顶隙狭小的齿轮齿根应变计的安装方法与流程

本发明涉及应变计的安装领域，特别地，涉及一种顶隙狭小的齿轮齿根应变计的安装方法。

背景技术：

直升机传动系统减速器齿轮齿根弯曲应力的大小直接影响其使用寿命和安全，对于齿轮齿根应力的测量可采用电阻应变计测量法，测试结果的准确性主要依赖于应变计的安装质量。航空发动机及传动系统齿轮齿根具有顶隙狭小，啮合时剩余空间小、工作条件恶劣(油污重，转速高，安装工序复杂)等特点，一般很难在不破坏齿轮结构的情况下在齿根处安装应变计或是应变计安装后不因轮齿啮合而使应变计及引线被压坏。其难点在于：1.安装空间狭小，工作环境条件恶劣，试验存活率低，要求应变计尺寸小、引线细，应变计安装操作困难。

现有的齿轮应变计安装方法，可参考申请号为201310301097.5的中国发明专利申请《齿轮应力测量应变片粘贴工艺方法》，该方法中，引线端子与应变计并列安装于齿根部位，增加了应变计在齿轮啮合过程中的压坏失效风险，应变计粘贴过程采用牙签按压，难以保证胶层的均匀与厚度。该方法安装的应变计在顶隙小于0.7mm的齿轮齿根工作，易使应变计、引线端子或引线被压坏而使测试失效。

技术实现要素：

本发明提供了一种顶隙狭小的齿轮齿根应变计的安装方法，以解决顶隙狭小的齿轮齿根应变计安装困难、安装的应变计和引线容易在齿轮啮合过程中被压坏的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种顶隙狭小的齿轮齿根应变计的安装方法，包括以下步骤：

安装位置确定，确定待安装齿轮的齿根应力最大位置为安装位置；

应变计准备，应变计的空间尺寸与待安装齿轮的顶隙相匹配；

打磨清洁，将待安装齿轮的齿根的安装位置进行打磨并清洁；

应变计安装，将应变计粘贴固定在安装位置并压紧固定；

端子安装，将用于连接测试导线和应变计的引线的端子安装在待安装齿轮的与应变计安装轮齿邻近的非工作面上；

引线分布与固定，将应变计两侧的引线分别沿齿槽底部布设，将远离端子一侧的引线折回或从减振孔穿出后与另一侧的引线汇集于端子并与端子固定连接，使得引线与引线、引线与应变计互不交叠。

作为其中一种实施方式，引线分布与固定的步骤包括：

将应变计两侧的引线分别沿应变计所在齿槽底部相背延伸分布；

将远离端子一侧的引线经齿轮端面从相邻齿槽折回后连接于端子，另一侧的引线直接沿应变计所在齿槽底部延伸连接至端子；

将端子与两根引线连接固定。

作为另一种实施方式，引线分布与固定的步骤包括：

将应变计两侧的引线分别沿应变计所在齿槽底部相背延伸分布；

将远离端子一侧的引线从应变计所在齿槽折回，使其与另一侧的引线并行排列于应变计所在齿槽底部，并延伸连接至端子；

将端子与两根引线的连接部位固定。

作为另一种可选的实施方式，引线分布与固定的步骤包括：

将应变计两侧的引线分别沿应变计所在齿槽底部相背延伸分布；

对于有减振孔的齿轮，将远离端子一侧的引线从减振孔穿出连接于端子，另一侧的引线直接沿应变计所在齿槽底部延伸连接至端子；

将端子与两根引线的连接部位固定。

进一步地，引线分布与固定的步骤中，还包括：

将应变计两侧的引线分别沿齿槽底部布设时，先用双面胶将引线隔段点固定于齿底，使引线紧贴齿槽底部平直引出，然后用胶粘剂初步固定后，揭去双面胶进一步固定引线。

进一步地，应变计安装的步骤中，还包括：对于同一齿根要求安装多个应变计的情况，将各个应变计分别安装在不同的齿根的相应位置，使得一个齿根对应安装一个应变计，且各个应变计分别对应处于待安装齿轮上的相应径向高度。

进一步地，应变计准备的步骤还包括：去除应变计的原引线，更换直径适用于待安装齿轮顶隙的细漆包线作为新的引线，降低细漆包线与应变计的焊点高度。

进一步地，待安装齿轮的顶隙不大于0.7mm；应变计的宽度不大于0.6mm；细漆包线的直径不大于0.15mm。

进一步地，还包括：柔性压块准备，在柔性材料的一端成型出与待安装齿轮的齿形相匹配的压制部，并用绝缘薄膜包裹压制部，被包裹的压制部用于在应变计安装的步骤中对粘贴在安装位置的应变计进行按压。

进一步地，打磨清洁的步骤包括：

将待安装齿轮的齿根的安装位置去除油污；

用酒精或丙酮清洗安装位置；

用砂纸打磨安装位置直至表面平整光洁且具有粗糙度；

再次用酒精或丙酮清洗安装位置。

进一步地，应变计安装的步骤包括：将胶粘剂点涂于应变计的安装位置，并用尖嘴镊子快速划拨胶水，使胶层薄而均匀，然后将应变计放置于安装位置安装固定。

进一步地，在引线分布与固定之后，还包括：防潮防油处理，将防潮防油胶粘剂均匀涂布在应变计和引线上，防止工作过程中应变计或引线的松动，同时防止油污渗透至应变计的基底。

本发明的方法中，通过将端子安装在待安装齿轮的与应变计安装轮齿邻近的非工作面(包括齿轮端面、幅板等位置)上，由于非工作面位置的空间较大，可便于端子的安装，同时为应变计以及引线的分布腾出了更多空间，减小端子被压坏的可能；本发明将应变计两侧的引线分别沿齿槽底部布设，将远离端子一侧的引线折回后与另一侧的引线汇集于端子并与端子固定连接，使得引线与引线、引线与应变计互不交叠，可避免引线交叠导致应变计在工作过程中被压坏，降低应变计安装失效的失效风险，提高了应变计的存活率。本发明解决了顶隙狭小的齿轮齿根应变计安装难题，为采用应变计测量齿轮齿根应力提供了方法，解决了一直以来应变计难以在顶隙狭小齿轮齿根安装测量的难题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的齿轮齿根应变计安装的结构示意图。

附图标号说明：

1、待安装齿轮；10、齿根；11、齿槽；12、齿轮端面；2、应变计；20、引线；3、端子。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明旨在不破坏齿轮或不使测量点移位的情况下，解决顶隙在0.7mm以下的齿轮齿根弯曲应力和应力分布测量过程中应变计安装困难及安装后应变计、引线等容易在啮合过程中被压坏的难题，提供一种在顶隙狭小的齿轮齿根安装小尺寸应变计的方法。

结合图1，本发明的优选实施例提供了一种顶隙狭小的齿轮齿根应变计的安装方法，包括以下步骤：

安装位置确定，确定待安装齿轮1的齿根应力最大位置为安装位置；

应变计准备，应变计2的空间尺寸与待安装齿轮1的顶隙相匹配；

打磨清洁，将待安装齿轮1的齿根10的安装位置进行打磨并清洁；

应变计安装，将应变计2粘贴固定在安装位置并压紧固定；

端子安装，将用于连接测试导线和应变计2的引线20的端子安装在待安装齿轮1的与应变计安装轮齿邻近的非工作面上；

引线分布与固定，将应变计2两侧的引线20分别沿齿槽11底部布设，将远离端子3一侧的引线20折回或从减振孔穿出后与另一侧的引线20汇集于端子3并与端子3固定连接，使得引线20与引线20、引线20与应变计2互不交叠。

本发明的方法中，通过将端子3安装在待安装齿轮1的与应变计安装轮齿邻近的非工作面(包括齿轮端面、幅板等位置)上，由于非工作面位置的空间较大，可便于端子3的安装，同时为应变计2以及引线20的分布腾出了更多空间，减小了应变计、引线、端子被压坏的可能；本发明将应变计2两侧的引线20分别沿齿槽11底部布设，将远离端子3一侧的引线20折回后与另一侧的引线20汇集于端子3并与端子3固定连接，使得引线20与引线20、引线20与应变计2互不交叠，可避免引线20交叠导致应变计2在工作过程中被压坏，降低应变计安装失效的失效风险，提高了应变计2的存活率。

进一步地，应变计准备的步骤如下：

1)、小尺寸应变计选择。

应变计2的空间尺寸与待安装齿轮1的顶隙相匹配，使得应变计2能够确实装在待安装齿轮1的安装位置。本发明的方法所针对齿轮的顶隙不大于0.7mm，因此，要求应变计2尺寸尽可能小。优选地，应变计2的宽度不大于0.6mm。

2)、更换引线。

为避免齿轮啮合过程中引线20被压断而使应变计2失效，本发明的方法中去除应变计2的原引线，更换直径适用于待安装齿轮顶隙的细漆包线作为新的引线，降低细漆包线与应变计2的焊点高度。具体操作过程为：

将应变计2平整地放置于平面玻璃板操作台上，捋直原引线并用应变计安装专用胶带固定应变计2，借助目视放大操作系统、尖嘴镊子、电烙铁等工具将应变计2的原引线去除，更换为直径更细的细漆包线，具体可更换直径小于原引线且安装后可以无损工作于啮合齿轮的细漆包线作为新的引线20，并尽量降低新引线20的焊点高度。本发明将应变计2原引线更换为更细的细漆包线，同时降低焊点高度，解决了引线20的绝缘问题，同时尽可能节省空间，便于引线20在顶隙狭小的齿轮的齿槽11中排布。本优选实施例中，细漆包线的直径不大于0.15mm，以保证其电气导接性能，同时尽可能减小所占空间及降低焊点高度。

本发明的方法，还包括柔性压块准备的步骤。

具体地，本实施例中，提供柔性材料，在柔性材料的一端成型出与待安装齿轮1的齿形相匹配的压制部，并用绝缘薄膜包裹压制部，被包裹的压制部用于在应变计安装的步骤中对粘贴在安装位置的应变计进行按压。采用具有与待安装齿轮1的齿形相匹配的压制部的柔性压块，用于后续压制安装应变计2，便于在顶隙狭小的齿轮齿根10中进行操作，使小尺寸的应变计2能够稳固安装至齿根10处的安装位置。

本优选实施例中，取橡皮作为柔性材料，将其一端削成待安装齿轮1的齿形，并用聚四氟乙烯薄膜包裹备用。本发明优选采用柔性材料来压制安装应变计2，便于在顶隙狭小的齿轮齿根10中进行操作，使小尺寸的应变计2能够稳固安装至齿根10处的安装位置。聚四氟乙烯薄膜包裹压制部，利用聚四氟乙烯的高润滑不粘性，可防止柔性压块粘附在齿根10处。在其它实施例中，也可以采用柔性橡胶作为压块的基材。绝缘薄膜还可以采用环氧树脂等其它绝缘材料制成的薄膜以包裹压制部。

进一步地，本发明的安装方法还包括以下步骤：划线定位，用记号笔在待安装齿轮1的齿根10处标记应变计2的安装位置。本发明的方法先将应变计2的安装位置在待安装齿轮1上用细的记号笔标出，方便后续进行应变计2的安装，确保安装位置可靠。

上述应变计准备、柔性压块准备、划线定位的步骤，可以不分先后顺序进行，具体根据操作人员数量等情况而定。

接下来进行如下步骤：打磨清洁。

本优选实施例中，具体地，打磨清洁的步骤包括：将待安装齿轮1的齿根10的安装位置去除油污；用酒精或丙酮清洗安装位置；用砂纸打磨安装位置直至表面平整光洁；再次用酒精或丙酮清洗安装位置。本发明通过打磨清洁的步骤，将安装位置打磨至平整，可以去除杂质并保证一定的安装粗糙度，保证后续应变计2的安装可靠牢固。本实施例采用砂纸打磨，工具简单可靠，成本低。在其它实施例中，还可以采用三氯乙烯、丁酮、三氯乙烷等介质作为清洗液，也可以采用冲洗或者超声波清洗方式对安装位置进行清洗。

接着，可进行应变计安装、端子安装的步骤。本发明中，应变计安装步骤与端子安装的步骤不分先后顺序。

本优选实施例中，应变计安装的具体操作方法如下：

将胶粘剂(例如cn胶)点涂于安装位置，并用尖嘴镊子快速将胶水沿齿槽11轻轻划拨，使胶层均匀且不至于局部过厚，然后用镊子将应变计2放置于安装位置并用柔性压块上包裹有聚酯纤维薄膜的压制部按压两分钟。

本优选实施例中，将用于连接测试导线和应变计2的引线20的端子安装在与应变计安装轮齿邻近的齿轮端面12上，由于齿轮端面12的空间较大，可便于端子3的安装，同时为应变计2以及引线20的分布腾出了更多空间同时减小端子3被压坏的可能。在其它实施例中，也可将端子安装在与应变计安装轮齿邻近的幅板上，同样可达到本发明的目的。

本发明中，引线分布与固定有多种方式。针对齿轮端面及其与其它设备的安装面之间具有微小间隙(可供引线20通过)的情况，如图1中标号a所指的第一种方式如下：

将应变计2两侧的引线20分别沿应变计2所在齿槽11底部相背延伸分布；

将远离端子3一侧的引线20经齿轮端面从相邻齿槽11折回后连接于端子3，另一侧的引线20直接沿应变计2所在齿槽11底部延伸连接至端子3；

将端子3与两根引线20的连接部位固定。

上述步骤中，将应变计2两侧的引线20分别沿齿槽11底部布设时，先用双面胶将引线20隔段点固定于齿底，使引线20紧贴齿槽11底部平直引出，然后用胶粘剂(例如cn胶)初步固定后，揭去双面胶进一步固定引线20。。

本发明中，应变计2的两根引线20尽可能沿两个齿槽11分布，两根引线20之间、引线20与应变计2之间互不交叠，有利于减小应变计2在工作过程中的失效风险。将应变计2两侧引线20分别分布于相邻齿槽11，一个齿槽11只分布一根引线20，能够最大程度的减小引线20占用空间、避免引线20交叠引起应变计2在工作过程中被压坏，降低应变计安装失效的风险，提高了应变计2的存活率。

如图1中标号b所指，引线分布与固定的另一种方式如下：

将应变计2两侧的引线20分别沿应变计2所在齿槽11底部相背延伸分布；

将远离端子3一侧的引线20从应变计2所在齿槽11折回，使其与另一侧的引线20并行排列于应变计2所在齿槽11底部，并延伸至连接至端子3；

将端子3与两根引线20的连接部位固定。

同样地，沿齿槽11分布的引线20可先用双面胶按点隔段固定并使引线20紧贴齿槽11底部平直引出，然后用cn胶初步固定。

在另一种实施方式中，对于有减振孔的齿轮，引线分布与固定的方式如下：

将应变计2两侧的引线20分别沿应变计2所在齿槽11底部相背延伸分布；

对于有减振孔的齿轮，将远离端子3一侧的引线20从减振孔穿出连接于端子3，另一侧的引线20直接沿应变计2所在齿槽11底部延伸连接至端子3；

将端子3与两根引线20的连接部位固定。

进一步地，应变计安装的步骤中，对于同一齿根10要求安装多个应变计2的情况，将各个应变计2分别安装在不同的齿根10的相应位置，使得一个齿根10对应安装一个应变计2，且各个应变计2分别对应处于待安装齿轮1上的相应径向高度。

由于齿轮上不同齿根10位于同一径向高度所在圆周上的相应位置所受应力均相同，因此，本发明各个应变计2分别安装在不同齿根10的相应位置处，例如可以是相邻或相近齿根10的相应位置处，保证一个齿槽11安装一个应变计2，可有效获得齿根10应力分布的同时最大程度避免应变计2或引线20失效，解决了齿轮齿根10应力分布测试过程中的多个应变计安装困难的难题，为齿根10弯曲应力分布测量提供了方法。

在引线20初步固定至端子3后，将端子3与引线20进一步焊接固定，保证其电气导接性能，便于齿轮齿根应力分布测试的进行。

进一步地，在引线分布与固定之后，还包括以下步骤：

防潮防油处理，将防潮防油胶粘剂均匀涂布在应变计2和引线20上，防止工作过程中应变计2或引线20的松动，同时防止油污渗透至应变计2的基底。可选地，将509透明胶粘剂均匀轻薄的涂在应变计2和引线20上，可进一步防止工作过程中应变计2或引线20因轮齿啮合冲击而松动，同时防止油污渗透到应变计2基底，造成应变计2脱落。

本发明的安装方法不需要额外购置、加工其他工具，操作简单、方便可行、试验存活率高，解决了一直以来顶隙狭小的齿轮齿根无法安装应变计的难题，同时为齿根应力分布测量提供了方法。

经试验，本发明的顶隙狭小的齿轮齿根应变计的安装方法，使用效果良好，对于顶隙狭小的齿轮齿根应力测量效果显著，为齿轮齿根应力的实时工况测量提供了可能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。