一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统及监测方法

本发明属于齿轮试验测试装置，涉及一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统及监测方法。

背景技术：

1、齿轮作为传动系统的核心组件，在极端工况，特别是在高温、高转速条件下运行时的热力学行为及其影响机制的研究，已成为确保机械设备高效、安全运行的关键科学问题。在高温高速极端服役环境下，齿轮疲劳、胶合、磨损等失效风险激增，存在重大安全隐患，成为制约高端传动系统的瓶颈。因此对齿轮多维信号实时精确监测的需求尤为迫切。

2、传统的信号测试方法中，接触式热电偶、应变片、振动传感器一般采用在齿轮指定位置埋入或粘贴的方法进行信号测量，并使用滑环将传感器的信号从旋转器械上引至信号采集和处理设备，这就需要一定的轴向空间以安装滑环，且使用滑环会使成本和误差增加，高速工况下滑环也更易磨损损坏。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明为了解决传统方法使用滑环测量信号时滑环易磨损，成本高，测量精度低的问题，提供一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统及监测方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统，包括试验齿轮箱、传感器、嵌入在验齿轮箱内的测试装置、用于接收并放大通讯信号的中继器以及上位机。

4、进一步，中继器包括wifi模块和供电电源。

5、进一步，上位机搭载有labview程序。有益效果：能够实时显示温度、应力、振动曲线并保存原始数据。

6、进一步，试验齿轮箱包括试验小齿轮轴、试验大齿轮轴、试验小齿轮以及试验大齿轮，温度传感器嵌入试验小齿轮端面内，应变片贴于试验小齿轮齿根处，测试装置置于试验小齿轮轴内。

7、进一步，试验小齿轮轴径向开设有通孔用于通过温度传感器导线，轴向开设有沉孔和螺纹孔，分别用于放置测试装置和固定测试装置。

8、进一步，试验齿轮箱外设置有呈打孔设计的闷盖，且使用peek盖板密封连接。有益效果：保证不漏油的同时还可以使通讯信号传出。

9、进一步，测试装置包括高性能尼龙壳体、电路板、顶盖、振动传感器、底盖和耐高温锂亚硫酰氯电池，电路板和耐高温锂亚硫酰氯电池均置于壳体内。

10、进一步，电路板上有开关电路、信号采集电路、模数转换电路和无线通讯电路，采用温控开关代替传统手动开关；使用pt-100铂电阻采集温度信号；使用应变片采集试验小齿轮齿根位置应变信号；使用板载adxl357加速度传感器采集振动信号；stm32f103c8t6作为主控芯片；esp-01f作为无线通讯模块。

11、一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测方法，包括以下步骤：

12、s1：将温度传感器嵌入试验小齿轮端面，应变片贴于试验小齿轮齿根位置，并使用高温胶粘接，测试装置置于试验小齿轮轴内并使用螺栓固定，温度传感器引线通过轴上小孔与电路板连接；

13、s2：安装好待测试验齿轮及整个试验齿轮箱，更换上带有peek盖板的闷盖，将中继器靠近闷盖并开启中继器电源与上位机接通；

14、s3：开启试验齿轮箱加热系统，温度到达预设值时温控开关自动闭合，测试装置电源接通，此时上位机能够实时显示温度、应力、振动数据。

15、本发明的有益效果在于：

16、1、本发明所公开的一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统及监测方法，采用wifi通讯，通过改变试验齿轮箱闷盖结构，预留信号传输窗口，为20000r/min及以上高转速狭小空间下齿轮多维信号监测提供了一种可靠有效的方法。

17、2、本发明所公开的一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统及监测方法，通过温度传感器采集温度信号，应变片采集应变信号，加速度传感器采集振动信号，电路板处理信号并发送至上位机实时显示，可以稳定实时监测温度、应力、振动信号，且准确性较好。

18、3、本发明所公开的一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统及监测方法，可监测的信号并不局限于温度、应力和振动，只需在原来的基础上简单优化设计即可监测更多的信号，如齿轮运转过程中的热变形量，轴承温度，油液质量等。

19、4、本发明所公开的一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统及监测方法，适用范围较广，不仅可以在齿轮疲劳试验台中广泛应用，经过适当调整也可应用于其它高速旋转设备的多维信号监测。

20、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统，其特征在于，包括试验齿轮箱、传感器、嵌入在验齿轮箱内的测试装置、用于接收并放大通讯信号的中继器以及上位机。

2.如权利要求1所述的高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统，其特征在于，所述中继器包括wifi模块和供电电源。

3.如权利要求1所述的高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统，其特征在于，所述上位机搭载有labview程序。

4.如权利要求1所述的高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统，其特征在于，所述试验齿轮箱包括试验小齿轮轴、试验大齿轮轴、试验小齿轮以及试验大齿轮，温度传感器嵌入试验小齿轮端面内，应变片贴于试验小齿轮齿根处，测试装置置于试验小齿轮轴内。

5.如权利要求4所述的高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统，其特征在于，所述试验小齿轮轴径向开设有通孔用于通过温度传感器导线，轴向开设有沉孔和螺纹孔，分别用于放置测试装置和固定测试装置。

6.如权利要求1所述的高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统，其特征在于，所述试验齿轮箱外设置有呈打孔设计的闷盖，且使用peek盖板密封连接。

7.如权利要求4所述的高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统，其特征在于，所述测试装置包括高性能尼龙壳体、电路板、顶盖、振动传感器、底盖和耐高温锂亚硫酰氯电池，电路板和耐高温锂亚硫酰氯电池均置于壳体内。

8.如权利要求7所述的高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统，其特征在于，所述电路板上有开关电路、信号采集电路、模数转换电路和无线通讯电路，采用温控开关代替传统手动开关；使用pt-100铂电阻采集温度信号；使用应变片采集试验小齿轮齿根位置应变信号；使用板载adxl357加速度传感器采集振动信号；stm32f103c8t6作为主控芯片；esp-01f作为无线通讯模块。

9.一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及一种高温高速复杂狭小空间多维信号监测系统及监测方法，属于齿轮试验测试装置技术领域，包括试验齿轮箱、传感器、嵌入在试验齿轮轴内的测试装置、用于接收并放大通讯信号的中继器以及上位机，采用WiFi通讯，通过改变试验齿轮箱闷盖结构，预留信号传输窗口，为20000r/min及以上高转速狭小空间下齿轮多维信号监测提供了一种可靠有效的方法，通过温度传感器采集温度信号，应变片采集应变信号，加速度传感器采集振动信号，电路板处理信号并发送至上位机实时显示，可以稳定实时监测温度、应力、振动信号，且准确性较好。技术研发人员：刘怀举,姚新生,陈泰民,陈进筱,吴吉展受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12