一种基于可视化噪声源识别技术的超高强钢齿轮疲劳寿命复合试验装置

本发明属于试验测试，具体涉及一种基于可视化噪声源识别技术的超高强钢齿轮疲劳寿命复合试验装置。

背景技术：

1、齿轮是现代机械设备的核心部件，齿轮的性能往往直接影响整机设备的运行效果。而超高强钢是近年来广泛应用于高端装备制造的一种重要材料,其强度高、重量轻等特点使其在齿轮等传动件中广泛使用。但在高载荷和高循环应力条件下,超高强钢齿轮容易发生疲劳失效,这给其使用安全带来了挑战。

2、传统的齿轮疲劳寿命试验装置存在一些问题,如难以实时监测和定位疲劳裂纹的形成和发展过程。因此提出了一种基于可视化噪声源识别技术的超高强钢齿轮疲劳寿命复合试验装置来解决这些问题,以提高超高强钢齿轮疲劳寿命试验过程的可视化水平。

3、该复合试验装置不仅可以评估齿轮的疲劳寿命,同时还可测试其噪音性能，较为全面反映齿轮在实际工作条件下的综合性能表现，有助于确定齿轮的设计寿命和噪音限值，并且可视化噪音更精确地显示齿轮异常的情况可以为优化设计支持。

4、总的来说,本实验装置使用可视化噪音技术为超高强钢齿轮疲劳寿命试验提供了实时监测、定位裂纹和评估损伤程度的新手段,大幅提高了试验过程的可视化和智能化水平,为准确验证齿轮寿命、提高齿轮疲劳性能提供了有力支撑。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种基于可视化噪声源识别技术的超高强钢齿轮疲劳寿命复合试验装置。

2、本发明公开了本实验装置使用可视化噪音技术为超高强钢齿轮疲劳寿命试验提供了实时监测、定位裂纹和评估损伤程度的新手段,大幅提高了试验过程的可视化和智能化水平,为提高齿轮疲劳性能提供了有力支撑，具体实施步骤如下：

3、为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种一种基于可视化噪声源识别技术的超高强钢齿轮疲劳寿命试验装置，包括齿轮疲劳寿命复合试验装置、一套用于线形扫描的阵列摆放的传感器和一套传感器移动系统。其中，

4、所述齿轮疲劳寿命试验装置由两个电机、测功仪、增速箱、转速转矩传感器、变速箱等组成。驱动所用轴和负载施加的轴承90度。

5、所述用于线形扫描的阵列摆放的传感器包含选用电容式声压传声器，其测得的电压数据经a/d转换离散成数字信号，最终可存储在计算机中以便后续处理。

6、所述传感器移动系统，将被测齿轮箱和阵列传感器包围，寿命试验装置的三个的轴通过箱体连接齿轮箱，包含有传感器安装和移动装置，使得传声器能照一定方向移动，分多次测量获取声压数据。

7、本装置所使用的可视化噪声源识别方法是通过测量一个二维面(全息面)上的声压。运用重构算法来重建声源表面的三维声场(包括声压、声强和质点速度)，最后将声场以图形或动画的形式显示出来。与其他噪声源识别方法相比袁可视化噪声源识别技术不仅利用了声的强度信息，而且还利用了声的相位信息，结果特别直观，可以很容易地对噪声源(齿轮箱)进行定位、量化，并能显示噪声的传播路径。可视化噪声源识别方法的关键是如何建立和求解传递矩阵(或辐射因子)，也就是如何对测得的声压信号进行变换处理，运用重构算法fourier方法重建三维空间声场。

8、上述齿轮疲劳试验装置要结合声传感器使用，因此采用超载试验减少试验所用总时间为宜。

9、总之，可用齿轮疲劳试验装置将测得齿轮箱进行超载的疲劳寿命检测试验；并利用傅里叶方法对传感器所接收得到声音进行处理，实时捕捉并定位各种噪声信号的发生位置,从而监测齿轮表表面可能产生的微裂纹等异常及其发展过程。

技术特征：

1.一种基于可视化噪声源识别技术的超高强钢齿轮疲劳寿命复合试验装置,其特征在于:装置中：齿轮箱(4)、声传感器(5)、传感器移动装置(6)、电机(7)、固定装置(8)均固定在箱体壳(3)中，所述箱体壳(3)具有输入轴孔(3-1)、输出轴孔(3-2)，所述齿轮疲劳复合试验装置驱动轴通过输出轴孔(3-1)与齿轮箱(3-2)相通，所述声传感器(5)装在传感器固定、移动装置(6)上，所述齿轮箱(4)装连在齿轮箱固定装置(8)上且在箱体壳(3)内部，所述电机(5)与传感器固定、移动装置(6)相连。

2.根据权利要求1所述的齿轮疲劳寿命复合试验装置，其特征在于：还包括驱动轴(1)和齿轮箱(3)飞行工况部分相啮合、负载轴(2)和齿轮箱(3)飞行工况部分相啮合，所述电机齿轮箱(2)固定连接在固定装置8上，齿轮泵相对固定，驱动轴(1)通过电机带动旋转，负载轴(2)施加负载并随着驱动轴旋转而旋转。

3.根据权利要求1所述的齿轮疲劳寿命复合试验装置，其特征在于：所述声传感器(5)传感器与传感器移动装置(6)连接，电机(7)与传感器移动装置(6)连接，齿轮箱受载运作时，电机(7)带动传感器移动装置(6)往复运动。

4.根据权利要求1所述的齿轮泵疲劳寿命试验噪声装置，其特征在于：声传感器(5)成正方向排列在传感器移动装置(6)，它们的相对位置始终保持不变。

5.根据权利要求1所述的齿轮泵疲劳寿命试验噪声装置，其特征在于：对于声传感器(5)监测得到数据，可使用声场重建算法(傅里叶方法)得到三维分布图、等值线图、剖面图。

技术总结
本发明公开了一种基于可视化噪声源识别技术的超高强钢齿轮疲劳寿命复合试验装置，该装置包括齿轮疲劳寿命试验装置、一套用于线形扫描的阵列摆放的传感器和一套传感器移动系统。使用加速寿命试验法和阵列测量技术(扫描法)，声场重建算法(傅里叶方法)等完成对超高强钢齿轮箱的寿命检测，使用可视化噪声源识别技术能实时捕捉并定位各种噪声信号的发生位置,从而监测齿轮表面微裂纹的形成和发展过程，可以准确定位应力集中区域,有助于快速发现并定位疲劳裂纹的位置。对于不同程度的疲劳损伤会产生不同特征的噪声信号，可利用噪声信号的特征参数,如幅值、频率等,评估齿轮局部区域的疲劳损伤程度；可视化噪声源识别技术能提供丰富的试验过程信息,有助于理解齿轮疲劳破坏机理,优化试验方案和载荷条件。

技术研发人员：王延忠,刘一鸣,张力斌,刘鹏
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5