CN102095592B - 齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构 - Google Patents

Abstract

一种齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构，属于一类起落架试验技术领域。它主要包括由立柱框架、上连接座（8）、下连接座（23）、吊板（9），构成装载支撑机构；还包括联动轮盘（27）、减速齿轮（26）、齿条（25）、加载作动筒（24），构成液压加载和减速机构；还包括圆弧导轨（18）、第一动滑轮（17）、第二动滑轮（19）、定滑轮（21）、钢索（20），构成模拟水平力加载机构。本发明在试验过程中，模拟气动载荷对起落架加载，解决了加载作动筒行程不足和加载速度不够的问题，同时，也保证了侧向力始终处于水平方向，更接近于实际受力模型。

Description

齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构

技术领域  

本发明涉及一种齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构，属于一类起落架试验技术领域。

技术背景

起落架收放疲劳试验是模拟飞机起飞、着陆的一种动力特性试验，通过收放试验台可以进行起落架系统研究、设计与验证。常见收放试验台为立柱式，主要由立柱框架、吊板、起落架系统、收放机构、运动导向机构、液压系统、加载机构等组成。其中加载机构主要起模拟气动力加载的作用。

起落架收放系统是飞机的重要组成部分，该系统的工作性能直接影响到飞机的安全性和机动性。为减小飞机飞行中的阻力，现代飞机的起落架通常是可收放的。再者，现代飞机空地循环周期短，寿命期内地面运动距离长，致使起落架结构出现故障较多。因此，在地面对飞机收放功能的验证是飞机设计的一个重要环节。

发达国家对于起落架系统的研究已经相当成熟，普遍采用起落架现代设计技术。波音777飞机主起落架的风洞试验，是在美国航空航天局艾姆斯研究机构的7到10英尺口径的风洞中进行的。该试验方法得到的数据接近于真实的起落架收放，结果可靠度高，但试验费用昂贵，过程复杂，不易在短时间内进行。

国内在试验方面的研究主要是在无风洞条件下进行，其中气动载荷是通过外载荷模拟气动载荷添加的，在地面试验台上准确模拟起落架收放过程中气动力加载对试验至关重要。目前模拟起落架收放过程中的气动载荷主要有直接气动力加载法和主支柱铰点力矩等效法。王洪宪等在《飞机起落架收放动态性能研究及试验验证》（[J].实验力学，2010，（02）.）一文中对直接气动力加载法进行了研究，该方法采用质量块加载模拟气动力，用滑轨保证气动力加载方向的水平。沈凤林等在《飞机液压起落架电液伺服加载系统的研究》（[D].西北工业大学，2002.）一文中对主支柱铰点力矩等效法进行了研究，该方法采用作动筒加载模拟气动力力矩等效，并以电液伺服系统控制力的大小。对于国内现有的试验台加载方案有其不足之处：

(a)质量块加载方案

第一，绳索拉扯的线路比较冗乱，不利于起落架收放；第二，对于尺寸较大的起落架而言，受空间限制，可能无法安置质量块加载机构；第三，质量块加载方法的精度不高；第四，在收放过程中，由于惯性力的作用会出现晃动致使质量块产生碰撞，存在安全隐患。

(b)作动筒加载方案

第一，加载作动筒的行程有限，可能无法满足大尺寸起落架收到所要求的高度；第二，加载作动筒的速度比较小，可能无法满足起落架收起时所需要的速度；第三，难以保证力的方向始终一致；第四，力矩等效法会产生附加力，导致收放过程受力模型不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、加载精确、安全可靠，以及提供大行程、较大速度、并始终保持加载力方向水平的齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构。

本发明的技术方案包括立柱框架，安装于立柱框架上的上连接座和下连接座，上连接座的下表面还安装有用于安装起落架的吊板；还包括固定安装于下连接座上的加载作动筒、安装于下连接座上并与加载作动筒连接的齿条、安装于下连接座上并与上述齿条啮合传动的减速齿轮、安装于下连接座上并与上述减速齿轮啮合传动的联动轮盘，构成液压加载和减速机构；还包括通过第一动滑轮夹具固定安装于起落架主支柱安装点上的第一动滑轮、垂直固定在吊板上的圆弧导轨、置于圆弧导轨上的第二动滑轮、与上述圆弧导轨在同一平面内且置于其下方的定滑轮，以及支撑该定滑轮的定滑轮支座；上述圆弧导轨的导轨轨迹与上述主支柱安装点在起落架收放过程中经过的轨迹左右平移后重合；还包括固定在联动轮盘上并且依次绕在上述定滑轮、第二动滑轮、第一动滑轮上，并且终点固定在第二动滑轮上的钢索，与上述液压加载和减速机构构成完整的模拟气动力加载机构。

本发明的原理在于以立柱框架、吊板组成收放试验中起落架的安装载体，可以使起落架悬空实现收放；以固定安装于下连接座上的加载作动筒、安装于下连接座上并与加载作动筒连接的齿条、主轴固定安装于下连接座上并与上述齿条啮合传动的减速齿轮、主轴固定安装于下连接座上并与上述齿轮啮合传动的联动轮盘组成减速机构，可以扩大作动筒的行程和速度，真实模拟起落架的完整收放；以上述定滑轮、垂直固定安装于吊板上的圆弧导轨和安置于该圆弧导轨上的第二动滑轮、第一动滑轮组成模拟气动力加载机构，可以使两动滑轮中心的连线始终处于水平方向，实现起落架收放过程中加载力始终保持侧向水平。

本发明的有益效果：

1、齿轮齿条式加载方案，不仅扩大了作动筒的行程，而且也扩大了作动筒的速度，使行程和速度都达到要求；

2、安置了一个半径相同于收放过程中起落架安装点所经过的圆弧半径的圆弧导轨，在起落架收放时两动滑轮通过钢索连接并使两动滑轮的中心连线始终保持水平，即能够保证起落架侧向力始终水平，更接近于飞机实际飞行中起落架的受力模型；

3、采用电液伺服控制系统模拟加载气动力，负载模拟系统的跟踪性好，能有效抑制强扰动所引起的多余力矩，精确度较高；

4、整个试验台架结构紧凑，钢索的拉扯线路简单明了，不会对起落架的收放产生干涉；

5、整个减速机构完全置于台架内部，实现了台架的自平衡，不存在翻到等安全隐患；

6、整个齿轮齿条式加载机构是普遍适用的，对于不同型号的起落架，只要更换对应于相应起落架而设计的轨道，就能对该起落架在此试验台上进行试验，从长远来看，相比一次性试验机构而言更具有意义。

如果上述主支柱安装点位于起落架重心处，则便于对起落架的受力模型进行分析与研究。

如果上述第一动滑轮和第二动滑轮结构及尺寸相同，则在保证加载钢索处于水平情况下，易于测量与控制加载力的大小。

附图说明

图1是完整的齿轮齿条式液压水平加载收放试验台结构示意图；

图2是起落架安装在试验台架内的示意图；

图3是该收放试验台架的加载机构示意图；

图4、图5、图6分别是图2的主视图、左视图、俯视图；

图中标号名称：1、台架上纵梁，2、台架上横梁，3、立柱，4、台架下纵梁，5、支撑板，6、台架下横梁，7、底座，8、上连接座，9、吊板，10、侧加强梁，11、第一主支柱夹具，12、第二主支柱夹具，13、收放作动筒夹具，14、侧撑杆夹具，15、起落架，16、第一动滑轮夹具，17、第一动滑轮，18、圆弧导轨，19、第二动滑轮，20、钢索，21、定滑轮，22、定滑轮支座，23、下连接座，24、加载作动筒，25、齿条，26、减速齿轮，27、联动轮盘。

具体实施方式

本发明的齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构：

包括立柱框架，安装于立柱框架上的上连接座8和下连接座23，上连接座8下表面还安装有用于安装起落架15的吊板9；还包括固定安装于下连接座23上的加载作动筒24、安装于下连接座23上并与加载作动筒24连接的齿条25、安装于下连接座23上并与上述齿条25啮合传动的减速齿轮26、安装于下连接座23上并与上述减速齿轮26啮合传动的联动轮盘27，构成液压加载和减速机构；还包括通过第一动滑轮夹具16轴固定安装于起落架15主支柱重心点上的第一动滑轮17、垂直固定在吊板9上的圆弧导轨18、置于圆弧导轨18上的第二动滑轮19、与上述圆弧导轨18在同一平面内且置于其下方的定滑轮21，以及支撑该定滑轮21的定滑轮支座22；还包括固定在联动轮盘27上并且依次绕在上述定滑轮21、第二动滑轮19、第一动滑轮17上，并且终点固定在第二动滑轮19上的钢索20，与上述液压加载和减速机构构成完整的模拟气动力加载机构。

对于一般起落架而言，主要机构包括主支柱、缓冲活塞杆、解锁作动筒、收放作动筒、上侧撑杆、下侧撑杆、上锁杆、下锁杆、上位锁、下位锁、机轮。

本发明的试验机构中，起落架15的主支柱的上端安装于第一主支柱夹具11和第二主支柱夹具12上，起落架15的收放作动筒的一端安装于收放作动筒夹具13上，起落架15的上侧撑杆的上端安装于侧撑杆夹具14上，侧撑杆夹具14安装在侧加强梁10上，侧加强梁10固定安装在两立柱3之间。同时，起落架15的重心处固定安装了第一动滑轮夹具16，用于固定安装第一动滑轮17，使得整个机构处于闭环状态。

齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构的结构如附图1-附图6所示。这里将说明该试验台的工作原理。

齿轮齿条式液压水平加载收放试验台的工作原理是：

1、当起落架15收到“收起”命令时，解锁作动筒有杆腔开始进油，实现解锁；同时，收放作动筒无杆腔开始进油，起落架15绕轴转动，向内侧收起。在收起到某个角度时，由位移传感器测出角度值，并相应传达给液压伺服机构，由此加载作动筒24的活塞杆伸长一定行程加载对应的力。

2、加载作动筒24伸长并带动齿条25运动，齿条25与减速齿轮26啮合传动，减速齿轮26与联动轮盘27上的齿轮啮合传动。固定在联动轮盘27上的钢索20随联动轮盘27转动而伸长，钢索20依次绕过定滑轮21、第二动滑轮19、第一动滑轮17，并最终将钢索20固定在圆弧导轨18上的第二动滑轮19上。起落架15收起，同时第二动滑轮19在圆弧导轨18上与第一动滑轮17同步滑动，由于圆弧导轨18的半径与起落架15的主支柱重心点所经过的圆弧半径相同，因此，钢索20连接的第一动滑轮17和第二动滑轮19的中心连线能够始终保持在水平面上，即保证了侧向力加载的方向始终水平。

3、当起落架15收到最大角度后，收放作动筒无杆腔停止进油，起落架15上位锁锁钩钩住锁环实现锁死，此时加载作动筒24停止加载。

4、当起落架15收到“放下”命令时，整个放下过程与收起过程完全相反，直到起落架15完全放下，其下位锁锁钩钩住锁环实现锁死，整个收放试验结束。

Claims (3)

1.一种齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构，包括立柱框架，其特征在于：

该齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构还包括安装于立柱框架上的上连接座（8）和下连接座（23），上连接座（8）的下表面还安装有用于安装起落架（15）的吊板（9）；

还包括固定安装于下连接座（23）上的加载作动筒（24）、安装于下连接座（23）上并与加载作动筒（24）连接的齿条（25）、安装于下连接座（23）上并与上述齿条（25）啮合传动的减速齿轮（26）、安装于下连接座（23）上并与上述减速齿轮（26）啮合传动的联动轮盘（27），构成液压加载和减速机构； 

还包括通过第一动滑轮夹具（16）固定安装于起落架（15）主支柱安装点上的第一动滑轮（17）、垂直固定在吊板（9）上的圆弧导轨（18）、置于圆弧导轨（18）上的第二动滑轮（19）、与上述圆弧导轨（18）在同一平面内且置于其下方的定滑轮（21），以及支撑该定滑轮（21）的定滑轮支座（22）；

上述圆弧导轨（18）的导轨轨迹与上述主支柱安装点在起落架（15）收放过程中经过的轨迹左右平移后重合；

还包括固定在联动轮盘（27）上并且依次绕在上述定滑轮（21）、第二动滑轮（19）、第一动滑轮（17）上，并且终点固定在第二动滑轮（19）上的钢索（20），与上述液压加载和减速机构构成完整的模拟气动力加载机构。

2.根据权利要求1所述的齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构，其特征在于：上述主支柱安装点位于起落架（15）的重心处。

3.根据权利要求1所述的齿轮齿条式液压水平加载收放试验台机构，其特征在于：上述第一动滑轮（17）和第二动滑轮（19）结构及尺寸相同。

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