專利名稱：減速器應(yīng)變測試裝置及數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減速器的測試及數(shù)據(jù)處理，具體涉及直升飛機發(fā)動機 減速器的應(yīng)變測試裝置及數(shù)據(jù)處理方法。
技術(shù)背景直升飛機靠旋翼旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的升力進行飛行，旋翼旋轉(zhuǎn)的動力由 發(fā)動機提供，發(fā)動機的動力通過減速器傳到旋翼軸上,從而驅(qū)動旋翼 旋轉(zhuǎn)，減速器是直升飛機的重要部件。減速器是由齒輪傳動系統(tǒng)組成， 它將發(fā)動機高轉(zhuǎn)速減速以滿足旋翼要求的轉(zhuǎn)速。在飛行中減速器會產(chǎn) 生損傷，隨著飛行時數(shù)的增加減速器各零件的損傷也在增加，使用 壽命逐漸減少。零部件損傷程度和剩余壽命，是由實驗計算和使用經(jīng) 驗積累獲得并在此基礎(chǔ)上編制維護資料，它規(guī)定了維護的時間間隔并 提供了減速器各零件的壽命值。雖然這些數(shù)據(jù)對保證直升飛機的飛行 起到了重要的作用，但是該資料無通用性。對于不同用途、不同型號 的直升飛機，隨著飛行時數(shù)的增加，各零部件的損傷程度也不同，僅 依靠維護資料來預(yù)估每次飛行后各個重要的零部件損傷程度及剩余 壽命，不能及時準確地提供零部件損傷程度及剩余壽命。尤其是遇有 大載荷的特殊任務(wù)時，難于保障飛行的正常安全進行。為保證飛行的 安全，提高直升飛機的出勤率和機動性，對直升飛機發(fā)動機減速器各 零部件的損傷程度及剩余壽命進行實時監(jiān)控是非常重要的，這就要有
一套測試裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，體積小，安裝方便，操作簡 單，能實時自動監(jiān)測直升飛機發(fā)動機減速器零部件損傷和壽命的減速 器應(yīng)變測試裝置及其數(shù)據(jù)處理方法。本發(fā)明是通過如下技術(shù)實現(xiàn)以上目的的。本發(fā)明的減速器應(yīng)變測試裝置，包括應(yīng)變片，應(yīng)變采集器，含 有峰谷處理器和雨流計數(shù)器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，損傷與壽命計算器，報 警蜂鳴器和顯示器并依次連接組成。減速器應(yīng)變測試數(shù)據(jù)處理方法，其所述方法的步驟如下(1) 、貼應(yīng)變片在被檢測的零部件上貼上應(yīng)變片，應(yīng)變采集器通過應(yīng)變片以一定的時間間隔連續(xù)獲得貼片部位的應(yīng)變大小或經(jīng)標定后的載荷大小，并轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號，生成含各零部件載荷或應(yīng)變值的數(shù)據(jù)文件，輸入到 含峰谷處理器和雨流計數(shù)器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；(2) 、峰-谷預(yù)處理以一定的時間間隔采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，將采集到的隨時間變化的數(shù)據(jù)點連接成應(yīng)變-時間歷程曲線，去掉相鄰峰谷間的中間點，保留峰谷 占.八、、9(3) 、雨流計數(shù)將只保留峰-谷點的應(yīng)變-時間坐標系連同歷程曲線順時針旋轉(zhuǎn) 90度，使時間坐標朝下，應(yīng)變坐標朝右，在新坐標系下，以絕對值
最大點為分割點，將整個應(yīng)變-時間歷程曲線分為上下兩段，將上下 兩段互換位置，這些應(yīng)變值依次從每個峰或谷的內(nèi)側(cè)向下落，形成雨 流，當下落的應(yīng)變值遇到來自上層落下的應(yīng)變值時，即行停止，既完成了一個循環(huán)計數(shù)；根據(jù)壽命計算公式獲得零件的壽命值;式中S為交變應(yīng)力幅值 ^為疲勞極限H, A， B， C為S^"N曲線的形狀參數(shù) N為與S值相對應(yīng)的破壞循環(huán)數(shù)，即壽命值 (4)、損傷計算杼據(jù)公式 A=lTV,式中D/為第/次損傷值，N/為第/次壽命值，下標/表示第/次飛行；(5)、損傷累積計算 根據(jù)公式^ =五/),式中D為損傷累積值當"=1時，剩余壽命減少到零，零件到壽，更換或修復(fù)。本發(fā)明的減速器應(yīng)變測試裝置及數(shù)據(jù)處理方法的優(yōu)點是監(jiān)測 裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，數(shù)據(jù)存儲量少，數(shù)據(jù)處理速度快，精度高， 自動批處理和顯示數(shù)據(jù)采集、處理進程和結(jié)果，操作簡單，直接安裝 到飛機上，由飛行員在飛行時實時監(jiān)控和自動報警。


圖1是本發(fā)明的減速器應(yīng)變測試裝置流程圖 圖2應(yīng)變隨時間變化時間歷程3峰-谷預(yù)處理后應(yīng)變隨時間變化歷程圖 圖4應(yīng)變隨循環(huán)次數(shù)變化中1、應(yīng)變采集器，2、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，3、峰谷處理器，4、 雨流計數(shù)器，5、損傷與壽命計算器，6、顯示器，7、應(yīng)變片，8、報 警蜂鳴器。
具體實施方式
由圖1可見，本發(fā)明的減速器應(yīng)變測試裝置由應(yīng)變采集器l，數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)2，損傷與壽命計算器5，顯示器6，應(yīng)變片7，報警蜂鳴 器8連接組成。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2內(nèi)含有峰谷處理器3和雨流計數(shù)器4。 減速器應(yīng)變測試數(shù)據(jù)處理方法，其所述方法的步驟如下(1) 、貼應(yīng)變片應(yīng)變片7貼在被檢測減速器的零件上，應(yīng)變采集器1通過應(yīng)變 片7以一定的時間間隔(如每過0.001秒將測到的值保存起來，1秒 鐘內(nèi)將有1000個按時間順序排列的測試的數(shù)據(jù))連續(xù)獲得貼片部位 的應(yīng)變大小或經(jīng)標定后的載荷大小，并轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號，生成含各零 部件載荷或應(yīng)變值的數(shù)據(jù)文件，應(yīng)變隨時間變化的時間歷程圖(如圖 2所示)，輸入到含峰谷處理器3和雨流計數(shù)器4的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2;(2) 、峰-谷預(yù)處理以一定的時間間隔(如每過0.001秒將測到的值保存起來，l秒 鐘內(nèi)將有iooo個按時間順序排列的測試的數(shù)據(jù))采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，將采集到的隨時間變化的數(shù)據(jù)點連接成應(yīng)變-時間歷程曲線，峰谷處理器3將應(yīng)變隨時間變化時間歷程圖(如圖2所示)去掉相鄰峰谷間的 中間點，保留峰谷點，得到應(yīng)變隨時間變化的時間歷程圖(如圖3所 示)；(3)、雨流計數(shù)雨流計數(shù)器4將只保留峰-谷點的應(yīng)變-時間歷程圖(如圖3所示)坐標順時針旋轉(zhuǎn)90度，使時間坐標朝下，應(yīng)變坐標朝右，在新坐標系下，以絕對值最大點為分割點，將整個應(yīng)變-時間歷程曲線分為上下兩段，將上下兩段互換位置，此時起點和終點的值相等，且具有最大的絕對值(如圖4所示)，這些具有最大的絕對值的應(yīng)變值依次從每個峰或谷的內(nèi)側(cè)向下落，形成雨流，當下落的應(yīng)變值遇到來自上層落下的應(yīng)變值時，即行停止，既完成了一個峰谷循環(huán)的雨流計數(shù)處理，如此反復(fù)直至完成所有的循環(huán)計數(shù)，并獲得各循環(huán)的幅值；根據(jù)壽命計算公式<formula>formula see original document page 8</formula>式中S為交變應(yīng)力幅值，其值為-306——475 ^為疲勞極限，其值為319.8H， A, B， C為S~"N曲線的形狀參數(shù)，與材料、工藝、受力形式、平均應(yīng)力、應(yīng)力集中、微動磨損等因素有關(guān)，由試驗確定 H為l.O， A為29. 84， B為0.3316， C為12. 0N為與S值相對應(yīng)的破壞循環(huán)數(shù)，即零件的壽命值
(4)、損傷計算 根據(jù)公式<formula>formula see original document page 9</formula>式中Df為第/次損傷值，N/為第/次壽命值，下標/表示第/次飛行；(5)、損傷累積計算 損傷累積計算式式中D損傷累積值 當D大于等于0.99時，報警蜂鳴器8自動報警，并在飛行時可在 顯示器6實時監(jiān)控，提示飛行員減速器的零件損傷嚴重，已達到壽命 極限，立即停飛進行維護檢査。
權(quán)利要求
1、一種減速器應(yīng)變測試裝置，其特征在于包括有應(yīng)變采集器(1)，含有峰谷處理器(3)和雨流計數(shù)器(4)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2)，損傷與壽命計算器(5)，顯示器(6)，應(yīng)變片(7)和報警蜂鳴器(8)連接組成。
2、 一種減速器應(yīng)變測試數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于所述方法的步驟如下(一) 、貼應(yīng)變片在被檢測的零部件上貼上應(yīng)變片(7)，應(yīng)變采集器通過應(yīng)變片以一定的時間間隔連續(xù)獲得貼片部位的應(yīng)變大小或經(jīng)標定后的載荷大 小，并轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號，生成含各零部件載荷或應(yīng)變值的數(shù)據(jù)文件，輸入到含峰谷處理器(3)和雨流計數(shù)器(4)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2);(二) 、峰-谷預(yù)處理以 一定的時間間隔采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，將采集到的隨時間變化的數(shù)據(jù) 點連接成應(yīng)變-時間歷程曲線，去掉相鄰峰谷間的中間點，保留峰谷點；(三) 、雨流計數(shù)將只保留峰-谷點的應(yīng)變-時間坐標系連同歷程曲線順時針旋轉(zhuǎn)90度，使時間坐標朝下，應(yīng)變坐標朝右，在新坐標系下，以絕對值 最大點為分割點，將整個應(yīng)變-時間歷程曲線分為上下兩段，將上下 兩段互換位置，這些應(yīng)變值依次從每個峰或谷的內(nèi)側(cè)向下落，形成雨 流，當下落的應(yīng)變值遇到來自上層落下的應(yīng)變值時，即行停止，既完成了一個循環(huán)計數(shù)；根據(jù)壽命計算公式獲得零件的壽命值式中S為交變應(yīng)力幅值 ^為疲勞極限H， A， B， C為S-N曲線的形狀參數(shù)， N為與S值相對應(yīng)的破壞循環(huán)數(shù)，即壽命值(四) 、損傷計算根據(jù)公式<formula>formula see original document page 3</formula>式中D,'為第/次損傷值，N!'為第/次壽命值，下標;表示第,飛行；(五) 、損傷累積計算 根據(jù)公式=<formula>formula see original document page 3</formula>式中D為損傷累積值 當1> = 1時，剩余壽命減少到零，零件到壽，更換或修復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明減速器應(yīng)變測試裝置及數(shù)據(jù)處理方法，由應(yīng)變片、應(yīng)變采集器、含有峰谷處理器和雨流計數(shù)器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、損傷及剩余壽命計算器、報警蜂鳴器和顯示器依次連接組成。其數(shù)據(jù)處理方法為貼應(yīng)變片——峰-谷預(yù)處理——雨流計數(shù)——損傷計算——損傷累積計算。本發(fā)明的減速器應(yīng)變測試裝置及數(shù)據(jù)處理方法的優(yōu)點是監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，數(shù)據(jù)存儲量少，數(shù)據(jù)處理速度快，精度高，自動批處理和顯示數(shù)據(jù)采集、處理進程和結(jié)果，操作簡單，直接安裝到飛機上，由飛行員在飛行時實時監(jiān)控和自動報警。
文檔編號G01B7/16GK101158570SQ20071003615
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者向金明, 吳春來, 華 徐, 蔡顯新, 龍海躍, 龔立峰 申請人:中國航空動力機械研究所