本發(fā)明屬于齒輪箱振動測試，尤其是涉及一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試方法。

背景技術(shù)：

1、高功率密度增速齒輪箱為1級齒輪傳動系統(tǒng)，包括輸入軸、輸入大齒輪、輸入軸支承軸承、輸出齒輪軸、輸出軸支承軸承、齒輪箱箱體等部件，因其增速比大、轉(zhuǎn)速高，故對高功率密度增速齒輪箱的振動幅值要求嚴(yán)苛。但高功率密度增速齒輪箱的激振力較豐富，包括齒輪嚙合激振力、不平衡激振力、軸承不對中激振力和聯(lián)軸器不對中激振力等，各激振力的激振頻率易與高功率密度增速齒輪箱的固有模態(tài)耦合，引起其劇烈振動，即高功率密度增速齒輪箱共振現(xiàn)象。針對高功率密度增速齒輪箱急劇振動的問題，一般會從激振力方向去排查，減小激振力后，在系統(tǒng)阻尼的息振作用下振幅會降到設(shè)計要求范圍內(nèi)，但無法從根本上避免激振頻率與模態(tài)頻率的耦合，仍舊存在如下技術(shù)缺陷：

2、(1)、目前，設(shè)計中考慮齒輪箱箱體的強(qiáng)度與支承剛度的問題，一般采用大冗余設(shè)計，安全系數(shù)較大，設(shè)備較笨重，造成材料浪費和加工成本較高；

3、(2)、針對高功率密度增速齒輪箱的振動問題，現(xiàn)有高功率密度增速齒輪箱一般不做模態(tài)頻率測試，故無法提供模態(tài)頻率與激振頻率的對比，無法查明故障根源；

4、(3)、對振動異常問題一般是從減小激振力方向去處理，在系統(tǒng)阻尼的息振作用下振幅會降到設(shè)計要求范圍內(nèi)，忽略了齒輪箱的模態(tài)共振排查，依然存在共振風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：提供了一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試方法，本發(fā)明能夠?qū)Ω吖β拭芏仍鏊冽X輪箱的模態(tài)頻率進(jìn)行準(zhǔn)確測試，可準(zhǔn)確獲得其模態(tài)頻率，以及可有效識別潛在耦合共振點，有利于避免模態(tài)頻率與激振頻率的耦合共振。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試方法，所述模態(tài)測試方法包括如下步驟：

3、構(gòu)建高功率密度增速齒輪箱模型，根據(jù)輸入軸的轉(zhuǎn)速及齒輪箱的結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲取高功率密度增速齒輪箱的激振頻率；

4、在高功率密度增速齒輪箱裝配完成后，在高功率密度增速齒輪箱的輸出軸承位置處進(jìn)行敲擊，獲取軸承位置處的振動數(shù)據(jù)，將振動數(shù)據(jù)由時域信號變換為頻域信號，獲取輸出軸承位置處的振動頻譜圖；

5、根據(jù)振動頻譜圖的譜線幅值選取峰值譜線對應(yīng)的頻率值，即為高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)頻率；

6、在高功率密度增速齒輪箱的工作轉(zhuǎn)速范圍區(qū)內(nèi)確定模態(tài)頻率與激振頻率是否存在耦合共振點，若無潛在耦合共振點，則高功率密度增速齒輪箱設(shè)計符合要求，若存在潛在耦合共振點，則優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)后重復(fù)上述步驟，直至確定無潛在耦合共振點為止。

7、綜上所述，發(fā)明采用了上述技術(shù)方案，發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

8、(1)本發(fā)明可對高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)頻率進(jìn)行準(zhǔn)確測試，可準(zhǔn)確獲得其模態(tài)頻率，并根據(jù)其激振頻率，通過坎貝爾圖可有效識別潛在耦合共振點，可調(diào)整支承剛度、調(diào)整重量、局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方法將模態(tài)頻率調(diào)出激振頻率范圍，有利于避免模態(tài)頻率與激振頻率的耦合共振。

9、(2)根據(jù)模態(tài)頻率和各激振頻率繪制坎貝爾圖，判斷出在轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)的潛在耦合共振點，并通過調(diào)整支承剛度、調(diào)整重量、局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方法將模態(tài)頻率調(diào)出工作區(qū)間，從而可對高功率密度增速齒輪箱進(jìn)行輕量化設(shè)計，即在滿足剛度與強(qiáng)度要求的前提下進(jìn)行減重設(shè)計，并通過模態(tài)頻率測試，對局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，可有效降低材料和加工成本。

技術(shù)特征：

1.一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試方法，其特征在于：所述模態(tài)測試方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試方法，其特征在于：確定模態(tài)頻率與激振頻率是否存在共振點的過程包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試方法，其特征在于：所述模態(tài)頻率與激振頻率若存在潛在耦合共振點，則對設(shè)計的高功率密度增速齒輪箱模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，再進(jìn)行模態(tài)測試，直至模態(tài)頻率與激振頻率之間無潛在耦合共振點為止。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試方法，其特征在于：對設(shè)計的高功率密度增速齒輪箱模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整包括調(diào)整高功率密度增速齒輪箱的支承剛度、部件重量和局部結(jié)構(gòu)，將模態(tài)頻率調(diào)出工作轉(zhuǎn)速范圍；若工作轉(zhuǎn)速內(nèi)無潛在模態(tài)耦合共振點，則符合設(shè)計要求。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試方法，其特征在于：若在(n1，n2)、[0.8n1，n1]、[n2,1.2n2]、模態(tài)頻率為0～100hz內(nèi)無耦合共振點，則不存在共振風(fēng)險。

6.一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試系統(tǒng)，其特征在于：所述模態(tài)測試系統(tǒng)包括撞擊敲打模塊和用于裝載高功率密度增速齒輪箱模型的測試平臺，所述測試平臺包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)變換模塊、特征提取模塊、耦合測試模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊；所述撞擊敲打模塊用于撞擊所述高功率密度增速齒輪箱的輸出軸承位置處；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取高功率密度增速齒輪箱在輸出軸承位置處的振動數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)變換模塊用于將時域狀態(tài)下振動數(shù)據(jù)變換為頻域狀態(tài)下的振動頻譜信號，所述特征提取模塊用于對振動頻譜信號進(jìn)行譜線幅值分離和提取，確定輸出軸承位置處的各頻率下的振動幅值，獲取高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)頻率；所述耦合測試模塊用于將高功率密度增速齒輪箱的激振頻率與模態(tài)頻率進(jìn)行坎貝爾圖繪制，獲得高功率密度增速齒輪箱高速轉(zhuǎn)動下的耦合共振點；所述數(shù)據(jù)分析處理模塊用于對耦合共振點進(jìn)行判斷分析是否為潛在共振風(fēng)險。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試系統(tǒng)，其特征在于：所述模態(tài)測試系統(tǒng)還包括參數(shù)設(shè)置模塊，所述耦合共振點為潛在共振風(fēng)險，則數(shù)據(jù)分析處理模塊獲取高功率密度增速齒輪箱的模型參數(shù)，并對所述模型參數(shù)進(jìn)行修正，所述參數(shù)設(shè)置模塊獲取修正后的模型參數(shù)并進(jìn)行重新設(shè)置模態(tài)測試參數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)測試方法，包括獲取高功率密度增速齒輪箱的激振頻率；在高功率密度增速齒輪箱裝配完成后，對高功率密度增速齒輪箱的輸出軸承位置處進(jìn)行敲擊，獲取軸承位置處的振動數(shù)據(jù)，將振動數(shù)據(jù)由時域信號變換為頻域信號，獲取輸出軸承位置處的振動頻譜圖；根據(jù)振動頻譜圖的譜線幅值選取峰值譜線對應(yīng)的頻率值，即為高功率密度增速齒輪箱的模態(tài)頻率；工作轉(zhuǎn)速范圍區(qū)內(nèi)確定模態(tài)頻率與激振頻率是否存在耦合共振點。本發(fā)明能夠?qū)Ω吖β拭芏仍鏊冽X輪箱的模態(tài)頻率進(jìn)行準(zhǔn)確測試，可準(zhǔn)確獲得其模態(tài)頻率，以及可有效識別潛在耦合共振點，有利于避免模態(tài)頻率與激振頻率的耦合共振。

技術(shù)研發(fā)人員：張勇,莫天洋,李毅,葛玉柱,杜海英,方志翔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南泛航智能裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18