CN101363770A - 直升机主旋翼球铰轴承疲劳试验机 - Google Patents

直升机主旋翼球铰轴承疲劳试验机 Download PDF

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本发明公开一种直升机主旋翼球铰轴承疲劳试验机，其特征是：中央立柱(16)上固联着第一滚动导轨(26)和第二滚动导轨(29)，在第一滚动导轨(26)上固联第一支承套(25)，在第二滚动导轨(29)上固联第二支承套(30)，第一支承套(25)、第二支承套(30)共同支承旋翼主轴(3)，主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环(24)的内孔与旋翼主轴(3)的外圆柱面相配合；主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环(24)与主旋翼自动倾斜器球铰轴承外环(23)套装在一起，两者之间构成一个球面副。该发明能准确模拟主旋翼自动倾斜器球铰轴承的温度、载荷等真实工况条件，能够准确模拟主旋翼自动倾斜器球铰轴承的速度、加速度等真实运动，同时具有结构紧凑、外形美观、操作维修方便优点。

Description

直升机主旋翼球铰轴承疲劳试验机
技术领域
本发明涉及一种直升机主旋翼球铰轴承疲劳试验机。
背景技术
直升机因具有垂直起落、无需起落跑道、机动性、灵活性大等诸多优点，在救灾抢险、森林防护、对敌作战等各领域得到越来越广泛的应用。
直升机主旋翼自动倾斜器是直升机操纵系统的主要部件，通过调整直升机主旋翼自动倾斜器在空中的姿态就可实现直升机旋翼的向前、向后、向左、向右倾斜，而产生向前、向后、向左、向右的水平分力，从而使直升机向前后左右各个方向飞行。直升机主旋翼自动倾斜器性能的好坏对直升机的飞行安全性、机动性、可靠性、灵活性和服役期的长短均有决定性的影响。而自动倾斜器的球铰轴承又是自动倾斜器系统中最主要的支承零件之一。故自动倾斜器球铰轴承疲劳寿命的准确评估对直升机设计、使用、保养等均有重要影响，欲对自动倾斜器球铰轴承的疲劳寿命进行准确的评估就必须进行大量的疲劳试验。
直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承疲劳寿命试验一般是采用普通轴承的疲劳试验方法，得出的疲劳寿命数据可靠性偏低，有的数据过于保守，致使很多直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承在达到额定寿命时，其品质依然很好，仍能继续使用，但由于额定寿命已到，不得不更换，而造成很大的浪费。文献〔1〕所述的直升机旋翼自动倾斜器关节轴承外摆式疲劳试验机和文献〔2〕所述的直升机旋翼自动倾斜器关节轴承内摆式疲劳试验机虽然发明了两种直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承的模拟试验装置，但与直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承的真实工矿出入较大。
直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承在直升机飞行过程中有三种运动：1、球铰轴承内环与旋翼主轴之间的相对往复滑动；2、球铰轴承内外环之间绕X坐标轴方向的往复摆动；3、球铰轴承内外环之间绕Y坐标轴方向的往复摆动。直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承在直升机飞行过程中只承受径向载荷，没有轴向载荷。
准确评估直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承疲劳寿命的前提是准确模拟直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承的运动和载荷状况。
发明内容
为了对直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承的疲劳寿命进行准确的评估，本发明提供一种直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承疲劳试验机，该试验机能准确模拟自动倾斜器球铰轴承在飞行过程中真实的受力与运动状况。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由六个边立柱、一个中央立柱、一个上平台和一个下平台固联成一个框架，中央立柱上安装两个滚动导轨，滚动导轨通过支承套将旋翼主轴支承起来，在旋翼主轴上安装自动倾斜器球铰轴承，旋翼主轴上还安装两个定距套，用以限制自动倾斜器球铰轴承内圈(环)的轴向移动，自动倾斜器球铰轴承外圈(环)的外圆柱面上固联一个套筒，该套筒通过两个球铰连接两个连杆、两个曲柄。该两个连杆、两个曲柄与自动倾斜器球铰轴承共同构成两个曲柄摇杆机构，且彼此间隔90°，在旋翼主轴下端通过一个球铰连接一个连杆和一个曲柄，该连杆、曲柄与旋翼主轴一起构成一个曲柄滑块机构，在自动倾斜器球铰轴承外圈(环)的外圆柱面上固联的套筒上还通过两个球铰连接两个加载液压缸的活塞杆，加载液压缸的缸体分别通过两个球铰与边立柱相连，两个加载液压缸位于球铰轴承的径向，且彼此间隔90°。
本发明的有益效果是：该试验机能准确模拟主旋翼自动倾斜器球铰轴承的温度、载荷等真实工况条件，能够准确模拟主旋翼自动倾斜器球铰轴承的速度、加速度等真实运动，同时具有结构紧凑、外形美观、操作维修方便优点。
附图说明
图1为直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承疲劳试验机示意图；
图2为直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承疲劳试验机左视图；
图3为直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承疲劳试验机A-A剖视图。
在上述附图中，1.上平台，2.下平台，3.旋翼主轴，4.第一加载液压缸，5.第一球铰，6.第二球铰，7.第三球铰，8.第一连杆，9.第四球铰，10.第一曲柄，11.第五球铰，12.第一边立柱，13.第二边立柱，14.第三边立柱，15.第四边立柱，16.中央立柱，17.第五边立柱，18.第六边立柱，19.第六球铰，20.第二加载液压缸，21.第七球铰，22.套筒，23.主旋翼自动倾斜器球铰轴承外环，24.主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环，25.第一支承套，26.第一滚动导轨，27.第一定距套，28.第二定距套，29.第二滚动导轨，30.第二支承套，31.第八球铰，32.第二连杆，33.第九球铰，34.第二曲柄，35.第十球铰，36.第十一球铰，37.第三连杆，38.第十二球铰，39.第三曲柄，40.第十三球铰。
具体实施方式
图1、图二、图三为本发明公开的一个实施例，上平台1、下平台2、第一边立柱12、第二边立柱13、第三边立柱14、第四边立柱15、第五边立柱17、第六边立柱18、中央立柱16固联在一起构成一个框架。中央立柱16上固联着第一滚动导轨26和第二滚动导轨29，在第一滚动导轨26上固联第一支承套25，在第二滚动导轨29上固联第二支承套30，第一支承套25、第二支承套30共同支承旋翼主轴3，主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环24的内孔与旋翼主轴3的外圆柱面相配合，主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环24和旋翼主轴3相互之间可以轴向移动，但不能径向移动。主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环24与主旋翼自动倾斜器球铰轴承外环23套装在一起，两者之间构成一个球面副，即两者之间可绕三个坐标轴相对转动，但不能相对移动。在主旋翼自动倾斜器球铰轴承外环23的外圆柱面上固联着一个套筒22，在套筒22上分别通过第三球铰7和第十一球铰36连接第一连杆8和第三连杆37，第一连杆8通过第四球铰9与第一曲柄10相连，第一曲柄10通过第五球铰11与下平台2相连，第三连杆37通过第十二球铰38与第三曲柄39相连，第三曲柄39通过第十三球铰40与下平台2相连。在套筒22上分别通过第二球铰6和第六球铰19连接第一加载液压缸4的活塞杆和第二加载液压缸20的活塞杆，第一加载液压缸4的缸体通过第一球铰5与第四边立柱15相连，第二加载液压缸20的缸体通过第七球铰21与第二边立柱13相连。在旋翼主轴3的下端面通过第八球铰31连接着第二连杆32，第二连杆32通过第九球铰33与第二曲柄34相连，第二曲柄34通过第十球铰35与中央立柱16相连。在中央立柱16上固联着第一定距套27和第二定距套28，第一定距套27的下端面与主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环24的上端面接触，第二定距套28的上端面与主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环24的下端面接触。
准确评估主旋翼自动倾斜器球铰轴承的疲劳寿命，必须保证进行主旋翼自动倾斜器球铰轴承疲劳试验时的工况、运动、受力等与该轴承在工作时的真实情况完全相同，至少应非常接近真实情况(相对误差小)。直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承在直升机飞行过程中有三种运动：1、球铰轴承内环与旋翼主轴之间的相对往复滑动；2、球铰轴承内外环之间绕X坐标轴方向的往复摆动；3、球铰轴承内外环之间绕Y坐标轴方向的往复摆动。直升机主旋翼自动倾斜器球铰轴承在直升机飞行过程中只承受径向载荷，没有轴向载荷。由旋翼主轴3、第二连杆32、第二曲柄34、第八球铰31、第九球铰33、第十球铰35共同构成一个空间曲柄滑块机构，第二曲柄34的旋转由伺服电机驱动(图中未画)，由于第一定距套27的下端面与主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环24的上端面接触，第二定距套28的上端面与主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环24的下端面接触，使自动倾斜器球铰轴承内环24在轴向以被固定，这样当伺服电机旋转即第二曲柄34旋转时，旋翼主轴3相对于主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环24作上下往复移动，从而实现球铰轴承内环与旋翼主轴之间的相对往复滑动。球铰轴承内环与旋翼主轴之间的相对往复滑动的位移大小的调整可通过改变第二曲柄34的长度实现；球铰轴承内环与旋翼主轴之间的相对往复滑动的频率大小的调整可通过改变伺服电机的旋转速度实现。
主旋翼自动倾斜器球铰轴承外环23、套筒22、第三球铰7、第一连杆8、第四球铰9、第一曲柄10、第五球铰11共同构成一个曲柄摇杆机构；主旋翼自动倾斜器球铰轴承外环23、套筒22、第十一球铰36、第三连杆37、第十二球铰38、第三曲柄39、第十三球铰40共同构成一个曲柄摇杆机构，这两个曲柄摇杆机构各自所在平面彼此间隔900，刚好实现球铰轴承内外环之间绕X坐标轴方向和绕Y坐标轴方向的往复摆动。
球铰轴承内外环之间绕X坐标轴方向和绕Y坐标轴方向的往复摆动可同时进行，也可单独进行；当只有一个曲柄摇杆机构运动时，球铰轴承内外环之间只做绕一个坐标轴方向的往复摆动；当二个曲柄摇杆机构同时运动时，球铰轴承内外环之间既绕X坐标轴方向又绕Y坐标轴方向作往复摆动。球铰轴承内外环之间绕X坐标轴方向和绕Y坐标轴方向的往复摆动的摆角大小的调整通过改变第一曲柄10和第三曲柄39的长度实现；球铰轴承内外环之间绕X坐标轴方向和绕Y坐标轴方向的往复摆动的摆动频率的调整通过改变第一曲柄10和第三曲柄39的驱动电机的转速实现。
第一加载液压缸4和第二加载液压缸20位于同一水平面内，两者中心线通过主旋翼自动倾斜器球铰轴承的球心，且彼此间隔90°。

Claims (5)

1.一种直升机主旋翼球铰轴承疲劳试验机，所述疲劳试验机的上平台(1)、下平台(2)、第一边立柱(12)、第二边立柱(13)、第三边立柱(14)、第四边立柱(15)、第五边立柱(17)、第六边立柱(18)和中央立柱(16)固联在一起构成疲劳试验机的框架，其特征是：中央立柱(16)上固联第一滚动导轨(26)和第二滚动导轨(29)，在第一滚动导轨(26)上固联第一支承套(25)，在第二滚动导轨(29)上固联第二支承套(30)，第一支承套(25)和第二支承套(30)共同支承旋翼主轴(3)，主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环(24)的内孔与旋翼主轴(3)的外圆柱面相配合；主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环(24)与主旋翼自动倾斜器球铰轴承外环(23)套装在一起，两者之间构成一个球面副。
2.根据权利要求1所述的直升机主旋翼球铰轴承疲劳试验机，其特征是：在主旋翼自动倾斜器球铰轴承外环(23)的外圆柱面上固联着一个套筒(22)，在套筒(22)上分别通过第三球铰(7)和第十一球铰(36)连接第一连杆(8)和第三连杆(37)，第一连杆(8)通过第四球铰(9)与第一曲柄(10)相连，第一曲柄(10)通过第五球铰(11)与下平台(2)相连；第三连杆(37)通过第十二球铰(38)与第三曲柄(39)相连，第三曲柄(39)通过第十三球铰(40)与下平台(2)相连。
3.根据权利要求2所述的直升机主旋翼球铰轴承疲劳试验机，其特征是：在套筒(22)上分别通过第二球铰(6)和第六球铰(19)连接第一加载液压缸(4)的活塞杆和第二加载液压缸(20)的活塞杆，第一加载液压缸(4)的缸体通过第一球铰(5)与第四边立柱(15)相连，第二加载液压缸(20)的缸体通过第七球(21)铰与第二边立柱(13)相连。
4.根据权利要求1所述的直升机主旋翼球铰轴承疲劳试验机，其特征是：在旋翼主轴(3)的下端面通过第八球铰(31)连接着第二连杆(32)，第二连杆(32)通过第九球铰(33)与第二曲柄(34)相连，第二曲柄(34)通过第十球铰(35)与中央立柱(16)相连。
5.根据权利要求1所述的直升机主旋翼球铰轴承疲劳试验机，其特征是：在中央立柱(16)上固联着第一定距套(27)和第二定距套(28)，第一定距套(27)的下端面与主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环(24)的上端面接触，第二定距套(28)的上端面与主旋翼自动倾斜器球铰轴承内环(24)的下端面接触。
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