本發(fā)明屬于動(dòng)力系統(tǒng)，涉及一種帶姿態(tài)功能的起動(dòng)機(jī)輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

1、空氣渦輪起動(dòng)機(jī)是一種常用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)裝置，主要用發(fā)動(dòng)機(jī)的地面起動(dòng)、冷運(yùn)轉(zhuǎn)、假起動(dòng)以及空中輔助起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。其工作原理是：當(dāng)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，一定壓力和溫度的壓縮氣體進(jìn)入起動(dòng)機(jī)，吹動(dòng)渦輪，利用壓縮氣體膨脹做功，通過(guò)渦輪級(jí)膨脹做功獲得軸功率，經(jīng)由減速齒輪系和離合器傳遞功率，最終輸出扭矩帶轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后，不再需要起動(dòng)機(jī)待轉(zhuǎn)，此時(shí)起動(dòng)機(jī)的渦輪及減速器處于停止工作狀態(tài)，而輸出軸依然隨發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，此狀態(tài)稱(chēng)為“輸出軸超越旋轉(zhuǎn)”。在此狀態(tài)下，為了防止起動(dòng)機(jī)內(nèi)部的渦輪、減速器等被發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)帶轉(zhuǎn)，減速齒輪系與輸出軸之間設(shè)有一個(gè)離合器。離合器能在起動(dòng)時(shí)將起動(dòng)扭矩傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)并在輸出軸超越旋轉(zhuǎn)時(shí)防止發(fā)動(dòng)機(jī)反帶起動(dòng)機(jī)。起動(dòng)機(jī)輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)即是用于開(kāi)展起動(dòng)機(jī)在輸出軸超越旋轉(zhuǎn)工況下的各種試驗(yàn)。

2、現(xiàn)有的輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)不具備姿態(tài)調(diào)節(jié)功能，只能模擬水平姿態(tài)，起動(dòng)機(jī)內(nèi)部一些在其他姿態(tài)條件下出現(xiàn)的工況則無(wú)法模擬，如滑油的相對(duì)液位，軸承、齒輪、離合器等零組件的受力，軸系的振動(dòng)水平等。同時(shí)，起動(dòng)機(jī)在輸出軸超越旋轉(zhuǎn)工況下的發(fā)熱水平、密封能力、內(nèi)部滑油泵的供油能力、各零組件的壽命等，這些問(wèn)題與起動(dòng)機(jī)姿態(tài)的關(guān)系也無(wú)法通過(guò)水平姿態(tài)的輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證清楚。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的：本發(fā)明的目的在于提出一種帶姿態(tài)功能的起動(dòng)機(jī)輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

2、技術(shù)方案：

3、一種帶姿態(tài)功能的起動(dòng)機(jī)輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)，包括輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、滑油加注系統(tǒng)、姿態(tài)系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)；

4、所述輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與起動(dòng)機(jī)連接，帶動(dòng)起動(dòng)機(jī)的輸出軸高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可調(diào)，并在指定轉(zhuǎn)速下保持穩(wěn)定；

5、所述滑油加注系統(tǒng)與起動(dòng)機(jī)連接，為起動(dòng)機(jī)提供指定溫度、流量的潤(rùn)滑油；

6、所述姿態(tài)系統(tǒng)上安裝起動(dòng)機(jī)和輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為起動(dòng)機(jī)提供指定角度的姿態(tài)條件；

7、所述測(cè)控系統(tǒng)分別與輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、滑油加注系統(tǒng)、姿態(tài)系統(tǒng)以及起動(dòng)機(jī)連接，控制所述輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、滑油加注系統(tǒng)、姿態(tài)系統(tǒng)，使各系統(tǒng)能按試驗(yàn)程序可靠運(yùn)行，并采集起動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

8、進(jìn)一步，所述輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置由高速電主軸、油氣潤(rùn)滑器、冷卻裝置、底座組成，底座上設(shè)置用于安裝高速電主軸的安裝基座，所述的高速電主軸安裝在所述的安裝基座上，所述高速電主軸的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與起動(dòng)機(jī)的輸出軸連接，高速電主軸提供試驗(yàn)所需的轉(zhuǎn)速，油氣潤(rùn)滑器與高速電主軸連通，油氣潤(rùn)滑器為高速電主軸提供油霧潤(rùn)滑，冷卻裝置與高速電主軸連通，冷卻裝置通過(guò)冷卻水控制高速電主軸運(yùn)行時(shí)的溫度。

9、進(jìn)一步，底座上設(shè)置有安裝止口一，安裝基座上設(shè)置安裝止口二，安裝止口一中安裝起動(dòng)機(jī)，安裝止口二中安裝高速電主軸，安裝止口一與安裝止口二同軸設(shè)置，保證起動(dòng)機(jī)與高速電主軸的同軸度，使起動(dòng)機(jī)輸出軸超越旋轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)小，運(yùn)行平穩(wěn)。

10、進(jìn)一步，底座側(cè)面設(shè)置加強(qiáng)筋，底座底部設(shè)置有用于與姿態(tài)系統(tǒng)連接的螺栓孔。

11、進(jìn)一步，所述滑油加注系統(tǒng)包括三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的油路，所述的油路包括油箱、供油泵、流量計(jì)、供油過(guò)濾器、回油過(guò)濾器、回油泵和旁通閥，流量計(jì)通過(guò)調(diào)節(jié)閥與供油過(guò)濾器連接，供油過(guò)濾器與供油泵連接，供油泵通過(guò)閥門(mén)與油箱出口連接，油箱進(jìn)口與回油過(guò)濾器和回油泵依次連接，旁通閥一端連接供油過(guò)濾器出口，另一端連接油箱；流量計(jì)通過(guò)管道加熱器與起動(dòng)機(jī)進(jìn)油口連接，起動(dòng)機(jī)出油口通過(guò)散熱器與回油泵連接。

12、進(jìn)一步，所述管道加熱器與起動(dòng)機(jī)進(jìn)油口連接的管路上設(shè)置溫度傳感器、壓力傳感器；所述管道加熱器與起動(dòng)機(jī)進(jìn)油口連接的管路上設(shè)置取油口，起動(dòng)機(jī)出油口與散熱器連接的管路上設(shè)置取油口，起動(dòng)機(jī)出油口與散熱器連接的管路上溫度傳感器。

13、進(jìn)一步，所述姿態(tài)系統(tǒng)包括上平臺(tái)、上鉸鏈、十字軸、伺服電動(dòng)缸、下鉸鏈和支架，伺服電動(dòng)缸有2個(gè)，伺服電動(dòng)缸底端通過(guò)下鉸鏈與支架下端鉸接，所述的十字軸包括橫滾軸和俯仰軸

14、所述的上臺(tái)面底部設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的安裝耳片，兩個(gè)安裝耳片分別連接橫滾軸兩端，橫滾軸通過(guò)上鉸鏈與其中一個(gè)伺服電動(dòng)缸的絲杠連接，另一個(gè)伺服電動(dòng)缸的絲杠與上平臺(tái)底部連接；

15、所述支架頂部設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的安裝耳片，俯仰軸垂直穿過(guò)橫滾軸，兩個(gè)安裝耳片分別連接俯仰軸兩端；

16、采用兩套伺服電動(dòng)缸實(shí)現(xiàn)上平臺(tái)在俯仰和橫滾兩個(gè)自由度搖擺。

17、進(jìn)一步，所述測(cè)控系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)解算，得出伺服電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)量并生成控制指令，該控制指令由嵌入式控制器經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理后輸出，驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)所期望的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；

18、所述測(cè)控系統(tǒng)包括姿態(tài)控制模塊，所述的姿態(tài)控制模塊包括依次電氣連接的用戶(hù)計(jì)算機(jī)、嵌入式控制器、信號(hào)調(diào)理單元、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用戶(hù)給計(jì)算機(jī)輸入控制指令，嵌入式控制器完成信號(hào)的采集以及控制量的輸出，經(jīng)由信號(hào)調(diào)理單元將信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的控制，最終由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸進(jìn)行位移運(yùn)動(dòng)，控制上臺(tái)面的姿態(tài)。

19、進(jìn)一步，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)模塊、伺服電機(jī)、伺服電動(dòng)缸和角度編碼器，伺服驅(qū)動(dòng)模塊接收信號(hào)調(diào)理單元的輸出信號(hào)，角度編碼器采集伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋給伺服驅(qū)動(dòng)模塊。

20、有益效果：

21、本發(fā)明提供一種帶姿態(tài)功能的起動(dòng)機(jī)輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)，主要由輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、滑油加注系統(tǒng)、姿態(tài)系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)四部分組成。輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于帶轉(zhuǎn)起動(dòng)機(jī)的輸出軸，滑油加注系統(tǒng)為起動(dòng)機(jī)提指定溫度、流量的潤(rùn)滑油，姿態(tài)系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)起動(dòng)機(jī)的姿態(tài)，測(cè)控系統(tǒng)控制試驗(yàn)臺(tái)各受控部件使整個(gè)系統(tǒng)按試驗(yàn)程序可靠運(yùn)行。

22、輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由底座、安裝基座、高速電主軸及配套的油氣潤(rùn)滑器、冷卻裝置組成。高速電主軸提供試驗(yàn)所需的轉(zhuǎn)速，油氣潤(rùn)滑器為高速電主軸提供油霧潤(rùn)滑，冷卻裝置控制高速電主軸運(yùn)行時(shí)的溫度，安裝基座保證起動(dòng)機(jī)與高速電主軸的同軸度，使起動(dòng)機(jī)輸出軸超越旋轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)小，運(yùn)行平穩(wěn)。

23、滑油加注系統(tǒng)由三個(gè)油路構(gòu)成，每個(gè)油路中運(yùn)行一種滑油介質(zhì)，整個(gè)滑油加注系統(tǒng)可在三種滑油介質(zhì)中快速切換。每個(gè)油路都包含油箱、供油泵、回油泵、循環(huán)泵、過(guò)濾器、閥門(mén)。供油泵為起動(dòng)機(jī)加注滑油，回油泵將滑油從起動(dòng)機(jī)中抽回油箱，閥門(mén)用于調(diào)節(jié)滑油的流量。三路滑油匯總到一個(gè)管路加熱器中，同一時(shí)間只有一路與管路加熱器相連?；图幼⑾到y(tǒng)通過(guò)管路加熱器及配套的可控硅控制器對(duì)滑油進(jìn)行溫度控制。

24、姿態(tài)系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)起動(dòng)機(jī)輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)的姿態(tài)，主要由上平臺(tái)、上下鉸鏈、十字軸、支架、兩套伺服電動(dòng)缸組成，其中伺服電動(dòng)缸是姿態(tài)控制的重要部件。電動(dòng)缸采用位移傳感器的反饋控制方式，可達(dá)到高精度控制姿態(tài)的目的。

25、測(cè)控系統(tǒng)用于控制整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)，使其能按照指定的試驗(yàn)程序運(yùn)行。測(cè)控系統(tǒng)主要包含上位機(jī)、變頻器、嵌入式控制器、伺服控制單元、信號(hào)調(diào)理單元、控制系統(tǒng)軟件等。采集以及控制的參數(shù)主要包括電主軸轉(zhuǎn)速、滑油壓力、滑油流量、滑油溫度、平臺(tái)俯仰角、平臺(tái)滾轉(zhuǎn)角等。測(cè)控系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)解算(運(yùn)動(dòng)學(xué)位置反饋)，得出作動(dòng)器運(yùn)動(dòng)量并生成控制指令，該控制指令由伺服控制單元經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理后輸出，驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)所期望的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。同時(shí)伺服控制單元實(shí)時(shí)采集作動(dòng)器的位移、速度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的監(jiān)測(cè)與保護(hù)。