CN106828973B - 一种螺旋桨离心载荷试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种螺旋桨离心载荷试验装置，包括载荷施加装置和承力机构，载荷施加装置设置在桨毂内部，载荷施加装置呈正多边形，每个桨叶的轴线均垂直于载荷施加装置的最靠近该桨叶的侧壁，载荷施加装置的多边形侧壁中每一面侧壁均设有油腔，每个油腔内均设有无杆活塞，载荷施加装置内设有进油口和进油通道，油腔通过进油通道与进油口连通；承力机构包括第一承力构件和第二承力构件，第一承力构件设置在桨毂内部，第一承力构件的远离桨叶的一端和无杆活塞接触，另一端和所述第二承力构件相接触，上述两端中其中一点的端面为球面，所述第二承力构件固定在桨叶内部，所述第二承力构件上设有应变片。

Description

一种螺旋桨离心载荷试验装置

技术领域

本发明涉及螺旋桨试验技术领域，特别涉及一种螺旋桨离心载荷试验装置。

背景技术

为测试飞机螺旋桨桨毂静力、疲劳强度，需要对螺旋桨桨毂进行静力及疲劳试验。螺旋桨桨毂在工作中承受叶片的离心力，还要承受叶片产生的气动载荷。为保证飞机安全，需要在试验条件下模拟载荷进行试验，并给出安全寿命。

在结构静力和疲劳试验中，为模拟螺旋桨桨叶在旋转过程中产生的离心力载荷，一般通常采用在离心力载荷方向上，对模拟桨叶施加径向载荷，载荷施加装置是在模拟桨叶的径向外侧连接加载作动器。

现有技术的离心载荷试验装置的缺陷如下：

1、离心力载荷与气动载荷之间会相互干扰，因为作用在桨毂上的载荷除离心载荷外还有气动载荷，加载位置较近，所以若产生相互干扰，则施加的载荷误差较大，试验前往往需要多次反复标定载荷；

2、当试验件的其中一侧产生破坏，不能继续承担离心载荷时，由于桨毂是通过连接件固定于基础平台上，因此另一侧的载荷不能立即卸载，导致离心载荷会对试验件造成二次破坏。

发明内容

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明提供了一种螺旋桨离心载荷试验装置，所述螺旋桨包括桨毂，桨毂外侧周向设有多个桨叶，桨叶通过桨袖与桨毂连接；

所述离心载荷试验装置包括载荷施加装置和承力机构；

载荷施加装置设置在桨毂内部，载荷施加装置呈正多边形，每个桨叶的轴线均垂直于载荷施加装置的最靠近该桨叶的侧壁，当螺旋桨有两个桨叶时，载荷施加装置优选采用四边形，四边形中的两个相对的侧壁中，每个侧壁对应一个桨叶，当螺旋桨有三个及以上桨叶时，载荷施加装置的边数与桨叶数量相同，每个桨叶的轴线均垂直于与其对应的多边形侧壁；载荷施加装置的多边形侧壁中每一面侧壁均设有油腔，油腔相当于所述侧壁上的一个凹槽，每个油腔内均设有无杆活塞，载荷施加装置内设有进油口和进油通道，进油口与进油通道相连通，油腔通过进油通道与进油口连通，通过进油通道将进油口处的油输送到油腔，并挤压无杆活塞以作为载荷施加源；

承力机构包括第一承力构件和第二承力构件，第一承力构件设置在桨毂内部，第一承力构件的远离桨叶的一端和无杆活塞接触，第一承力构件的靠近桨叶的一端和所述第二承力构件相接触，第一承力构件的远离桨叶一端的端面或靠近桨叶一端的端面为球面，球面允许第二承力构件与载荷施加装置之间产生轻微旋转，且第一承力构件用于将离心载荷从上述载荷施加源传递到桨叶上；所述第二承力构件固定在桨叶内部，所述第二承力构件上设有应变片，通过应变片反馈的数据来调节施加载荷的大小。

优选的，所述第二承力构件包括顶杆和锁紧杆，顶杆的靠近桨毂的一端与第一承力构件接触，顶杆的远离桨毂的一端与锁紧杆接触，锁紧杆与桨叶相固定，即载荷通过第一承力构件依次传递到顶杆和锁紧杆上，最后通过锁紧杆传递给桨叶；应变片设置在顶杆侧壁上。

优选的，锁紧杆通过螺纹连接方式与桨叶相固定。

优选的，第一承力构件整体呈圆球形，即第一承力构件的靠近桨叶的一端和远离桨叶的一端均为球面，这样可最大程度的允许载荷施加装置与桨叶之间的相对旋转，也即最大程度的消除气动载荷对离心载荷的影响。

本发明提供的一种螺旋桨离心载荷试验装置，具有如下有益效果：

1、将离心载荷加载点改为在桨毂内部加载，载荷施加装置能够对多个桨袖方向同时加载卸载。

2、离心载荷加载点远离气动载荷加载点，离心载荷与气动载荷互不影响。

3、承力球使无杆活塞只承受离心载荷，消除了气动载荷形成的弯矩对离心载荷试验装置的影响。

4、当螺旋桨被破坏，一个方向不能继续承受离心载荷时，其他方向施加的离心载荷可立即卸载，不会对试验件造成二次破坏。

附图说明

图1是螺旋桨离心载荷试验装置的结构示意图；

图2是螺旋桨离心载荷试验装置中的载荷施加装置的结构示意图。

附图标记：桨毂1，桨袖2，桨叶3，载荷施加装置4，进油口5，进油通道6，油腔7，无杆活塞8，第一承力构件9，顶杆10，锁紧杆11，应变片12。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，均仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明提供的一种螺旋桨离心载荷试验装置进行说明。

如图1所示，本发明提供了一种螺旋桨离心载荷试验装置，所述螺旋桨包括桨毂1，桨毂1外侧周向设有多个桨叶3，桨叶3通过桨袖2与桨毂1连接；

所述离心载荷试验装置包括载荷施加装置4和承力机构；

如图2所示，载荷施加装置4设置在桨毂1内部，载荷施加装置4呈正多边形，每个桨叶3的轴线均垂直于载荷施加装置4的最靠近该桨叶3的侧壁，当螺旋桨有两个桨叶3时，载荷施加装置4优选采用四边形，四边形中的两个相对的侧壁中，每个侧壁对应一个桨叶3，当螺旋桨有三个及以上桨叶3时，载荷施加装置4的边数与桨叶3数量相同，每个桨叶3的轴线均垂直于与其对应的多边形侧壁；载荷施加装置4的多边形侧壁中每一面侧壁均设有油腔7，油腔7相当于所述侧壁上的一个凹槽，每个油腔7内均设有无杆活塞8，载荷施加装置4内设有进油口5和进油通道6，进油口5与进油通道6相连通，油腔7通过进油通道6与进油口5连通，通过进油通道6将进油口5处的油输送到油腔7，并挤压无杆活塞8以作为载荷施加源；

承力机构包括第一承力构件9和第二承力构件。

如图1所示，第一承力构件9整体呈圆球形，即承力球，第一承力构件9设置在桨毂1内部，第一承力构件9的远离桨叶3的一端和无杆活塞8接触，第一承力构件9的靠近桨叶3的一端和所述第二承力构件相接触，即第一承力构件9的靠近桨叶3的一端和远离桨叶3的一端均为球面，这样可最大程度的允许载荷施加装置4与桨叶3之间的相对旋转，也即最大程度的消除气动载荷对离心载荷的影响，且第一承力构件9用于将离心载荷从上述载荷施加源传递到桨叶3上；

所述第二承力构件固定在桨叶3内部，所述第二承力构件包括顶杆10和锁紧杆11，顶杆10的靠近桨毂1的一端与第一承力构件9接触，顶杆10的远离桨毂1的一端与锁紧杆11接触，锁紧杆11通过螺纹连接方式与桨叶3相固定，锁紧杆11在桨叶3的轴向上与桨叶3共同移动，即载荷通过第一承力构件9依次传递到顶杆10和锁紧杆11上，最后通过锁紧杆11传递给桨叶3；所述第二承力构件上设有应变片12，应变片12设置在顶杆10侧壁上，通过应变片12反馈的数据来调节施加载荷的大小。

下面通过具体的实施例对本发明作进一步详细的描述。

具体实施例：

如图1及图2所示，在安装螺旋桨离心载荷试验装置时，首先选取和螺旋桨桨叶数量相匹配的载荷施加装置4，本实施例中选取有六个桨叶3的螺旋桨，则载荷施加装置4呈正六边形，其每个侧壁均与一个桨叶3的轴线相垂直，载荷施加装置4底面中心处设有一个进油口5，进油口5周向设有进油通道6，本实施例中有六个桨叶3，因此设置六个进油通道6，每条进油通道6均与其对应的桨叶3的轴线相重合，且每条进油通道6均垂直于与其对应的无杆活塞8，将载荷施加装置4安装到桨毂1内；

然后在每个桨叶3内拧上锁紧杆11，在锁紧杆11后面放置顶杆10，顶杆10和锁紧杆11可以是一体成型的杆状装置，也可以是如本实施例中采用的分体式；

在顶杆10上安装应变片12，应变片12可以只在其中一个顶杆10安装，也可以在所有顶杆10上都安装应变片12，然后将所有应变片12反馈的数值求平均值，可更为准确的设置施加载荷的值；

最后在顶杆10和无杆活塞8之间放置第一承力构件9，第一承力构件9可以是其与无杆活塞8接触的一面为球面，此时第一承力构件9可以与无杆活塞8一体成型，第一承力构件9也可以是其与顶杆10接触的一面为球面，此时第一承力构件9可以与顶杆10一体成型，本实施例中的第一承力构件9采用整体呈圆球形的承力球，因此是作为一个单独的构件存在；

安装完毕后，拧紧锁紧杆11以消除间隙并防止转动。

进行试验时，将进油口5与增压油缸连接，增压油缸向进油口5内输油，油液挤压无杆活塞8和承力球，承力球挤压顶杆10和锁紧杆11，因此桨叶3受到油压，以此实现离心载荷的施加，并通过应变片12检测施加离心载荷的大小；在施加离心载荷的同时还施加气动载荷，气动载荷的方向如图1中箭头所示，其大小可通过拉力计来测量。

由于气动载荷和离心载荷是同时施加，因此气动载荷会影响到离心载荷的试验，当桨叶3因为气动载荷的施加而产生扭动时，由于承力球是点对面施加载荷因此不受影响，以此来消除气动载荷对离心载荷的影响；

当螺旋桨承受不住载荷而破坏，一个方向不能继续承受离心载荷时，油压会将该方向的无杆活塞8顶出，进而达到立即卸载的目的。离心载荷试验装置为自平衡系统，任意时刻多个方向的离心力相同，一个方向不能继续承受离心载荷时，其他方向上的离心载荷不会对螺旋桨造成二次破坏。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种螺旋桨离心载荷试验装置，所述螺旋桨包括桨毂(1)，桨毂(1)外侧周向设有多个桨叶(3)，桨叶(3)通过桨袖(2)与桨毂(1)连接，其特征在于，所述离心载荷试验装置包括：

载荷施加装置(4)，其设置在桨毂(1)内部，载荷施加装置(4)呈正多边形，每个桨叶(3)的轴线均垂直于载荷施加装置(4)的最靠近该桨叶(3)的侧壁，载荷施加装置(4)的多边形侧壁中每一面侧壁均设有油腔(7)，每个油腔(7)内均设有无杆活塞(8)，载荷施加装置(4)内设有进油口(5)和进油通道(6)，油腔(7)通过进油通道(6)与进油口(5)连通；

承力机构，其包括第一承力构件(9)和第二承力构件，第一承力构件(9)设置在桨毂(1)内部，第一承力构件(9)的远离桨叶(3)的一端和无杆活塞(8)接触，第一承力构件(9)的靠近桨叶(3)的一端和所述第二承力构件相接触，第一承力构件(9)的远离桨叶(3)一端的端面或靠近桨叶(3)一端的端面为球面，所述第二承力构件固定在桨叶(3)内部，所述第二承力构件上设有应变片(12)。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨离心载荷试验装置，其特征在于，所述第二承力构件包括顶杆(10)和锁紧杆(11)，顶杆(10)的靠近桨毂(1)的一端与第一承力构件(9)接触，顶杆(10)的远离桨毂(1)的一端与锁紧杆(11)接触，锁紧杆(11)与桨叶(3)相固定，应变片(12)设置在顶杆(10)侧壁上。

3.根据权利要求2所述的螺旋桨离心载荷试验装置，其特征在于，锁紧杆(11)通过螺纹连接方式与桨叶(3)相固定。

4.根据权利要求1所述的螺旋桨离心载荷试验装置，其特征在于，第一承力构件(9)整体呈圆球形。

Images