CN119246104A - 一种航空轮胎刚度试验装置及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空轮胎刚度试验装置及其试验方法,属于航空轮胎试验技术领域。通过模拟航空轮胎的真实受载情况,得出航空轮胎的刚度变化特性。包括试验台、测力平台、试验件、法兰、承力墙、垂直力加载机构、侧向力加载机构、纵向力加载机构、扭转力加载机构;所述承力墙包括安装在试验台上且相对安放的第一承力墙和第二承力墙,所述第一承力墙和第二承力墙之间还固定安装有用于固定试验件的法兰;通过垂直力加载机构、侧向力加载机构、纵向力加载机构、扭转力加载机构分别向所述测力平台施加垂直力、侧向力、纵向力以及扭转力。本发明实现了在实验室中完成航空轮胎的刚度试验。
Description
技术领域
本发明涉及一种航空轮胎刚度试验装置及其试验方法,属于航空轮胎试验技术领域。
背景技术
航空轮胎作为飞机起落架中的关键零部件,其力学特性影响飞机的诸多性能,如飞机的动力性、操纵稳定性、制动安全性、燃油经济性等。航空轮胎作为地面与飞机起落架之间载荷传递的唯一部件,其力学特性是研究飞机地面动力学的关键基础特性之一。在航空轮胎力学特性的研究中,航空轮胎的刚度不仅会直接影响起落架的落震缓冲性能及飞机滑跑操纵性能,而且还作为飞机分析设计中重要的力学特性参数之一。
考虑到飞机在降落时,轮胎也会受到巨大的冲击载荷,这对航空轮胎刚度有很大要求。轮胎刚度特性作为前起落架的强非线性因素之一,对前起落架摆振具有重要影响。目前,对于航空轮胎的刚度试验研究较少,而且对于航空轮胎刚度的仿真研究,也没有试验对仿真结果进行验证。因此,研究航空轮胎的刚度是至关重要的。
发明内容
本发明针对以上问题,提出了一种航空轮胎刚度试验装置及其试验方法,通过模拟航空轮胎的真实受载情况,得出航空轮胎的刚度变化特性。
本发明的技术方案为:包括试验台3、测力平台8、试验件、法兰10、承力墙、垂直力加载机构、侧向力加载机构、纵向力加载机构、扭转力加载机构;
所述承力墙包括安装在试验台上且相对安放的第一承力墙12和第二承力墙13,所述第一承力墙12和第二承力墙13之间还固定安装有用于固定试验件的法兰10;
所述测力平台8水平放置在第一承力墙12和第二承力墙13之间,并且处在试验件之下,通过垂直力加载机构、侧向力加载机构、纵向力加载机构、扭转力加载机构分别向所述测力平台8施加垂直力、侧向力、纵向力以及扭转力。
具体来说,还包括承力框架1;
所述承力框架1固定安装在试验台3上;所述垂直力加载机构安装在承力框架1的顶端和测力平台8之间,包括带动测力平台8直线升降的垂向动力源;
所述承力框架1的周围还固定安装有若干组横梁21及支架22;在所述支架22上则安装有高度可调的水平动力源,所述水平动力源水平布置,其外侧端头可拆卸的安装在支架22上,其内侧端头则安装在所述测力平台8上,若干水平动力源分为垂直于试验件轴心的纵向动力源以及平行于试验件轴心的侧向动力源;
所述纵向力加载机构包括纵向动力源,通过纵向动力源带动测力平台8沿纵向平移;
所述侧向力加载机构包括处于试验件一侧的侧向动力源,通过侧向动力源带动测力平台8沿侧向平移;
所述扭转力加载机构包括分处试验件两侧且轴心不同两个的侧向动力源,通过这两个侧向动力源带动测力平台8在水平方向上扭转。
关于垂向动力源:
所述垂直力加载机构包括若干均匀布置的垂向动力源,所述垂向动力源包括伺服作动器2、吊杆7、垂向力传感器6以及吊环9;
所述伺服作动器2的壳体固定安装在承力框架1的顶端,所述伺服作动器2的输出杆则经Y型接头5连接垂向力传感器6,所述吊杆7的顶端固定连接在所述垂向力传感器6上,并且吊杆7底端通过另一个Y型接头5固定连接测力平台8。
进一步的,位于试验件一侧的垂向动力源的输出杆通过连接耳片4保持同步运动,所述连接耳片4与垂向动力源的输出杆固定相连。
关于水平动力源:
所述水平动力源包括电动缸和水平力传感器20,所述电动缸的外端连接有一对可拆卸连接的夹块23,一对夹块23夹住所述支架22;所述电动缸的内端经水平力传感器20连接所述测力平台8。
进一步的,处在测力平台8周围的水平动力源分为第一纵向电动缸14、第二纵向电动缸15、第一侧向及扭转电动缸16、第二侧向电动缸17以及第二扭转电动缸18,所述第一纵向电动缸14、第二纵向电动缸15并列设置在垂直于试验件轴心的纵向上,所述第一侧向及扭转电动缸16、第二侧向电动缸17并列设置在平行于试验件轴心的侧向上,所述第二扭转电动缸18也设置在平行于试验件轴心的侧向上,所述第一侧向及扭转电动缸16与第二扭转电动缸18分处在试验件的两侧,并且二者轴心不同。
本案的试验方法包括如下步骤:
步骤一:测量航空轮胎11的气压,保证航空轮胎11气压符合试验要求;
步骤二:按照试验装置安装航空轮胎11,保证测力平台8水平,并且各个伺服作动器2施加的垂直载荷保持相同;
步骤三:启动伺服作动器2,提升测力平台8,使测力平台8与航空轮胎11接触;
步骤四:启动数据采集系统,清零,采集;
步骤五:继续提升测力平台8,使得航空轮胎11所受垂直载荷达到试验规定值,垂直刚度试验完成;
步骤六:保持试验规定的垂直载荷不变,调整电动缸的高度位置,保证电动缸水平;
步骤七:分别对试验件的侧向刚度、纵向刚度以及扭转刚度进行试验,即通过电动缸分别施加不同方向的水平力,使得测力平台8发生位移,直到航空轮胎11所受的水平力达到试验规定值;
步骤八:关闭数据采集系统,试验完成;
步骤九:启动电动缸,释放水平力,直至水平力为零;
步骤十:电动缸与测力平台断开连接;
步骤十一:测力平台下降,释放垂直力,直至测力平台与航空轮胎不接触;
步骤十二:整体试验完成,检查整理数据。
本发明将航空轮胎不同刚度测量集中在同一台试验设备,实现了在实验室中完成航空轮胎的刚度试验;试验装置的布置和安装可以准确模拟航空轮胎受载,得出航空轮胎的刚度变化;采用伺服作动器加载,载荷平稳,连续性好;试验装置的结构简单,施工方便,降低了试验规模,节约试验成本。
附图说明
图1为航空轮胎刚度试验装置的整体结构示意图;
图2为垂直加载机构的结构示意图;
图3为垂直加载机构的连接结构示意图;
图4为丝杠与测力平台的连接结构示意图;
图5为航空轮胎的安装结构示意图;
图6为侧向电机、纵向电机和扭转电机与试验台的连接结构示意图;
图7为电机安装的结构示意图;
图8为电机与支架安装的结构示意图;
图9为纵向刚度测量的结构示意图;
图10为扭转刚度测量的结构示意图;
图11为侧向刚度测量的结构示意图。
图中,1-承力框架,2-伺服作动器,3-试验台,4-连接耳片,5-Y型接头,6-垂向力传感器,平台7-丝杠,8-测力平台,9-吊环,10-法兰,11-航空轮胎,12-第一承力墙,13-第二承力墙,14-第一纵向电动缸,15-第二纵向电动缸,16-第一侧向和扭转电动缸,17-第二侧向电动缸,18-第二扭转电动缸,19-杆端关节轴承,20-水平力传感器,21-横梁,22-支架,23-夹块。
具体实施方式
为能清楚说明本专利的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本专利进行详细阐述。
本发明包括试验台3、测力平台8、试验件、法兰10、承力框架1、承力墙、垂直力加载机构、侧向力加载机构、纵向力加载机构、扭转力加载机构和数据采集系统。
所述试验件为不同型号的航空轮胎11;
所述试验台3固定在地面上,所述承力墙包括安装在试验台上且相对安放的第一承力墙12和第二承力墙13,所述第一承力墙12和第二承力墙13之间还固定安装有用于固定试验件的法兰10;航空轮胎11通过法兰10安装在第一承力墙12和第二承力墙13之间,保证航空轮胎11固定不动。
所述测力平台8水平放置在第一承力墙12和第二承力墙13之间,并且处在试验件之下,通过垂直力加载机构、侧向力加载机构、纵向力加载机构、扭转力加载机构分别向所述测力平台8施加垂直力、侧向力、纵向力以及扭转力。
具体来说:
所述承力框架1固定安装在试验台3上;
所述垂直力加载机构安装在承力框架1的顶端和测力平台8之间,包括带动测力平台8直线升降的垂向动力源;
所述承力框架1的周围还固定安装有若干组横梁21及支架22;
在所述支架22上则安装有高度可调的水平动力源,所述水平动力源水平布置,其外侧端头可拆卸的安装在支架22上,其内侧端头则安装在所述测力平台8上,若干水平动力源分为垂直于试验件轴心的纵向动力源以及平行于试验件轴心的侧向动力源;
所述纵向力加载机构包括纵向动力源,通过纵向动力源带动测力平台8沿纵向平移;
所述侧向力加载机构包括处于试验件一侧的侧向动力源,通过侧向动力源带动测力平台8沿侧向平移;
所述扭转力加载机构包括分处试验件两侧且轴心不同两个的侧向动力源,通过这两个侧向动力源带动测力平台8在水平方向上扭转。
使用时,先通过垂向动力源对测力平台8施加垂向的压力,进行垂直刚度的测试,然后分别启动侧向力加载机构、纵向力加载机构、扭转力加载机构,分别对试验件的侧向刚度、纵向刚度以及扭转刚度进行试验。
关于垂向动力源:
所述垂直力加载机构包括若干均匀布置的垂向动力源,所述垂向动力源包括伺服作动器2、吊杆7、垂向力传感器6以及吊环9;
所述伺服作动器2的壳体固定安装在承力框架1的顶端,所述伺服作动器2的输出杆则经Y型接头5连接垂向力传感器6,所述吊杆7的顶端固定连接在所述垂向力传感器6上,并且吊杆7底端通过另一个Y型接头5固定连接测力平台8。
位于试验件一侧的垂向动力源的输出杆通过连接耳片4保持同步运动,所述连接耳片4与垂向动力源的输出杆固定相连。
关于水平动力源:
所述水平动力源包括电动缸和水平力传感器20,所述电动缸的外端连接有一对可拆卸连接的夹块23,一对夹块23夹住所述支架22;所述电动缸的内端经水平力传感器20连接所述测力平台8。
处在测力平台8周围的水平动力源分为第一纵向电动缸14、第二纵向电动缸15、第一侧向及扭转电动缸16、第二侧向电动缸17以及第二扭转电动缸18,所述第一纵向电动缸14、第二纵向电动缸15并列设置在垂直于试验件轴心的纵向上,所述第一侧向及扭转电动缸16、第二侧向电动缸17并列设置在平行于试验件轴心的侧向上,所述第二扭转电动缸18也设置在平行于试验件轴心的侧向上,所述第一侧向及扭转电动缸16与第二扭转电动缸18分处在试验件的两侧,并且二者轴心不同。
上述中的各个垂向力传感器6以及水平力传感器20构成数据采集系统的数据输入。
本发明航空轮胎刚度试验装置的试验方法,包括如下步骤:
步骤一:测量航空轮胎11的气压,保证航空轮胎11气压符合试验要求;
步骤二:按照试验装置安装航空轮胎11,保证测力平台8水平,并且各个伺服作动器2施加的垂直载荷保持相同;
步骤三:启动伺服作动器2,提升测力平台8,使测力平台8与航空轮胎11接触;
步骤四:启动数据采集系统,清零,采集;
步骤五:继续提升测力平台8,使得航空轮胎11所受垂直载荷达到试验规定值,垂直刚度试验完成;
步骤六:保持试验规定的垂直载荷不变,调整电动缸的高度位置,保证电动缸水平;
步骤七:分别对试验件的侧向刚度、纵向刚度以及扭转刚度进行试验,即通过电动缸分别施加不同方向的水平力,使得测力平台8发生位移,直到航空轮胎11所受的水平力达到试验规定值;
步骤八:关闭数据采集系统,试验完成;
步骤九:启动电动缸,释放水平力,直至水平力为零;
步骤十:电动缸与测力平台断开连接;
步骤十一:测力平台下降,释放垂直力,直至测力平台与航空轮胎不接触;
步骤十二:整体试验完成,检查整理数据。
本发明具体实施途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种航空轮胎刚度试验装置,其特征在于,包括试验台(3)、测力平台(8)、试验件、法兰(10)、承力墙、垂直力加载机构、侧向力加载机构、纵向力加载机构、扭转力加载机构;
所述承力墙包括安装在试验台上且相对安放的第一承力墙(12)和第二承力墙(13),所述第一承力墙(12)和第二承力墙(13)之间还固定安装有用于固定试验件的法兰(10);
所述测力平台(8)水平放置在第一承力墙(12)和第二承力墙(13)之间,并且处在试验件之下,通过垂直力加载机构、侧向力加载机构、纵向力加载机构、扭转力加载机构分别向所述测力平台(8)施加垂直力、侧向力、纵向力以及扭转力。
2.根据权利要求1所述的一种航空轮胎刚度试验装置,其特征在于,还包括承力框架(1);
所述承力框架(1)固定安装在试验台(3)上;所述垂直力加载机构安装在承力框架(1)的顶端和测力平台(8)之间,包括带动测力平台(8)直线升降的垂向动力源;
所述承力框架(1)的周围还固定安装有若干组横梁(21)及支架(22);在所述支架(22)上则安装有高度可调的水平动力源,所述水平动力源水平布置,其外侧端头安装在支架(22)上,其内侧端头则安装在所述测力平台(8)上,若干水平动力源分为垂直于试验件轴心的纵向动力源以及平行于试验件轴心的侧向动力源;
所述纵向力加载机构包括纵向动力源,通过纵向动力源带动测力平台(8)沿纵向平移;
所述侧向力加载机构包括处于试验件一侧的侧向动力源,通过侧向动力源带动测力平台(8)沿侧向平移;
所述扭转力加载机构包括分处试验件两侧且轴心不同两个的侧向动力源,通过这两个侧向动力源带动测力平台(8)在水平方向上扭转。
3.根据权利要求2所述的一种航空轮胎刚度试验装置,其特征在于,所述垂直力加载机构包括若干均匀布置的垂向动力源,所述垂向动力源包括伺服作动器(2)、吊杆(7)、垂向力传感器(6)以及吊环(9);
所述伺服作动器(2)的壳体固定安装在承力框架(1)的顶端,所述伺服作动器(2)的输出杆则经Y型接头(5)连接垂向力传感器(6),所述吊杆(7)的顶端固定连接在所述垂向力传感器(6)上,并且吊杆(7)底端通过另一个Y型接头(5)固定连接测力平台(8)。
4.根据权利要求3所述的一种航空轮胎刚度试验装置,其特征在于,位于试验件一侧的垂向动力源的输出杆通过连接耳片(4)保持同步运动,所述连接耳片(4)与垂向动力源的输出杆固定相连。
5.根据权利要求2所述的一种航空轮胎刚度试验装置,其特征在于,所述水平动力源包括电动缸和水平力传感器(20),所述电动缸的外端连接有一对可拆卸连接的夹块(23),一对夹块(23)夹住所述支架(22);所述电动缸的内端经水平力传感器(20)连接所述测力平台(8)。
6.根据权利要求2所述的一种航空轮胎刚度试验装置,其特征在于,处在测力平台(8)周围的水平动力源分为第一纵向电动缸(14)、第二纵向电动缸(15)、第一侧向及扭转电动缸(16)、第二侧向电动缸(17)以及第二扭转电动缸(18),所述第一纵向电动缸(14)、第二纵向电动缸(15)并列设置在垂直于试验件轴心的纵向上,所述第一侧向及扭转电动缸(16)、第二侧向电动缸(17)并列设置在平行于试验件轴心的侧向上,所述第二扭转电动缸(18)也设置在平行于试验件轴心的侧向上,所述第一侧向及扭转电动缸(16)与第二扭转电动缸(18)分处在试验件的两侧,并且二者轴心不同。
7.一种权利要求1所述的航空轮胎刚度试验装置的试验方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:测量航空轮胎(11)的气压,保证航空轮胎(11)气压符合试验要求;
步骤二:按照试验装置安装航空轮胎(11),保证测力平台(8)水平,并且各个伺服作动器(2)施加的垂直载荷保持相同;
步骤三:启动伺服作动器(2),提升测力平台(8),使测力平台(8)与航空轮胎(11)接触;
步骤四:启动数据采集系统,清零,采集;
步骤五:继续提升测力平台(8),使得航空轮胎(11)所受垂直载荷达到试验规定值,垂直刚度试验完成;
步骤六:保持试验规定的垂直载荷不变,调整电动缸的高度位置,保证电动缸水平;
步骤七:分别对试验件的侧向刚度、纵向刚度以及扭转刚度进行试验,即通过电动缸分别施加不同方向的水平力,使得测力平台(8)发生位移,直到航空轮胎(11)所受的水平力达到试验规定值;
步骤八:关闭数据采集系统,试验完成;
步骤九:启动电动缸,释放水平力,直至水平力为零;
步骤十:电动缸与测力平台断开连接;
步骤十一:测力平台下降,释放垂直力,直至测力平台与航空轮胎不接触;
步骤十二:整体试验完成,检查整理数据。
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