DE10135976B4

DE10135976B4 - Prüfstand für Hubschraubergetriebe

Info

Publication number: DE10135976B4
Application number: DE10135976A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Brüggemann Detlef; Dipl.-Ing. Hüser Hubertus; Dipl.-Ing. Fischer Willy Gerd
Original assignee: ZF Luftfahrttechnik GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Technik GmbH
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: EP1409980A1; DE10135976A1; US7066040B2; WO2003010504A1; US20040154416A1

Abstract

Prüfstand für ein Hubschraubergetriebe (2) mit einer abtriebsseitigen Rotorwelle (4) und mindestens einer antriebsseitigen Eingangswelle (10, 12), welche durch Wellen (6, 8) und Verbindungskupplungen (14, 16, 22) mit mindestens einem prüfstandsseitigen Wellenanschluss trieblich verbindbar ist, wobei das Hubschraubergetriebe (2) um die Rotorwellenachse (4) drehauslenkbar im Prüfstand angeordnet ist, wobei zur Drehauslenkung des Hubschraubergetriebes (2) um seine Rotorwellenachse (4) mindestens ein Aktuator (28, 30) vorgesehen ist, um unter Last auftretende Verlagerungen an den Verbindungskupplungen (14, 16, 22) des Hubschraubergetriebes (2) auszugleichen, wobei das Hubschraubergetriebe (2) durch bezüglich der Drehauslenkung elastische Verbindungselemente (24, 26) im Prüfstand (20) aufspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand unterhalb des Hubschraubergetriebes (2) ein zentrales Verbindungsglied (34) aufweist, von dem aus sich mindestens zwei elastische Verbindungselemente (24, 26) radial nach außen erstrecken, an deren äußeren Enden jeweils ein Aktuator (28, 30) angelenkt ist und sich Befestigungspunkte (36, 38) zur Aufnahme des Hubschraubergetriebes (2) befinden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für Hubschraubergetriebe mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Hubschraubergetriebe verzweigen Antriebsleistungen von ein bis drei Antriebsmaschinen bei Drehzahlreduzierungen auf verschiedene Abtriebe, wie Hauptrotor, Heckrotor und Hilfsabtriebe. Diese spezifisch hochbeanspruchten Getriebe sind entsprechend den Forderungen in der Luftfahrt klein und leicht ausgeführt. Die Getriebegehäuse sind vorwiegend aus Aluminium- und Magnesium-Legierungen hergestellt. Die Elastizitäts-Moduln dieser Werkstoffe liegen bei der Hälfte bis zu einem Drittel des Elastizitäts-Moduls von Stahl-Legierungen, d. h., die elastischen Verformungen liegen unter Last entsprechend höher. Insbesondere tritt eine Verdrehung des Getriebegehäuses um die Rotorwellenachse auf.
Dies hat zur Folge, dass Ein- oder Abtriebe, die in radialem Abstand von der Rotorwellenachse am Getriebe angeordnet sind, sich aus ihrer ursprünglichen Position verlagern. Gegenüber den Achsen von anschließbaren Wellen, die zu den Antriebsmaschinen oder zum Heckrotorabtrieb führen, treten an den Achsen der Ein- bzw. Abtriebe des Getriebes Abwinkelungen und radiale Verlagerungen auf.
Im Hubschrauber wird ein Teil der Verlagerungen durch verdrehsteife, winkelbewegliche Lamellen- oder Membrankupplungen ausgeglichen. Ein erheblicher Teil der Verlagerungen wird jedoch durch die in der Regel sehr langen Verbindungswellen zu den Antriebsmaschinen bzw. zum Heckrotorabtrieb ausgeglichen.
Zum Test eines Hubschraubergetriebes auf einem Prüfstand wird weitgehend die Einbausituation des Hubschraubergetriebes in der Hubschrauberzelle simuliert. Aus Platzgründen kommen beim Prüfstandsaufbau jedoch wesentlich kürzere Antriebs- bzw. Abtriebswellen zum Einsatz. Wegen der kürzeren Wellen muss ein größerer Teil der Verlagerungen durch die Kupplungselemente ausgeglichen werden. Neben einer wesentlich höheren Belastung der Kupplungselemente durch die größeren Winkel treten auch an den Ein- bzw. Abtrieben des Hubschraubergetriebes wesentlich höhere Lagerbelastungen in radialer Richtung auf. Die hohen Belastungen bei gleichzeitig sehr hohen Drehzahlen bis etwa 25 000 l/min können zu Brüchen der Kupplungselemente und zu Beschädigungen im Lagerbereich der Ein- bzw. Abtriebswellen und an den hochsensiblen Freiläufen der Hubschraubergetriebe führen. Daraus resultieren sehr hohe Beanspruchungen der Bauteile im Prüfstand, die über die Betriebslasten im Hubschrauber hinausgehen und, im schlimmsten Fall, schon Vorschädigungen des Getriebes hervorrufen können.
Die DE 198 22 093 A1 offenbart einen Prüfstand für Hubschraubergetriebe, bei welchem zur Aufnahme des Hubschraubergetriebes eine durch mindestens einen Aktuator um die Rotorwellenachse des Prüfgetriebes verdrehbare Aufspannplatte vorgesehen ist. Lastabhängig werden die Aktuatoren betätigt, um unter Last auftretende Verlagerungen an den Verbindungskupplungen des Hubschraubergetriebes auszugleichen.
Die Aufspannplatte und deren Lagerung ist jedoch relativ teuer. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstigere Aufhängung des Prüfgetriebes anzugeben, mit der dennoch ein Verlagerungsausgleich möglich ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Hubschraubergetriebe mittels bezüglich der Drehauslenkung elastischer Verbindungselemente im Prüfstand aufspannbar ist. Da die erforderlichen Winkelverlagerungen nur wenige Grade betragen, wird durch die elastischen Verbindungselemente bereits ein ausreichend großer Betrag der Drehauslenkung ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Prüfstand unterhalb des Hubschraubergetriebes ein zentrales Verbindungsglied auf, von dem aus sich mindestens zwei elastische Verbindungselemente radial nach außen erstrecken, an deren äußeren Enden jeweils ein Aktuator angelenkt ist und an deren äußeren Enden sich außerdem Befestigungspunkte zur Aufnahme des Hubschraubergetriebes befinden. Da die Elastizität lediglich in Richtung der Drehauslenkung gewünscht ist, ansonsten jedoch die Verbindungselemente geeignet sein sollen, Kräfte ohne Verformung aufzunehmen, ist es vorteilhaft, wenn die elastischen Verbindungselemente lediglich bezüglich der Drehauslenkung eine hohe Elastizität aufweisen.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert, wobei
1 eine schematische Draufsicht und
2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Prüfstands zeigen.
In 1 ist mit 2 das zu prüfende Hubschraubergetriebe bezeichnet, dessen Rotorwellenachse 4 senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. Das Hubschraubergetriebe 2 weist mehrere Ein- und Abtriebe auf. Mit 6 und 8 sind die antreibenden Verbindungswellen zum Prüfstand bezeichnet, die an den Eintrieben 10, 12 mittels Verbindungskupplungen 14, 16 an das Hubschraubergetriebe gekoppelt sind. Die Eintriebswellen 6, 8 verlaufen, ebenso wie die Heckrotorabtriebswelle 18, im wesentlichen in einer zur Rotorwellenachse 4 orthogonalen Ebene.
Der Montagerahmen 20 nimmt das Getriebe auf. Unter Last verformt sich das Gehäuse des Hubschraubergetriebes, so dass an den Verbindungskupplungen 14, 16, 22 zu den Ein- bzw. Abtriebswellen 6, 8, 18 schädliche Winkelverlagerungen auftreten würden. Um dies zu verhindern, ist das Hubschraubergetriebe mittels elastischer Verbindungselemente 24, 26 drehauslenkbar im Montagerahmen 20 des Prüfstands angeordnet, wobei das Hubschraubergetriebe durch die Aktuatoren 28, 30, welche lastabhängig gesteuert werden, an seiner Aufhängung um einen Ausgleichswinkel verdreht wird, so dass die Winkelverlagerungen an den Verbindungskupplungen 14, 16, 22 ausgeglichen werden.
Die Art und Weise, wie das Hubschraubergetriebe im Montagerahmen 20 aufgespannt ist, ist am besten aus der 2 ersichtlich. Der Montagerahmen 20 weist ein zur Rotorwellenachse 4 koaxiales, zentrales Verbindungsglied 34 auf, welches starr mit dem Montagerahmen 20 verbunden ist. An dem zentralen Verbindungsglied 34 sind die als Biegeplatten ausgebildeten elastischen Elemente 24, 26 angebracht, die sich radial nach außen erstrecken. Im Bereich des äußeren Endes dieser elastischen Verbindungselemente 24, 26 ist jeweils ein Aktuator 28, 30 angelenkt. Außerdem sind im Bereich des äußeren Endes Befestigungspunkte 36, 38 zur Aufnahme des Hubschraubergetriebes vorgesehen.
In der 2 ist vom Hubschraubergetriebe lediglich die sogenannte Torque-Reacting-Plate 40 gezeigt, die auch im Hubschrauber die unter Last auftretenden Reaktionsmomente des Hubschraubergetriebegehäuses aufnimmt und an die Hubschrauberzelle bzw. den Prüfstand weiterleitet. Das in 2 nicht dargestellte Hubschraubergetriebegehäuse ist mittels einer umlaufenden Bolzenreihe 42 auf der Torque-Reacting-Plate 40 befestigt.
Die elastischen Elemente 24, 26 weisen einen rechteckigen Querschnitt mit geringer Dicke und großer Höhe auf, so dass sie lediglich bezüglich der Drehauslenkung des Hubschraubergetriebes eine hohe Elastizität aufweisen. Die an die elastischen Elemente 24, 26 angebrachten Befestigungsbleche 44, 46 weisen zum einen die Befestigungspunkte 36, 38 für die Torque-Reacting-Plate 40 auf und liegen gleichzeitig auf dem Montagerahmen 20 auf, so dass sie bei einer Drehauslenkung auf dem Montagerahmen 20 gleiten und dabei die ganze Vorrichtung stabilisieren.
Bezugszeichenliste

2: Hubschraubergetriebe
4: Rotorwellenachse
6: Welle
8: Welle
10: Eintrieb
12: Eintrieb
14: Verbindungskupplung
16: Verbindungskupplung
18: Welle
20: Montagerahmen
22: Verbindungskupplung
24: elastisches Verbindungselement
26: elastisches Verbindungselement
28: Aktuator
30: Aktuator
34: zentrales Verbindungsglied
36: Befestigungspunkt
38: Befestigungspunkt
40: Torque-Reacting-Plate
42: Bolzenreihe
44: Befestigungsblech
46: Befestigungsblech

Claims

Prüfstand für ein Hubschraubergetriebe (2) mit einer abtriebsseitigen Rotorwelle (4) und mindestens einer antriebsseitigen Eingangswelle (10, 12), welche durch Wellen (6, 8) und Verbindungskupplungen (14, 16, 22) mit mindestens einem prüfstandsseitigen Wellenanschluss trieblich verbindbar ist, wobei das Hubschraubergetriebe (2) um die Rotorwellenachse (4) drehauslenkbar im Prüfstand angeordnet ist, wobei zur Drehauslenkung des Hubschraubergetriebes (2) um seine Rotorwellenachse (4) mindestens ein Aktuator (28, 30) vorgesehen ist, um unter Last auftretende Verlagerungen an den Verbindungskupplungen (14, 16, 22) des Hubschraubergetriebes (2) auszugleichen, wobei das Hubschraubergetriebe (2) durch bezüglich der Drehauslenkung elastische Verbindungselemente (24, 26) im Prüfstand (20) aufspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand unterhalb des Hubschraubergetriebes (2) ein zentrales Verbindungsglied (34) aufweist, von dem aus sich mindestens zwei elastische Verbindungselemente (24, 26) radial nach außen erstrecken, an deren äußeren Enden jeweils ein Aktuator (28, 30) angelenkt ist und sich Befestigungspunkte (36, 38) zur Aufnahme des Hubschraubergetriebes (2) befinden.
Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Verbindungselemente (24, 26) lediglich bezüglich der Drehauslenkung eine hohe Elastizität aufweisen.