；
[0071]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的30%，則打開底部的5片PTC加熱片；
[0072]當(dāng)所需減少的加熱量為30%，則關(guān)閉底部的5片PTC加熱片；[0073]當(dāng)所需減少的加熱量為50%，則間隔的關(guān)閉相應(yīng)的PTC加熱片；
[0074]當(dāng)所需減少的加熱量為100%，則關(guān)閉所有PTC加熱片。
[0075]第二陣列B中，PTC加熱片溫度調(diào)節(jié)方式如下:
[0076]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的100%，則打開所有PTC加熱片；
[0077]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的50%，則間隔的打開相應(yīng)的PTC加熱片；
[0078]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的30%，則打開2片不相鄰的PTC加熱片；
[0079]當(dāng)所需減少的加熱量為30%，則關(guān)閉2片不相鄰的PTC加熱片；
[0080]當(dāng)所需減少的加熱量為50%，則間隔的關(guān)閉相應(yīng)的PTC加熱片；
[0081]當(dāng)所需減少的加熱量為100%，則關(guān)閉所有PTC加熱片。
[0082]第三陣列C中，PTC加熱片溫度調(diào)節(jié)方式如下:
[0083]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的100%，則打開所有PTC加熱片；
[0084]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的50%，則間隔的打開相應(yīng)的PTC加熱片；
[0085]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的30%，則打開2片不相鄰的PTC加熱片；
[0086]當(dāng)所需減少的加熱量為30%，則關(guān)閉2片不相鄰的PTC加熱片；
[0087]當(dāng)所需減少的加熱量為50%，則間隔的關(guān)閉相應(yīng)的PTC加熱片；
[0088]當(dāng)所需減少的加熱量為100%，則關(guān)閉所有PTC加熱片。
[0089]第四陣列D中，PTC加熱片溫度調(diào)節(jié)方式如下:
[0090]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的100%，則打開所有PTC加熱片；
[0091]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的50%，則間隔的打開相應(yīng)的PTC加熱片；
[0092]當(dāng)所需加熱量為可加熱量的30%，則打開3片不相鄰的PTC加熱片；
[0093]當(dāng)所需減少的加熱量為30%，則關(guān)閉3片不相鄰的PTC加熱片；
[0094]當(dāng)所需減少的加熱量為50%，則間隔的關(guān)閉相應(yīng)的PTC加熱片；
[0095]當(dāng)所需減少的加熱量為100%，則關(guān)閉所有PTC加熱片。
[0096]可見，本發(fā)明能更快、更靈敏和準(zhǔn)確地控制試驗箱的溫度。
[0097]其中，PTC排列方式可根據(jù)其尺寸不同進(jìn)行更換。
[0098]其中，具體的操作過程為:
[0099]I)打開計算機(jī)，通過控制模塊35為潤滑油油箱設(shè)定加熱控溫上限(Tl)和控溫下限(To)，本實(shí)施例中，例如控溫上限優(yōu)選為235°C ;控溫下限為225°C ；
[0100]2)通過控制模塊35發(fā)送加熱指令到加熱片陣列，開啟加熱片對加熱箱體311內(nèi)的潤滑油進(jìn)行加熱；
[0101]3)通過控制模塊35打開齒輪箱溫度傳感器322，齒輪箱溫度傳感器322將其所測得的齒面溫度信息返回至控制模塊35 ；
[0102]4)由控制模塊35分析和判斷齒輪箱溫度傳感器322返回的信號，根據(jù)實(shí)際測量獲得的溫度與設(shè)定值之間的差距大小參照前述步驟調(diào)節(jié)加熱片陣列中加熱片的啟用數(shù)量。若潤滑油溫度超過設(shè)定控溫上限20°C或與潤滑油閃點(diǎn)溫度的差值不到10°C (選取兩者中數(shù)值較低者，確保試驗安全)時，則關(guān)閉所有加熱片。同時，打開冷卻裝置34并根據(jù)潤滑油的實(shí)際溫度設(shè)定冷卻系統(tǒng)中冷卻油箱制冷量；
[0103]5)若測得油溫已降至設(shè)定的溫度上下限范圍內(nèi)，則關(guān)閉冷卻裝置34，重新開啟相應(yīng)加熱片穩(wěn)定溫度；[0104]6)若測得油溫低于設(shè)定控溫下限時，根據(jù)實(shí)際測量溫度與設(shè)定控溫下限溫度的溫差大小打開適量加熱片。
[0105]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫齒輪試驗機(jī)，包括用于齒輪試驗測試的齒輪傳動箱，待測齒輪安裝在所述齒輪傳動箱內(nèi)，其特征在于，所述齒輪傳動箱連接有溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱裝置和溫度監(jiān)測裝置，所述加熱裝置通過管路與齒輪傳動箱連接，所述加熱裝置將加熱后的潤滑油通過所述管路傳輸至所述齒輪傳動箱內(nèi)對所述待測齒輪進(jìn)行油浴式加熱和潤滑以模擬航空減速器內(nèi)齒輪的工況，所述溫度監(jiān)測裝置安裝在所述加熱裝置上實(shí)時監(jiān)測所述潤滑油的溫度以控制所述加熱裝置的加熱溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪試驗機(jī)，其特征在于，所述加熱裝置包括加熱箱體、吸油管、加熱油泵和多組PTC加熱片組，所述PTC加熱片組分別包括多個PTC加熱片，所述加熱箱體上設(shè)置有加油口、出油口和回油口，所述加熱油泵安裝在所述出油口上方，所述吸油管設(shè)置于所述加熱箱體內(nèi)并穿過所述出油口與所述加熱油泵連接，所述加熱油泵通過所述管路與所述齒輪傳動箱連接，所述齒輪傳動箱通過管路與所述回油口連接，所述多組PTC加熱片組分別安裝在所述加熱箱體內(nèi)壁、箱底和箱內(nèi)隔板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的齒輪試驗機(jī)，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置通過冷卻管路與所述加熱裝置連接，所述冷卻管路上安裝有用于控制所述冷卻管路中的潤滑油流量和冷卻油箱制冷量的冷卻機(jī)組以控制調(diào)節(jié)潤滑油的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的齒輪試驗機(jī)，其特征在于，所述溫度監(jiān)測裝置包括多個油箱溫度傳感器，所述多個油箱溫度傳感器分別對應(yīng)于所述多組PTC加熱片組設(shè)置于所述加熱箱體內(nèi)以實(shí)時采集所述加熱箱體內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的齒輪試驗機(jī)，其特征在于，所述溫度監(jiān)測裝置還包括齒輪箱溫度傳感器，所述齒輪箱溫度傳感器安裝在所述齒輪傳動箱的上部以實(shí)時采集所述齒輪傳動箱內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的齒輪試驗機(jī)，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)還包括控制模塊，所述多個油箱溫度傳感器、所述多組PTC加熱片組及所述冷卻機(jī)組分別與所述控制模塊連接，每個所述多組PTC加熱片組的PTC加熱片分別對應(yīng)設(shè)置所述油箱溫度傳感器，所述油箱溫度傳感器分別采集所述PTC加`熱片的溫度數(shù)據(jù)并上傳至所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)分別控制所述冷卻油箱制冷量和/或控制所述多組PTC加熱片組加熱或斷開，以精確控制潤滑油的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的齒輪試驗機(jī)，其特征在于，所述齒輪箱溫度傳感器與所述控制模塊連接，所述齒輪箱溫度傳感器采集所述齒輪傳動箱的齒輪溫度數(shù)據(jù)并上傳至所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)和所述齒輪溫度數(shù)據(jù)分別控制所述冷卻油箱制冷量和/或控制所述多組PTC加熱片組加熱或斷開，以精確控制潤滑油的溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的齒輪試驗機(jī)，其特征在于，所述齒輪箱溫度傳感器設(shè)置一保護(hù)溫度控制模塊，當(dāng)齒輪傳動箱內(nèi)的齒輪溫度數(shù)據(jù)高于所述保護(hù)溫度時，所述控制模塊關(guān)閉部分所述多組PTC加熱片組和/或控制所述冷卻油箱制冷量及所述潤滑油流量以降低潤滑油溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的齒輪試驗機(jī)，其特征在于，所述多個油箱溫度傳感器分別設(shè)置一控溫上限和一控溫下限，當(dāng)所述油箱溫度傳感器測得的溫度數(shù)據(jù)高于所述控溫上限時，所述控制模塊關(guān)閉對應(yīng)的所述PTC加熱片組和/或控制所述冷卻油箱制冷量及所述潤滑油流量以降低潤滑油溫度，當(dāng)所述油箱溫度傳感器測得的溫度數(shù)據(jù)低于所述控溫下限時，所述控制模塊打開對 應(yīng)的PTC加熱片組以提高潤滑油溫度。
【文檔編號】G01M13/02GK103759938SQ201410012792
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】金杰, 邱維維, 張昕, 王月 申請人:北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所