CN103661972B - 液压缓冲式过载保护飞机牵引杆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液压缓冲式过载保护飞机牵引杆，属于飞机牵引杆装置。本发明在常规牵引杆的基础上，增加了液压缓冲式过载保护装置。在飞机正常牵引过程中，由于油液的不可压缩性，牵引杆保证其具有所需足够刚度，一旦外部载荷超过某一给定阈值时，该缓冲装置开始工作，实现对牵引系统的卸载保护；如进一步加入主动液压控制后，可以实现对牵引载荷的实时控制，提高牵引速度和效率。
Description
技术领域
本发明属于一类飞机牵引杆装置，是实现飞机与牵引车之间连接、完成飞机地面牵引，并可实施有效过载保护或载荷控制，以保障飞机结构安全。
背景技术
牵引杆是与飞机机型相匹配，与飞机相连实现飞机地面牵引的装置，也常被称为拖把（towbar）。牵引杆又可分为单点牵引杆和3点牵引杆，单点牵引为常规牵引方式，应用最为广泛。本发明涉及单点牵引方式。
现行使用的常规牵引杆如附图1所示，主要由牵引环1、杆体2、轮架3、牵引钩4等组成。其中牵引环1与牵引车连接，牵引钩4与飞机起落架连接。
这种常规牵引杆具有结构简单、便于操作及维护等优点，但同时有其不足之处：
1. 过载条件下基本无缓冲能力。
部分常规牵引杆上安装有缓冲装置，但受到牵引作业对牵引杆刚度的要求，其缓冲能力十分有限，一般仅在正常作业时的小载荷工况下能满足要求。而飞机地面牵引作业时，不可避免地受到环境和人的因素影响，从而可能产生超出限制的牵引载荷而产生事故隐患，即便牵引载荷值未超出限制，仍可能造成起落架相关构件低周疲劳。因此常规牵引杆在过载条件下缓冲能力差，甚至无缓冲能力。
2. 过载条件下不能完全避免飞机及其有关结构的损坏。
常规牵引杆为了避免在牵引过程中出现过载、保障飞机安全，通常在牵引钩设计有剪切销。当牵引过程中出现超出牵引杆设计载荷的工况时，通过剪切销的折断，使得牵引杆和飞机前起落架脱离，以防飞机前起落架等部件的损坏。但事实上，剪切销的折断并不能保证牵引杆和飞机前起落架的完全脱离，且由于惯性，特别是在推飞机的过程中，不能完全避免牵引杆与飞机前起落架或其他部件的撞击进而引发飞机事故，此类事故曾多次发生。
3. 为了避免牵引过程中出现过大载荷，在牵引作业规范中对飞机牵引速度大小、牵引杆与牵引车类型匹配以及牵引程序等都做了严格的规定。这些规范在力求保证安全的同时，也必然以降低牵引速度、降低牵引效率为代价，特别是对于出现紧急情况（如救援和战时）是不利的。
发明内容
本发明的目的在于提供更加安全可靠的液压缓冲式过载保护飞机牵引杆。
一种应用于飞机牵引的过载保护型牵引杆，依次包括：牵引环、杆体、牵引钩，其中杆体安装有便于移动牵引杆的轮架；
其特征在于：上述牵引环和杆体之间还安装有缓冲器，缓冲器左端通过左活塞杆与牵引环连接，缓冲器右端与杆体通过杆端法兰连接；
该缓冲器包括主油缸、左补油油缸、右补油油缸、活塞组件、左腔弹簧、右腔弹簧；
左补油油缸由左端盖和左补油油缸体组成，并且左补油油缸和主油缸之间通过左补油油缸体连接并密封；右补油油缸由杆端法兰和右补油油缸体组成，并且右补油油缸和主油缸之间通过右补油油缸体连接并密封；
活塞组件由活塞和分别位于活塞左右两侧的左活塞杆、右活塞杆组成；活塞位于主油缸中并将主油缸分成左右两个腔体，左腔弹簧位于主油缸的左边腔体，右腔弹簧位于主油缸的右边腔体；左活塞杆依次穿过主油缸的左边腔体和左补油油缸，右活塞杆依次穿过主油缸的右边腔体和右补油油缸；
主油缸设置有主油缸注油口和主油缸排气口，左补油油缸设置有左补油油缸注油口和左补油油缸排气口，右补油油缸设置有右补油油缸注油口和右补油油缸排气口；上述主油缸注油口和主油缸排气口分别位于主油缸的左边腔体和主油缸的右边腔体；
上述主油缸左边腔体的左端设置有主油缸液压控制元件第一连接油口，主油缸右边腔体的右端设置有主油缸液压控制元件第二连接油口；
主油缸液压控制元件第一连接油口和主油缸液压控制元件第二连接油口之间设置有主油缸液压控制管路；
上述主油缸液压控制管路为被动型控制管路或主动型控制管路；
所述被动型控制管路为：主油缸液压控制元件第一连接油口和主油缸液压控制元件第二连接油口之间设有三条并联的液压管路，第一条液压管路中依次设置有第一卸荷溢流阀和第一可调节流阀，第二条液压管路中依次设置有第二卸荷溢流阀和第二可调节流阀，第三条液压管路中设置有关断阀，第一卸荷溢流阀和第二卸荷溢流阀工作流向相反；
所述主动型控制管路为：主油缸液压控制元件第一连接油口和主油缸液压控制元件第二连接油口之间只有一条液压管路，管路中设置一个电动调节阀。
本发明提供一种液压缓冲式过载保护飞机牵引杆，这种牵引杆在常规牵引杆的基础上，增加了液压缓冲式过载保护装置。如采用被动型液压控制，则在飞机正常牵引过程中，由于油液的不可压缩性，牵引杆保证其具有足够刚度，一旦外部载荷超过某一给定阈值时，该缓冲装置开始工作，实现对牵引系统的卸载保护；如采用主动液压控制，则可以实现对牵引载荷的实时控制，提高牵引速度和效率。
附图说明
图1 是常规单点飞机牵引杆示意图
图2是液压缓冲式过载保护飞机牵引杆结构示意图
图3是液压缓冲式过载保护飞机牵引杆缓冲器的结构示意图
图4是被动液压控制示意图
图5是主动液压控制示意图
图中：1.牵引环，2.杆体，3.轮架，4.牵引钩，5.缓冲器，6.左端盖，7.左补油油缸排气口，8.左补油油缸注油口，9.左补油油缸，10. 左补油油缸体，11.主油缸液压控制元件第一连接油口，12.主油缸注油口，13.主油缸，14.活塞组件，14-1.活塞，14-2.左活塞杆，14-3.右活塞杆，15.左腔弹簧，16.右腔弹簧，17.主油缸排气口，18. 主油缸液压控制元件第二连接油口，19.右补油油缸，20.右补油油缸体，21.右补油油缸注油口，22.右补油油缸排气口，23.杆端法兰。
具体实施方法
这里结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明提供一种应用于飞机牵引的过载保护及控制型牵引杆，如附图2所示。这种牵引杆主要由牵引环1、杆体2、轮架3、牵引钩4和缓冲器5等组成。缓冲器5与杆体2通过杆体法兰连接，实施飞机牵引时，牵引环1与牵引车连接，牵引钩4与飞机前起落架连接。
缓冲器5结构如图3所示。为严格避免空气进入主油缸，降低缓冲器效能，所述缓冲器5包括三个油缸，分别是中间的主油缸13及其两边的两个补油油缸，左补油油缸9、右补油油缸19。补油油缸的作用是确保密封性能较差的活塞杆动密封处不会有气体混入主油缸内。活塞14-1将主油缸内部分割为左右两腔，左右两腔通过主油缸液压控制元件第一连接油口11、主油缸液压控制元件第二连接油口18和液压控制组件沟通。主油缸左右两腔内分别设置左腔弹簧15、右腔弹簧16。主油缸上另有主油缸注油口12、主油缸排气口17以实现主油缸及控制液压管路的注油和排气。缓冲器5左端通过左活塞杆14-2的杆端与牵引环1连接，缓冲器5的右端通过杆体2的杆端法兰23与右补油油缸体20连接。
液压载荷控制可以采用两种不同型式：1）被动控制型式；2）主动控制型式。分述如下：
1）被动控制型式
被动控制型式的液压控制结构如图4所示。由三条并联液压管路及元件组成，其中两条并联管路均连接有卸荷溢流阀和节流阀，且两条并联管路上的卸荷溢流阀的工作流向相反。当牵引载荷超出预先设定的限值时，左腔或右腔的压力使得对应流向的卸荷溢流阀打开，活塞移动、弹簧变形，油液通过节流阀产生阻尼，从而实现缓冲器双向的过载保护；第三条并联管路连接一只关断阀，阀打开时主油缸内左右腔压力相等，使得缓冲器活塞在弹簧力的作用下恢复中立位置。缓冲器或牵引杆工作时开关阀处于关闭状态。
2）主动控制型式
被动控制型式结构简单，维护方便，但只能起到牵引过程中的过载保护，不能对牵引载荷进行调节控制。
主动控制型式液压控制结构如图5所示。控制器实时采集牵引系统数据，如载荷、活塞行程等，通过预先设定的算法实时控制电控调节阀的阀门开度，从而实施对流量或压力的控制，实现牵引载荷的实时控制。电控调节阀需要有足够的响应频率，可以采用高速开关阀或其并联组合。
这种型式能实时控制牵引载荷在给定的范围内，可以有效降低起落架等部件的疲劳，提高飞机地面牵引速度及减少环境对牵引作业的影响。但需引入传感元件、外部能源如蓄电池等。
Claims (1)
1.一种应用于飞机牵引的过载保护型牵引杆，依次包括：牵引环（1）、杆体（2）、牵引钩（4），其中杆体（2）安装有便于移动牵引杆的轮架（3）；
其特征在于：上述牵引环（1）和杆体（2）之间还安装有缓冲器（5），缓冲器左端通过左活塞杆（14-2）与牵引环（1）连接，缓冲器右端与杆体（2）通过杆端法兰（23）连接；
该缓冲器（5）包括主油缸（13）、左补油油缸（9）、右补油油缸（19）、活塞组件（14）、左腔弹簧（15）、右腔弹簧（16）；
左补油油缸（9）由左端盖（6）和左补油油缸体（10）组成，并且左补油油缸（9）和主油缸（13）之间通过左补油油缸体（10）连接并密封；右补油油缸（19）由杆端法兰（23）和右补油油缸体（20）组成，并且右补油油缸（19）和主油缸（13）之间通过右补油油缸体（20）连接并密封；
活塞组件（14）由活塞（14-1）和分别位于活塞左右两侧的左活塞杆（14-2）、右活塞杆（14-3）组成；活塞（14-1）位于主油缸（13）中并将主油缸分成左右两个腔体，左腔弹簧（15）位于主油缸的左边腔体，右腔弹簧（16）位于主油缸的右边腔体；左活塞杆（14-2）依次穿过主油缸的左边腔体和左补油油缸（9），
右活塞杆（14-3）依次穿过主油缸的右边腔体和右补油油缸（19）；
主油缸（13）设置有主油缸注油口（12）和主油缸排气口（17），左补油油缸（9）设置有左补油油缸注油口（8）和左补油油缸排气口（7），右补油油缸（19）设置有右补油油缸注油口（21）和右补油油缸排气口（22）；上述主油缸注油口（12）和主油缸排气口（17）分别位于主油缸的左边腔体和主油缸的右边腔体；
上述主油缸（13）左边腔体的左端设置有主油缸液压控制元件第一连接油口（11），主油缸右边腔体的右端设置有主油缸液压控制元件第二连接油口（18）；
主油缸液压控制元件第一连接油口（11）和主油缸液压控制元件第二连接油口（18）之间设置有主油缸液压控制管路；
上述主油缸液压控制管路为被动型控制管路或主动型控制管路；
所述被动型控制管路为：主油缸液压控制元件第一连接油口（11）和主油缸液压控制元件第二连接油口（18）之间设有三条并联的液压管路，第一条液压管路中依次设置有第一卸荷溢流阀和第一可调节流阀，第二条液压管路中依次设置有第二卸荷溢流阀和第二可调节流阀，第三条液压管路中设置有关断阀，第一卸荷溢流阀和第二卸荷溢流阀工作流向相反；
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