本發(fā)明屬于動力系統(tǒng)，涉及一種帶姿態(tài)功能的起動機輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗臺。

背景技術(shù)：

1、空氣渦輪起動機是一種常用的航空發(fā)動機起動裝置，主要用發(fā)動機的地面起動、冷運轉(zhuǎn)、假起動以及空中輔助起動發(fā)動機。其工作原理是：當(dāng)起動發(fā)動機時，一定壓力和溫度的壓縮氣體進入起動機，吹動渦輪，利用壓縮氣體膨脹做功，通過渦輪級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)動機。當(dāng)發(fā)動機達到一定轉(zhuǎn)速后，不再需要起動機待轉(zhuǎn)，此時起動機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)動機旋轉(zhuǎn)，此狀態(tài)稱為“輸出軸超越旋轉(zhuǎn)”。在此狀態(tài)下，為了防止起動機內(nèi)部的渦輪、減速器等被發(fā)動機繼續(xù)帶轉(zhuǎn)，減速齒輪系與輸出軸之間設(shè)有一個離合器。離合器能在起動時將起動扭矩傳遞給發(fā)動機并在輸出軸超越旋轉(zhuǎn)時防止發(fā)動機反帶起動機。起動機輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗臺即是用于開展起動機在輸出軸超越旋轉(zhuǎn)工況下的各種試驗。

2、現(xiàn)有的輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗臺不具備姿態(tài)調(diào)節(jié)功能，只能模擬水平姿態(tài)，起動機內(nèi)部一些在其他姿態(tài)條件下出現(xiàn)的工況則無法模擬，如滑油的相對液位，軸承、齒輪、離合器等零組件的受力，軸系的振動水平等。同時，起動機在輸出軸超越旋轉(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，這些問題與起動機姿態(tài)的關(guān)系也無法通過水平姿態(tài)的輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗臺驗證清楚。

技術(shù)實現(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)功能的起動機輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗臺，用于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、技術(shù)方案：

3、一種帶姿態(tài)功能的起動機輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗臺，包括輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、滑油加注系統(tǒng)、姿態(tài)系統(tǒng)、測控系統(tǒng)；

4、所述輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)與起動機連接，帶動起動機的輸出軸高速旋轉(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)與起動機連接，為起動機提供指定溫度、流量的潤滑油；

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

7、所述測控系統(tǒng)分別與輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、滑油加注系統(tǒng)、姿態(tài)系統(tǒng)以及起動機連接，控制所述輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、滑油加注系統(tǒng)、姿態(tài)系統(tǒng)，使各系統(tǒng)能按試驗程序可靠運行，并采集起動機試驗數(shù)據(jù)。

8、進一步，所述輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置由高速電主軸、油氣潤滑器、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聯(lián)軸器與起動機的輸出軸連接，高速電主軸提供試驗所需的轉(zhuǎn)速，油氣潤滑器與高速電主軸連通，油氣潤滑器為高速電主軸提供油霧潤滑，冷卻裝置與高速電主軸連通，冷卻裝置通過冷卻水控制高速電主軸運行時的溫度。

9、進一步，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機，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，保證起動機與高速電主軸的同軸度，使起動機輸出軸超越旋轉(zhuǎn)時振動小，運行平穩(wěn)。

10、進一步，底座側(cè)面設(shè)置加強筋，底座底部設(shè)置有用于與姿態(tài)系統(tǒng)連接的螺栓孔。

11、進一步，所述滑油加注系統(tǒng)包括三個結(jié)構(gòu)相同的油路，所述的油路包括油箱、供油泵、流量計、供油過濾器、回油過濾器、回油泵和旁通閥，流量計通過調(diào)節(jié)閥與供油過濾器連接，供油過濾器與供油泵連接，供油泵通過閥門與油箱出口連接，油箱進口與回油過濾器和回油泵依次連接，旁通閥一端連接供油過濾器出口，另一端連接油箱；流量計通過管道加熱器與起動機進油口連接，起動機出油口通過散熱器與回油泵連接。

12、進一步，所述管道加熱器與起動機進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機進油口連接的管路上設(shè)置取油口，起動機出油口與散熱器連接的管路上設(shè)置取油口，起動機出油口與散熱器連接的管路上溫度傳感器。

13、進一步，所述姿態(tài)系統(tǒng)包括上平臺、上鉸鏈、十字軸、伺服電動缸、下鉸鏈和支架，伺服電動缸有2個，伺服電動缸底端通過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、所述的上臺面底部設(shè)置兩個對稱的安裝耳片，兩個安裝耳片分別連接橫滾軸兩端，橫滾軸通過上鉸鏈與其中一個伺服電動缸的絲杠連接，另一個伺服電動缸的絲杠與上平臺底部連接；

15、所述支架頂部設(shè)置兩個對稱的安裝耳片，俯仰軸垂直穿過橫滾軸，兩個安裝耳片分別連接俯仰軸兩端；

16、采用兩套伺服電動缸實現(xiàn)上平臺在俯仰和橫滾兩個自由度搖擺。

17、進一步，所述測控系統(tǒng)通過實時運動學(xué)解算，得出伺服電動缸運動量并生成控制指令，該控制指令由嵌入式控制器經(jīng)過信號調(diào)理后輸出，驅(qū)動伺服系統(tǒng)運動實現(xiàn)所期望的運動姿態(tài)；

18、所述測控系統(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計算機、嵌入式控制器、信號調(diào)理單元、驅(qū)動系統(tǒng)，用戶給計算機輸入控制指令，嵌入式控制器完成信號的采集以及控制量的輸出，經(jīng)由信號調(diào)理單元將信號輸出至驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的控制，最終由伺服電機驅(qū)動電動缸進行位移運動，控制上臺面的姿態(tài)。

19、進一步，驅(qū)動系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動模塊、伺服電機、伺服電動缸和角度編碼器，伺服驅(qū)動模塊接收信號調(diào)理單元的輸出信號，角度編碼器采集伺服電機轉(zhuǎn)速反饋給伺服驅(qū)動模塊。

20、有益效果：

21、本發(fā)明提供一種帶姿態(tài)功能的起動機輸出軸超越旋轉(zhuǎn)試驗臺，主要由輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、滑油加注系統(tǒng)、姿態(tài)系統(tǒng)、測控系統(tǒng)四部分組成。輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)用于帶轉(zhuǎn)起動機的輸出軸，滑油加注系統(tǒng)為起動機提指定溫度、流量的潤滑油，姿態(tài)系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)起動機的姿態(tài)，測控系統(tǒng)控制試驗臺各受控部件使整個系統(tǒng)按試驗程序可靠運行。

22、輸出軸超越旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)主要由底座、安裝基座、高速電主軸及配套的油氣潤滑器、冷卻裝置組成。高速電主軸提供試驗所需的轉(zhuǎn)速，油氣潤滑器為高速電主軸提供油霧潤滑，冷卻裝置控制高速電主軸運行時的溫度，安裝基座保證起動機與高速電主軸的同軸度，使起動機輸出軸超越旋轉(zhuǎn)時振動小，運行平穩(wěn)。

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

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

25、測控系統(tǒng)用于控制整個試驗臺，使其能按照指定的試驗程序運行。測控系統(tǒng)主要包含上位機、變頻器、嵌入式控制器、伺服控制單元、信號調(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、平臺俯仰角、平臺滾轉(zhuǎn)角等。測控系統(tǒng)通過實時運動學(xué)解算(運動學(xué)位置反饋)，得出作動器運動量并生成控制指令，該控制指令由伺服控制單元經(jīng)過信號調(diào)理后輸出，驅(qū)動伺服系統(tǒng)運動實現(xiàn)所期望的運動姿態(tài)。同時伺服控制單元實時采集作動器的位移、速度等參數(shù)，實現(xiàn)平臺的監(jiān)測與保護。