齿轮传动测量装置及具有其的航空发动机齿轮传动系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 204269364 U (45)授权公告日(45)授权公告日 2015.04.15

(21)申请号 201420758929.6(22)申请日 2014.12.04

(73)专利权人中国航空动力机械研究所

地址412002 湖南省株洲市芦淞区董家塅(72)发明人雷敦财 陈青兰 江建文 江平

饶刚(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限

责任公司 11240

代理人吴贵明(51)Int.Cl.

G01M 13/02(2006.01)G01B 7/30(2006.01)F02C 7/36(2006.01)

(54)实用新型名称

齿轮传动测量装置及具有其的航空发动机齿轮传动系统(57)摘要

本实用新型公开了一种齿轮传动测量装置及具有其的航空发动机齿轮传动系统，传动齿轮安装于机匣内，传动齿轮的齿轮轴是中空结构；该齿轮传动测量装置包括：与传动齿轮随动的角度编码器及用于采集角度编码器的位移信号的读数头，角度编码器经连接件与齿轮轴的内孔固定连接，读数头安装于机匣上且与角度编码器相对设置。通过设置与传动齿轮的齿轮轴的内孔配合以固定的角度编码器，及安装于机匣上与角度编码器相对设置的读数头，实现了被测齿轮及完整的传动链安装在真实的机匣上的测量需求，模拟实际工况，提高了测量数据的可靠性，从而保证了后续的动态传动误差测量的精度及准确性，为航空发动机附件传动系统设计及分析等工作提供指导。

权利要求书1页 说明书4页 附图1页

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权 利 要 求 书

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1.一种齿轮传动测量装置，用于航空发动机的传动齿轮的动态传动误差的测量，所述传动齿轮安装于机匣内，其特征在于，所述传动齿轮的齿轮轴是中空结构；

所述齿轮传动测量装置包括：与所述传动齿轮随动的角度编码器及用于采集所述角度编码器的位移信号的读数头，所述角度编码器经连接件与所述齿轮轴的内孔固定连接，所述读数头安装于所述机匣上且与所述角度编码器相对设置。

2.根据权利要求1所述的齿轮传动测量装置，其特征在于，所述连接件包括连接套，所述连接套的第一端与所述齿轮轴的内孔过盈配合，所述连接套的第二端设有内螺纹，所述第二端处设有安装座及盖板，所述角度编码器位于所述安装座与所述盖板之间，所述盖板经与所述内螺纹配合的紧固件将所述角度编码器固定。

3.根据权利要求1所述的齿轮传动测量装置，其特征在于，所述连接件包括连接支撑轴，所述连接支撑轴的第一端与所述齿轮轴的内孔过盈配合，所述连接支撑轴的第二端设有外螺纹，所述第二端处设有安装座及盖板，所述角度编码器位于所述安装座与所述盖板之间，所述盖板经与所述外螺纹配合的紧固件将所述角度编码器固定。

4.根据权利要求2或者3所述的齿轮传动测量装置，其特征在于，所述角度编码器为磁栅编码器，所述读数头经安装支架连接至所述机匣上。5.根据权利要求4所述的齿轮传动测量装置，其特征在于，所述读数头与所述安装支架活动连接，所述读数头的固定位置可调。6.根据权利要求5所述的齿轮传动测量装置，其特征在于，所述读数头与所述磁栅编码器之间的间距为0.6±0.2mm。7.根据权利要求1所述的齿轮传动测量装置，其特征在于，所述传动齿轮为传动锥齿轮。

8.一种航空发动机齿轮传动系统，其特征在于，包括安装于机匣内的传动齿轮及驱动所述传动齿轮的驱动器，所述传动齿轮包括主动轮和从动轮，所述主动轮、所述从动轮处分别设有权利要求1至7任一所述的齿轮传动测量装置。

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说 明 书

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齿轮传动测量装置及具有其的航空发动机齿轮传动系统

技术领域

[0001]

本实用新型涉及齿轮传动领域，特别地，涉及一种齿轮传动测量装置。

背景技术

齿轮传动误差是引发齿轮系振动与噪声的主要因素，因此，关于齿轮传动误差的分析与测量方面的研究一直是齿轮设计与应用中的一项重要课题。齿轮传动误差的测量实质为测量主、从动轮的实时转动位移。根据测量工况的不同，测量得到的齿轮传动误差可以分为制造传动误差、静态传动误差及动态传动误差。齿轮动态传动误差不但包含了齿轮制造误差、齿侧间隙、齿轮受载变形，同时还表征了齿轮工作过程中的动载荷等齿轮传动系统动力学性能指标。

[0003] 根据中国专利数据库、国外专利数据库、中文期刊数据库、维普资讯数据库等科技情报系统检索结果显示，现有齿轮传动误差测量方法为：“将待测圆柱齿轮副单独取出，构建简单的箱体结构进行支撑，以电机驱动，以磁粉制动器加载，采用磁栅或者光栅作为角度编码器测量主、从动轮实时转动位移，从而计算得到齿轮传动误差”。关于锥齿轮传动误差测量方法及其在航空发动机附件传动系统中的应用等方面的研究尚未见相关文献报导。[0004] 航空发动机附件传动系统属于高速齿轮传动范畴，其动力学性能对发动机整体工作性能有重要影响。测量附件传动齿轮系统在实际工况下的齿轮传动误差对于航空发动机附件传动系统的动力学设计及故障分析具有重要指导意义。[0005] 航空发动机附件传动系统复杂、结构紧凑、转速较高，如采用现有方法测量中央传动锥齿轮动态传动误差则存在以下三点不足：[0006] 1、单独将待测齿轮副取出测量传动误差，难以模拟齿轮在航空发动机中的安装情况，从而可能对“齿轮动态传动误差”中的“齿轮变形”、“轴变形”、“安装误差”等项造成较大误差；[0007] 2、采用“电机直接驱动，磁粉制动器加载”的形式难以达到航空发动机附件传动系统中央锥齿轮副额定转速及额定负载；[0008] 3、如采用现有齿轮传动误差测量方法，则忽略了各附件对附件传动齿轮系统啮合性能的影响，不能模拟中央传动锥齿轮副在附件传动齿轮系统中所承受的动载荷。[0009] 综上所述，如采用现有方法测量航空发动机附件传动系统中央传动锥齿轮副动态传动误差，则与其实际工况有较大差距，不能完整有效的反应附件传动系统的动力学性能。

[0002]

实用新型内容

[0010] 本实用新型提供了一种齿轮传动测量装置及具有其的航空发动机齿轮传动系统，以解决现有的航空发动机的被测齿轮副无法模拟真实工况导致的测量精度低的技术问题。本实用新型采用的技术方案如下：

[0012] 一种齿轮传动测量装置，用于航空发动机的传动齿轮的动态传动误差的测量，传动齿轮安装于机匣内，传动齿轮的齿轮轴是中空结构；

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齿轮传动测量装置包括：与传动齿轮随动的角度编码器及用于采集角度编码器的位移信号的读数头，角度编码器经连接件与齿轮轴的内孔固定连接，读数头安装于机匣上且与角度编码器相对设置。[0014] 进一步地，连接件包括连接套，连接套的第一端与齿轮轴的内孔过盈配合，连接套的第二端设有内螺纹，第二端处设有安装座及盖板，角度编码器位于安装座与盖板之间，盖板经与内螺纹配合的紧固件将角度编码器固定。[0015] 进一步地，连接件包括连接支撑轴，连接支撑轴的第一端与齿轮轴的内孔过盈配合，连接支撑轴的第二端设有外螺纹，第二端处设有安装座及盖板，角度编码器位于安装座与盖板之间，盖板经与外螺纹配合的紧固件将角度编码器固定。[0016] 进一步地，角度编码器为磁栅编码器，读数头经安装支架连接至机匣上。[0017] 进一步地，读数头与安装支架活动连接，读数头的固定位置可调。[0018] 进一步地，读数头与磁栅编码器之间的间距为0.6±0.2mm。[0019] 进一步地，传动齿轮为传动锥齿轮。[0020] 根据本实用新型的另一方面，还提供了一种航空发动机齿轮传动系统，包括安装于机匣内的传动齿轮及驱动传动齿轮的驱动器，传动齿轮包括主动轮和从动轮，主动轮、从动轮处分别设有上述的齿轮传动测量装置。[0021] 本实用新型具有以下有益效果：

[0022] 本实用新型齿轮传动测量装置及具有其的航空发动机齿轮传动系统，通过设置与传动齿轮的齿轮轴的内孔配合以固定的角度编码器，及安装于机匣上与角度编码器相对设置的读数头，实现了被测齿轮及完整的传动链安装在真实的机匣上的测量需求，且被测齿轮采用真实的附件加载，模拟实际工况，提高了测量数据的可靠性，从而保证了后续的动态传动误差测量的精度及准确性，为航空发动机附件传动系统设计及分析等工作提供指导。[0023] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

[0025] 图1是本实用新型优选实施例齿轮传动测量装置的结构示意图。[0026] 附图标记说明：[0027] 1、主动轮；2、从动轮；3、连接套；4、轴承；5、机匣；6、前端盖；7、第二连接螺钉；8、第二安装支架；9、第三连接螺钉；10、第二压板；11、第二读数头；12、第二磁栅编码器；13、第二磁栅盖板；14、拧紧螺钉；15、第二磁栅安装座；16、连接支撑轴；17、后端盖；18、第一磁栅安装座；19、第一磁栅编码器；20、第一磁栅盖板；21、拧紧螺母；22、第一连接螺钉；23、第一压板；24、第一读数头；25、第一安装支架。

[0024]

具体实施方式

[0028] 以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利

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要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

[0029] 本实用新型的优选实施例提供了一种齿轮传动测量装置，用于航空发动机的传动齿轮的动态传动误差的测量，传动齿轮安装于机匣内，传动齿轮的齿轮轴是中空结构；本实施例齿轮传动测量装置包括：与传动齿轮随动的角度编码器及用于采集角度编码器的位移信号的读数头，角度编码器经连接件与齿轮轴的内孔固定连接，读数头安装于机匣上且与角度编码器相对设置。由于传动齿轮安装于机匣内，可采用真实附件对传动齿轮进行加载，如模拟航空发动机附件传动系统的实际工况，采用现有的附件传动试验器驱动传动齿轮，由于角度编码器经齿轮轴的内孔固定至传动齿轮上，同传动齿轮一并随动，读数头安装于机匣上，与角度编码器相对，以测量得到角度编码器转动的位移信号，读数头的输出端连接有处理器，处理器根据读数头检测的信号以得到被测齿轮的实时转速。本实施例齿轮传动测量装置，通过模拟传动系统在实际工况下的转速测量，提高了测量数据的可靠性，从而保证了后续的动态传动误差测量的精度及准确性，为航空发动机附件传动系统设计及分析等工作提供指导。[0030] 参照图1，可选地，本实施例中，传动齿轮为传动锥齿轮，角度编码器为磁栅编码器，传动锥齿轮包括啮合的主动轮1和从动轮2。在主动轮1和从动轮2分别经轴承4安装于机匣5内，机匣5经紧固件固定连接有前端盖6和后端盖17。在主动轮1的一侧，主动轮1的齿轮轴的内孔与连接支撑轴16的一端过盈配合，连接支撑轴16的另一端设有外螺纹，可选地，过盈量0.03～0.06mm；第一磁栅编码器19、第一磁栅安装座18和第一磁栅盖板20在机匣外安装好后一起由右往左装入连接支撑轴16的另一端，通过拧紧螺母21与连接支撑轴16端部的外螺纹连接，实现第一磁栅编码器19与主动轮1之间的固连，优选地，外螺纹的螺纹旋向与主动轮1的转动方向一致。第一安装支架25通过第一连接螺钉22与后端盖17固连，第一读数头24安装至第一安装支架25上。优选地，第一读数头24与第一安装支架25活动连接，使得第一读数头24的固定位置可调。本实施例中，第一读数头24经第一压板23通过第一连接螺钉22与第一安装支架25固定以夹紧第一读数头24，且通过调整第一压板23与第一安装支架25配合的位置以调节第一读数头24的定位位置，优选地，第一读数头24与第一磁栅编码器19之间的间距为0.6±0.2mm。[0031] 在从动轮2的一侧，从动轮2的齿轮轴的内孔与连接套3的一端过盈配合，连接套3的另一端设有内螺纹，可选地，过盈量0.03～0.06mm；第二磁栅编码器12、第二磁栅安装座15和第二磁栅盖板13在机匣5外安装好后一起由上往下装入，通过拧紧螺钉14与连接套3的另一端的内螺纹连接，实现第二磁栅编码器12与从动轮2之间的固连，优选地，内螺纹的螺纹旋向与从动轮2的转动方向一致。第二安装支架8通过第二连接螺钉7与前端盖6固连，第二读数头11安装至第二安装支架8上。优选地，第二读数头11与第二安装支架8活动连接，使得第二读数头11的固定位置可调。本实施例中，第二读数头11经第二压板10通过第三连接螺钉9与第二安装支架8固定以夹紧第二读数头11，且通过调整第二压板10与第二安装支架8配合的位置以调节第二读数头11的定位位置，优选地，第二读数头11与第二磁栅编码器12之间的间距为0.6±0.2mm。

本实施例中，驱动传动齿轮的驱动器采用附件传动系统专门的试验器，以模拟航

空发动机附件传动系统的真实工况，磁栅编码器随被测齿轮实时运转，读数头将测量得到的磁栅编码器转动的位移信号输入到计算机，通过公式计算得到被测齿轮副在实际工况下

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的动态传动误差。

[0033] 根据本实用新型的另一方面，还提供了一种航空发动机齿轮传动系统，包括安装于机匣内的传动齿轮及驱动传动齿轮的驱动器，传动齿轮包括主动轮和从动轮，主动轮、从动轮处分别设有上述实施例的齿轮传动测量装置。[0034] 本实施例航空发动机齿轮传动系统，将待测齿轮及完整的附件齿轮传动链安装在真实的附件机匣上，采用已有的附件传动试验器驱动，安装航空发动机所有真实附件实现加载，模拟航空发动机附件传动系统实际工况，实现实际工况下的齿轮动态传动误差测量，提高了测量数据的可靠性，从而保证了后续的动态传动误差测量的精度及准确性，为航空发动机附件传动系统设计及分析等工作提供指导。

[0035] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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说 明 书 附 图

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图1

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