大扭矩封閉試驗系統(tǒng)加載器研制及其均載特性研究.pdf

1、近年來，隨著船舶工業(yè)的快速發(fā)展，我國的船舶工業(yè)也進入了新的發(fā)展階段，已經(jīng)具備了散貨船、油船、集裝箱船三大主流船型的自主研發(fā)能力，在此背景下，對船用高速、重載減速器傳動技術(shù)的研究也越來越深入，新型船用大功率減速器應(yīng)運而生，為解決新型大功率減速器的試驗問題，一般均要研制配套的封閉試驗系統(tǒng)，來模擬減速器的高速、重載的運行條件，以評定減速器的工作性能，而大扭矩加載器是封閉試驗系統(tǒng)中最重要的組成部件，對大扭矩加載器的研究開發(fā)就顯得尤為重要。本文是

2、以中國船舶重工集團公司某所科研項目為依托，對大扭矩加載器進行了應(yīng)用研究，研制一種新型的串入式大扭矩加載器，為搭建大型船用減速器封閉試驗系統(tǒng)提供技術(shù)保證。
　　 論文綜述了加載器技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展概況，重點分析了機械式封閉實驗用大扭矩加載器技術(shù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，在對比分析各種技術(shù)的優(yōu)缺點基礎(chǔ)上，研制了一種新型串入式大扭矩加載器。
　　 在深入分析封閉試驗臺載荷特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究項目的技術(shù)指標(biāo)，提出了加載器傳動系統(tǒng)的設(shè)計方案

3、，并構(gòu)建了加載器傳動系統(tǒng)的三維模型，闡述了加載器的工作過程，并對加載器關(guān)鍵部件進行了有限元分析，研究了加載器動力參數(shù)、反程自鎖性以及能耗等問題，通過穩(wěn)定性實驗提高了加載器轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定精度等級，驗證了方案的可行性。通過對加載器模態(tài)分析，確定了其前6階固有頻率及振型，為分析加載器的振動特性提供了理論基礎(chǔ)。
　　 對加載器行星傳動的內(nèi)部激勵進行了分析，研究了系統(tǒng)內(nèi)部嚙合剛度的時變性，推導(dǎo)了時變嚙合剛度的計算公式。分析研究了系統(tǒng)的安裝誤差

4、和制造誤差產(chǎn)生的誤差激勵，確定了嚙合副之間的誤差激勵函數(shù)，給出了誤差激勵的級數(shù)表達式，為確定動力學(xué)模型的內(nèi)部激勵奠定了基礎(chǔ)。
　　 在分析加載器行星傳動系統(tǒng)嚙合副彈性變形的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了各嚙合副在嚙合線上的相對位移，使用動態(tài)子結(jié)構(gòu)建模方法，建立了太陽輪、行星輪、行星架和齒圈的子結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型，利用相對位移條件聯(lián)立，綜合考慮了時變嚙合綜合剛度、輪齒嚙合綜合誤差、軸承支承剛度等因素影響，建立了系統(tǒng)的平移一扭轉(zhuǎn)耦合動力學(xué)模型，并給出了

5、向量的表達式，在系統(tǒng)的運動微分方程基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了無阻尼自由振動運動微分方程，為分析系統(tǒng)的動態(tài)均載特性奠定了基礎(chǔ)。
　　 對加載器行星傳動系統(tǒng)的運動微分方程采用Fourier級數(shù)求解方法，對加載器靜態(tài)和動態(tài)均載特性進行了分析研究，推導(dǎo)了系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)均載系數(shù)計算公式，分析了傳動系統(tǒng)中齒輪的安裝誤差和制造誤差對靜態(tài)和動態(tài)均載特性的影響趨勢。研究了嚙合剛度、支承剛度對傳動系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)均載特性的影響。確定了影響傳動系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)均

6、載特性的主要因素，通過試驗驗證了均載特性理論分析的準(zhǔn)確性，為提高加載器行星傳動均載特性提供了理論基礎(chǔ)。
　　 設(shè)計了基于“環(huán)形天線”無線通信方式的加載器控制系統(tǒng)，采用分級控制思想，將控制系統(tǒng)設(shè)計成封裝在轉(zhuǎn)動軸內(nèi)部的實時檢測及加載和外部的控制臺兩個子系統(tǒng)，子系統(tǒng)中又劃分了相應(yīng)的功能模塊，實現(xiàn)對加載器的控制和運行狀況信息的檢測和顯示。
　　 進行了加載器傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定性實驗，采用雙面平衡法提高了加載器平衡品質(zhì)等級，確定了理想