齿轮疲劳试验及装备技术

1、齿轮试验方法及装备1 齿轮加速疲劳试验目前存在的加速疲劳试验方法有：目前存在的加速疲劳试验方法有：提高试验加载频率法、删小量提高试验加载频率法、删小量法、线型强化载荷谱法。法、线型强化载荷谱法。齿轮箱载荷齿轮箱载荷谱谱齿轮、轴承应力齿轮、轴承应力循环次数循环次数零件累计疲劳损零件累计疲劳损伤度伤度齿轮箱试验台架齿轮箱试验台架损伤度损伤度= =齿轮箱试验台齿轮箱试验台加载转速扭矩加载转速扭矩线型强化载荷谱法线型强化载荷谱法采用采用MinerMiner线性累计损伤理论，线性累计损伤理论，提出了加速疲劳寿命试验方提出了加速疲劳寿命试验方法，实现了在较短时间内齿法，实现了在较短时间内齿轮箱疲劳寿命的试

2、验评价与轮箱疲劳寿命的试验评价与预估，其实现过程如图所示。预估，其实现过程如图所示。该方法已在风电齿轮箱疲劳该方法已在风电齿轮箱疲劳试验中使用。试验中使用。线型强化载荷谱线型强化载荷谱法实现过程法实现过程风电齿轮箱加速疲劳试验20年设计寿命下轴承疲劳损伤度年设计寿命下轴承疲劳损伤度试验载荷谱下齿轮损伤度试验载荷谱下齿轮损伤度齿轮齿轮损伤度损伤度齿轮齿轮损伤度损伤度接触接触弯曲弯曲接触接触弯曲弯曲0.4780.0350.0780.1780.0120.1650.0540.0860.2360.3240.1130.1990.5650.993试验载荷谱下轴承损伤度试验载荷谱下轴承损伤度轴承轴承损伤度损伤

3、度轴承轴承损伤度损伤度10.11020.11330.10140.22550.09960.58370.08880.05290.0451 齿轮加速疲劳试验2 齿轮系统温度预测利用传热学和网格法分析技术，分析利用传热学和网格法分析技术，分析齿轮传动系统的拓扑结构，及系统各零部齿轮传动系统的拓扑结构，及系统各零部件间的热量流动关系，件间的热量流动关系，创建齿轮传动系统创建齿轮传动系统耦合热分析模型。耦合热分析模型。减速器内的主要换热情况减速器内的主要换热情况节点热平衡方程组节点热平衡方程组2 齿轮系统温度预测3 可变中心距功率封闭齿轮试验台A为陪试齿轮箱，为陪试齿轮箱，B为试验齿轮为试验齿轮箱，箱，T

4、为加载器，为加载器，M为驱动电机为驱动电机试验齿轮箱中心距变化试验齿轮箱中心距变化时，陪试齿轮箱不发生任何时，陪试齿轮箱不发生任何变化。与活动工作台相连的变化。与活动工作台相连的陪试齿轮箱可以通过活动工陪试齿轮箱可以通过活动工作台轨道的移动来适应受试作台轨道的移动来适应受试齿轮箱中心距的变化。齿轮箱中心距的变化。兆瓦级机械功率全封闭兆瓦级机械功率全封闭试验台垂直轴试验台垂直轴减速器平面布置减速器平面布置兆瓦级机械功率全封闭兆瓦级机械功率全封闭试验台平行轴试验台平行轴减速器平面布置减速器平面布置3 兆瓦级机械功率兆瓦级机械功率全封闭齿轮试验台全封闭齿轮试验台3.1 试验台结构及工作原理试验台结构

5、及工作原理采用机械功率全封闭结构。机械功率全封闭式试验台中电动机能耗仅为封闭功率的10%左右，较电封闭结构更节能。该技术属于国内首创。3 兆瓦兆瓦级功率全封闭齿轮试验台级功率全封闭齿轮试验台3.2 兆瓦级试验台机械加载器兆瓦级试验台机械加载器结构独特，性能优良，属过内外首创。可实现几个千瓦可实现几个千瓦的无极加载，加载过的无极加载，加载过程无行程的限制。具程无行程的限制。具有加载灵敏、稳定等有加载灵敏、稳定等优点。优点。4 大功率风电齿轮箱试验台功率风电齿轮箱试验台齿轮箱性能试验台框图齿轮箱性能试验台框图u 试验台部分技术参数试验台部分技术参数 额定功率：额定功率：23300KW 水力测功机功

6、率：双向水力测功机功率：双向7200KW 额定电压：额定电压：4.14KV10%u 系统主要技术特点：系统主要技术特点： 变频调速系统采用矢量变频调速系统采用矢量控制技术控制技术 采用网格技术、数据库采用网格技术、数据库技术技术 模块设计、易维护模块设计、易维护 采用统一的组态、变成、采用统一的组态、变成、数据管理数据管理4 大功率风电齿轮箱试验台功率风电齿轮箱试验台u 主要技术创新：主要技术创新： 解决了双机串、并联运行动解决了双机串、并联运行动态过程振荡问题。态过程振荡问题。 实现实现了双机的平滑、可靠运了双机的平滑、可靠运行。行。 数据采集系统实现多通道、数据采集系统实现多通道、多类型的

7、高精度同步采集及多类型的高精度同步采集及风度的后处理功能。风度的后处理功能。齿轮箱性能试验台试验现场齿轮箱性能试验台试验现场5 直升机传动系统及其试验平台平台u 直升机传动系统特点：直升机传动系统特点： 高功率密度。高功率密度。 减速比减速比大、传动效率高。大、传动效率高。 美军美军“黑鹰黑鹰”直升机总传直升机总传 动比为动比为81，阿帕奇的总传动比为阿帕奇的总传动比为72.1 寿命寿命长、可靠性强。长、可靠性强。 干运能力强。干运能力强。阿帕奇主减速器干运能力为阿帕奇主减速器干运能力为1h、意大利、意大利武装直升机武装直升机A129干运能力为干运能力为30min、虎、虎式直升机干运能力为式直升机干运能力为30min。美军阿帕奇美军阿帕奇直升机传动系统原理图直升机传动系统原理图美军阿帕奇直升机传动系统美军阿帕奇直升机传动系统5 直升机传动系统及其试验平台平台u AS-332超级美洲豹中型运输直升机超级美洲豹中型运输直升机齿轮箱齿轮箱Puma旋翼齿轮箱旋翼齿轮箱Puma尾旋翼齿轮箱尾旋翼齿轮箱u 直升机减速器试验直升机减速器试验齿轮箱试验的内容包括齿轮箱试验的内容包括旋翼速度、扭矩、齿轮箱油压、润滑剂温度及旋翼速度、扭矩、齿轮箱油压、润滑剂温度及油温油温。此外，在齿轮箱负载时还将对这些。此外，在齿轮箱负载时还将对这些变量进行测试变量进行测试，