直升机尾传动系统轴承故障振动传递路径研究

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尾传动系统作为直升机的重要组成部分,其可靠性将直接影响直升机整体的服役性能。然而,直升机复杂的工作环境与服役条件容易导致尾传动系统中的零部件损伤失效,包含故障信息的振动信号通常经过多条传递路径才能到达传感器测点位置,因此,研究直升机尾传动系统的振动传递路径,识别振动信号传递的主要路径,对直升机进行故障诊断具有重要意义。本文以直升机尾传动系统为对象,主要从理论分析和动力学仿真的角度对直升机尾传动系统中的轴承故障及其振动信号传递路径进行了研究,研究内容总结为以下几个方面:(1)根据尾传动系统的工作原理对轴系结构作出适当简化并建立了直升机尾传动几何模型。结合多体系统刚柔耦合基本理论,进行传动轴的柔性化建模,在此基础上建立了尾传动装配体系统的刚柔耦合动力学仿真模型,并与理论计算进行了对比分析。(2)针对直升机尾传动系统中的轴承外圈损伤故障,建立了轴承外圈故障的动力学仿真模型,分析了外圈故障的振动响应信号,讨论了故障演化的振动规律。最后采用均方根和峭度值分析了尾传动系统中不同测点对于轴承故障信息的敏感度,讨论了轴承故障振动的敏感测点。(3)将功率流有限元法应用于轴承故障振动信号的传递路径分析,针对从轴承故障点到减速器箱体法向测点的两条路径,通过有限元谐响应分析方法计算出反映路径能量传递特性的保持因子,确定了各路径对测点振动响应的功率流贡献度,识别出振动信号的主要传递路径;根据板壳功率流理论,分析了不同路径传递到齿轮箱表面的功率流分布,并利用尾传动系统实验台开展了验证性实验。
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