CN103983443B - 用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出述一种用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置，由连接支撑结构、模拟舱门结构、驱动加载结构组成，待试验的舱门上位锁、模拟舱门结构和驱动加载结构均安装在连接支撑结构上；模拟舱门结构包括锁环、锁环支架、转动横梁、承力支架；驱动加载结构包括复合摇臂、传力连杆、主承力轴、液压作动筒、作动筒传力连杆、加载总成、加载传力连杆。本发明配合振动台，能实现振动应力的加载的要求；配合综合环境试验箱，能实现工作温度的变化；配合液压系统，能实现试验舱门锁的工作触发；通过载荷加载结构，能模拟气动载荷的加载；本装置加载结构紧凑，工作自由度大，附加阻力小，能实现锁环的圆弧运动，载荷控制得较为准确。

Description

用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置

技术领域

本发明涉及飞机可靠性试验领域，具体为一种用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置。

背景技术

飞机起落架系统包含起落架机构总成、起落架舱门及作动器、上\下位舱门锁和辅助传感器及液压控制系统组成的复杂系统，具有质量大、原理复杂、使用要求高等特点；该系统能否正常工作是关系飞机能否按要求完成任务和保证安全的重要条件，是保证飞机正常使用的关键部位。飞机起落架舱门上位锁(以下简称舱门上位锁)是关系舱门能否正常工作的关键产品，是影响起落架系统工作的关键产品。舱门上位锁通常由液压作动器、机构构件、信号传感器和外壳等组成，工作环境具有高低温交替变化、存在振动载荷、工作载荷交替变化的特点，工作要求包括在设计条件下正常工作，不发生影响飞机飞行安全的故障。

随着近几年工业能力和使用要求的不断增长，由传统航空航天撞锁类机构演变的舱门上位锁已开始走向应用。与传统航空航天撞锁相比，这类新型设计集液压、机械和电子控制于一体，可实现被动触发工作、简化系统控制逻辑、工作状态实时输出等功能，且整体性好，具有维护简单的特点。为配合起落架舱门圆周转动的工作特点，航空器中使用的此类产品对工作对象——即舱门锁环——的运动轨迹要求为曲线，这较传统机构要求也有所不同。为保证此类新型产品在工作中能满足产品寿命和功能的可靠性要求，并为继续研发改进产品提供依据，须在产品正式投入使用前进行可靠性试验。

当前的问题是，现有飞机起落架舱门上位锁可靠性试验装置对该类产品试验要求不能达到要求，即通常不具有驱动部件，不能在工作条件下触发舱门上位锁的机械装置，即不能触发此类舱门上位锁工作，因而实现完成可靠性试验的有关要求。

发明内容

本发明的目的是：为满足飞机起落架舱门新型上位锁可靠性试验的要求，提供一种新型可靠性试验装置，能考虑多种环境因素、工作载荷和不同设计工况对舱门上位锁可靠性演化和寿命的耦合影响作用，能实现对舱门上位锁的运动功能的模拟，能同时对舱门上位锁施加振动载荷、模拟气动力载荷、高低温工作载荷等多种应力，能根据不同设计工况的要求对舱门上位锁进行可靠性测试，能较真实地模拟舱门上位锁在飞机上的工作条件和工作环境。

本发明的技术方案：

所述一种用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置，其特征在于：由连接支撑结构、模拟舱门结构、驱动加载结构组成；

待试验的舱门上位锁、模拟舱门结构和驱动加载结构均安装在连接支撑结构上；且连接支撑结构与外部振动试验台连接；连接支撑结构上还固定有与驱动加载结构中复合摇臂转动配合的转动轴承、与模拟舱门结构中转动横梁后端转动配合的转动轴承、与驱动加载结构中液压驱动部件后端转动配合的转动轴承、与驱动加载结构中加载总成后端转动配合的转动轴承，上述四个转动轴承相互平行；

模拟舱门结构包括锁环、锁环支架、转动横梁、承力支架；锁环通过销轴与锁环支架转动配合；锁环支架和承力支架分别固定在转动横梁同一端的两侧，转动横梁的另一端通过传力销与连接支撑结构对应的转动轴承转动配合；锁环中心轴线与传力销中心轴线距离等于待试验的舱门上位锁实际工作中的锁环运动轨迹半径；

驱动加载结构包括复合摇臂、传力连杆、主承力轴、液压作动筒、作动筒传力连杆、加载总成、加载传力连杆；复合摇臂中心与主承力轴配合，主承力轴两端与连接支撑结构对应的转动轴承转动配合；复合摇臂上还开有三个传力孔；传力连杆两端分别与承力支架和第一传力孔转轴配合；第二传力孔与作动筒传力连杆一端转动配合，第三传力孔与加载传力连杆一端转动配合；作动筒传力连杆另一端开有作动筒滑槽，作动筒输出轴端部通过连接销与作动筒滑槽配合，作动筒后端通过销轴与连接支撑结构对应的转动轴承转动配合；加载传力连杆另一端开有加载滑槽，加载总成中的弹簧导杆端部通过连接销与加载滑槽配合，加载总成后端通过销轴与连接支撑结构对应的转动轴承转动配合；当作动筒拉动作动筒传力连杆，带动复合摇臂转动时，传力连杆通过承力支架推动转动横梁转动，带动锁环弧线运动，同时弹簧导杆端部连接销在加载滑槽内滑动，当加载滑槽开始通过弹簧导杆端部连接销带动弹簧导杆轴向运动时，锁环恰好触发待试验的舱门上位锁工作；

加载总成包括弹簧导杆、碟形弹簧、导杆滑动轴承和弹簧制动框架；碟形弹簧套在弹簧导杆上，且弹簧导杆穿过导杆滑动轴承；导杆滑动轴承与弹簧制动框架固定连接；弹簧导杆上有阶梯凸起，碟形弹簧两端受阶梯凸起和导杆滑动轴承约束。

进一步的优选方案，所述一种用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置，其特征在于：加载总成中还包括弹簧压缩位置调节块，弹簧压缩位置调节块与弹簧导杆螺纹配合，并受弹簧制动框架约束。

进一步的优选方案，所述一种用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置，其特征在于：主承力轴上套有复合摇臂定位套筒。

有益效果

本发明的有益效果是：本装置体积小，重量轻，配合振动台，能实现振动应力的加载的要求；本装置配合综合环境试验箱，能实现工作温度的变化；本装置配合液压系统，能实现试验舱门锁的工作触发；本装置带有载荷加载结构，能模拟气动载荷的加载；本装置加载结构紧凑，工作自由度大，附加阻力小，能实现锁环的圆弧运动，且本装置的载荷控制得较为准确。本装置加工成本低，试验成本低。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的连接支撑结构的分解图；

图3是本发明的模拟舱门结构的分解图；

图4是本发明的驱动加载结构的分解图；

图5是本发明的驱动加载结构的装配图；

图6是本发明模拟舱门结构和驱动加载结构的装配图；

图7是本发明的装配图；

图8是本发明处于运动下止点时的结构图；

图9是本发明处于运动下止点时模拟舱门结构和驱动加载结构的结构图；

图10是本发明处于运动下止点时驱动加载结构的结构图；

在附图中：1：连接底座；2：承力壁板；3：辅助壁板；4：横向辅助件；5：舱门锁紧固单元；6：固体转动轴承；7：支撑壁板；8：横向连接件；9：模拟锁环；10：锁环支架；11：转动横梁；12：传力销；13：横梁支撑片；14：承力支架；15：传力连杆；16：复合摇臂；17：主承力轴；18：复合摇臂定位套筒；19：液压作动筒；20：作动筒导槽；21：加载滑槽；22：弹簧导杆；23：碟形弹簧；24：弹簧上制动座；25：弹簧下制动座；26：导杆滑动轴承；27：压缩位置调节块；28：制动座侧板；29：承力轴；30：通用短销；31：通用长销。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

本实施例中的用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置，由连接支撑结构、模拟舱门结构、驱动加载结构组成。

待试验的舱门上位锁、模拟舱门结构和驱动加载结构均安装在连接支撑结构上，且连接支撑结构也是与外部振动试验台的连接接口。待试验的舱门上位锁安装方式与真实情况一致。模拟舱门结构用于模拟舱门锁环的运动轨迹，使试验装置中的锁环运动轨迹与试验舱门锁要求的锁环运动轨迹一致。驱动加载结构用于驱动模拟舱门结构运动，并根据试验舱门锁的要求施加闭锁、开锁载荷，同时该结构还控制着试验舱门锁的锁环触发位置、触发力等工作条件，该结构的载荷施加方法为内部加载。

连接支撑结构包括连接底座1、试验舱门锁支撑结构和模拟舱门驱动装置支撑结构组成，为满足高低温试验的要求，这三部分结构都采用铝合金制成，并采用焊接方法相互连接。连接底座除为其他两个部分提供支撑外，还能与试验振动台连接。

试验舱门锁支撑结构由舱门锁紧固单元5、固体转动轴承6、承力壁板2、辅助壁板3和横向辅助件4组成。舱门锁紧固单元的使用数量按照试验舱门锁紧固要求确定，并与承力壁板连接，本实施例中三个舱门锁紧固单元5通过螺栓将舱门锁和承力壁板2连接。固体转动轴承为驱动加载结构中的主承力轴提供支撑，为减小装置工作时此处的阻力，该轴承采用铜合金制成，两个固体转动轴承6安装在承力壁板2上。

承力壁板2是固定试验舱门锁的主要部件，为保证强度—刚度要求和振动特性要求，采用铝合金板整体加工法制造，与连接底座焊接。辅助壁板3是为了增加承力壁板的振动刚度添加的辅助传力部件，与连接底座焊接。横向辅助件4是连接承力壁板和辅助壁板的部件，横向辅助件4通过螺栓分别与承力壁板2和辅助壁板3连接。

模拟舱门驱动装置支撑结构是支撑模拟舱门结构和驱动加载结构的结构，由两块对称的支撑壁板7和横向连接件8构成。横向连接件8通过螺栓与支撑壁板7连接。两块支撑壁板为保证强度—刚度要求和振动特性要求，都采用采用铝合金板整体加工法制造，并与连接底座焊接；横向连接件是为了加强两个支撑壁板的振动刚度和传力一体性而添加的辅助部件。

连接底座1、承力壁板2、辅助壁板3和两块支撑壁板7共同构成了本试验装置的承力基础，其他各部分结构均安装在此基础上；同时，连接底座1上加工有用于与试验振动台连接的连接孔，用以施加振动应力。横向辅助件4和横向连接件8对承力基础起横向加强的作用，改善本装置的整体振动特性。

模拟舱门结构由模拟锁环9、锁环支架10、模拟舱门组件、承力支架14组成。为满足高低温试验的要求，除模拟锁环外其余三部分均用铝合金制成。模拟锁环用于模拟实际锁环，是对试验舱门锁直接施加载荷的零件，模拟锁环9通过通用短销30与锁环支架10连接。锁环支架用于支撑锁环并传递载荷，通过螺栓和模拟舱门组件的转动横梁连接。锁环支架10，转动横梁11和承力支架14通过螺栓连接在一起，锁环支架和承力支架分别固定在转动横梁同一端的两侧。承力支架14通过通用短销与驱动加载结构的传力连杆15相连，是向驱动加载结构传递载荷的部件。

模拟舱门组件由转动横梁、传力销、横梁支撑片组成，转动横梁11后端和两个横梁支撑片13通过螺栓连接在一起，横梁支撑片13的另一侧安装有传力销12，传力销12将横梁支撑片13与支撑壁板7相连，为转动横梁11提供一个旋转自由度，传力销12上加工有卡簧槽，用于安装卡簧，限定横梁支撑片左右运动的范围。转动横梁用于锁环运动轨迹的模拟，横梁支撑片利用螺栓连接转动横梁，并在另一端和传力销相连，传力销用于在支撑壁板上固定该套组件。

以模拟锁环9、锁环支架10、转动横梁11和承力支架14为主体构成了模拟舱门结构，其尺寸是按照试验舱门锁的工作要求确定的，锁环中心轴线与传力销中心轴线距离等于待试验的舱门上位锁实际工作中的锁环运动轨迹半径，这一结构实现了锁环按照圆弧轨迹运动的设计要求，并且具有较小的运动阻力和较高的运动自由度。

驱动加载结构包括复合摇臂、传力连杆、主承力轴、复合摇臂定位套筒、液压作动筒、作动筒传力连杆、加载总成、加载传力连杆。

复合摇臂是实现驱动模拟舱门结构和施加载荷的关键部件，是完成“驱动—触发—加载—变载荷—脱离”的关键部件。

复合摇臂16中心与主承力轴17配合，主承力轴是为复合摇臂提供支撑的部件，为保证强度采用合金钢制成，在装置工作时保证复合摇臂处于受力平衡的状态，其两侧由固体转动轴承支撑，并通过固体转动轴承将载荷传递至支撑结构。主承力轴17上加工有卡簧槽，以限制复合摇臂16的位置。在复合摇臂16两侧，与复合摇臂16一起安装在主承力轴17上的是两个复合摇臂定位套筒18，复合摇臂定位套筒是将复合摇臂约束在横向对称平面的部件，是防止复合摇臂在工作时发生横向滑动而导致受力不均的部件。

复合摇臂上还开有三个传力孔，分别与传力连杆、作动筒传力连杆和加载传力连杆连接。

传力连杆15两端分别与承力支架和第一传力孔转轴配合。传力连杆是连接承力支架和复合摇臂的部件，是将载荷由复合摇臂传递至承力支架的部件，三者两两通过轴销相互连接，形成一个旋转副，并具有一个旋转自由度。

第二传力孔与作动筒传力连杆一端转动配合，第三传力孔与加载传力连杆一端转动配合。作动筒传力连杆另一端开有作动筒滑槽，加载传力连杆另一端开有加载滑槽。

液压作动筒是为复合摇臂施加驱动力的部件，是实现触发功能的关键部件，根据实际参数和工作要求的需要选择现有产品，液压作动筒19后端装有通用长销31，通用长销31上加工有卡簧槽，安装有卡簧，用于限定液压作动筒19的运动，通用长销31将液压作动筒19与支撑壁板7连接，并为液压作动筒19提供一个旋转自由度。液压作动筒19的前端输出轴端部装有通用短销30，其上加工有卡簧槽，用于限定液压作动筒19的运动，此通用短销30同时在作动筒滑槽内滑动。

作动筒传力连杆是连接复合摇臂和液压作动筒的零件，通过螺栓与复合摇臂连接，并通过轴销与液压作动筒连接，其自身有供轴销滑动的滑槽，是实现运动传递并为液压作动筒提供一个转动自由度，保证液压作动筒和复合摇臂的运动关系在装置工作时相互匹配。

加载传力连杆的功能与作动筒传力连杆的功能相似，其一端与复合摇臂通过螺栓连接，另一侧有滑槽，供加载总成的连接轴销滑动。

当作动筒拉动作动筒传力连杆，带动复合摇臂转动时，传力连杆通过承力支架推动转动横梁转动，带动锁环弧线运动，同时弹簧导杆端部连接销在加载滑槽内滑动，当加载滑槽开始通过弹簧导杆端部连接销带动弹簧导杆轴向运动时，锁环恰好触发待试验的舱门上位锁工作。

加载总成由弹簧导杆、碟形弹簧、弹簧上制动座、弹簧下制动座、导杆滑动轴承、压缩位置调节块、制动座侧板和承力轴组成。

承力轴29将制动座侧板28和支撑壁板7联接，并为制动座侧板28提供一个旋转自由度；两个制动座侧板28通过螺栓与弹簧上制动座24和弹簧下制动座25连接，弹簧上制动座24和弹簧下制动座25通过螺栓分别与导杆滑动轴承26连接，用来限定弹簧伸缩范围和支撑弹簧导杆22；弹簧导杆在安装在固体滑动轴承26上，其上安装有碟形弹簧23；在弹簧导杆22的螺纹位置安装有压缩位置调节块27，用于调节碟形弹簧23的初始压缩位置。弹簧导杆22一端的圆孔处安装有通用短销30，通用短销30将弹簧导杆22与加载传力连杆连接，并在加载滑槽上滑动，为弹簧导杆22的运动保留了一个滑动自由度。

弹簧导杆是碟形弹簧安装定位的主要部件，其表面带有阶梯突起和螺纹，阶梯突起用于传递压缩弹簧的弹力，螺纹与压缩位置调节块配合，调节碟形弹簧压缩初始位置，该零件一侧通过轴销与加载滑槽连接；碟形弹簧是施加载荷的主要部件，其尺寸和规格根据试验舱门锁的工作要求确定；弹簧上制动座和弹簧下制动座是限定碟形弹簧自由长度和弹簧导杆运动位置的部件，其中上制动座在弹簧压缩时提供力平衡，下制动座在弹簧自由伸长时限定弹簧的伸长量和弹簧导杆阶梯突起的运动终止位置，上制动座与下制动座通过导杆滑动轴承与弹簧导杆构成具有一个自由度的滑动约束，并通过螺栓与制动座侧板连接；导杆滑动轴承是减小弹簧导杆运动时的摩擦力和减小导杆磨损的部件，其于弹簧导杆构成具有一个自由度的圆柱滑动约束，并通过螺栓与弹簧上制动座和弹簧下制动座连接，为保证较小的摩擦系数，该零件采用铜合金制成；压缩位置调节块是调节弹簧压缩初始位置的零件，是调节载荷施加起点和上锁载荷大小的部件，其中心圆孔内有螺纹，并与弹簧导杆相互配合，其外表面采用六边形，方便调节；制动座侧板是支撑上下制动座并与承力轴相连，为加载总成提供力平衡的部件，其与弹簧上制动座和下制动座采用螺栓相连，并在另一侧与承力轴构成铰接；承力轴是为加载总成提供力平衡的零件，它与制动座侧板和支撑壁板分别构成铰接约束，保证加载总成在工作时具有一个旋转自由度。

承力轴29、制动座侧板28、弹簧上制动座24、弹簧下制动座25、弹簧导杆22和碟形弹簧23为主体，共同构成了弹簧加载总成；该总成是为试验舱门锁提供模拟气动载荷的关键结构。以液压作动筒19、复合摇臂16和弹簧加载总成为主体，构成了驱动加载结构，这一结构是使该试验装置满足试验舱门锁可靠性试验要求的核心结构。

本装置工作过程为“驱动—触发—施加上锁载荷—载荷保持—变载荷施\加开锁载荷—脱离—复位”。在“驱动—触发”阶段，模拟锁环起初处于复位位置，液压作动筒通过作动筒传力连杆驱动复合摇臂绕主承力轴转动，驱动传力连杆，带动承力支座，使模拟舱门发生转动，固定在模拟舱门上的锁环支架和模拟锁环，按预定运动轨迹由起始位置向上运动，与试验舱门锁机械触发装置接触并到达或超过触发位置，触发试验舱门锁；锁环在这一过程中的运动过程为“初始位置—沿轨迹向上运动—与触发装置接触—推动触发装置运动—到达触发位置—触发试验舱门锁”。在“施加上锁载荷—载荷保持”阶段，试验舱门锁的锁钩主动驱动模拟锁环，带动模拟舱门继续运动，并通过传力连杆，带动复合摇臂转动，复合摇臂转动的同时，作动筒滑槽不再受液压作动筒驱动，加载滑槽拉动弹簧导杆，使碟形弹簧在此刻开始压缩，开始提供模拟载荷；当试验舱门锁锁定后，碟形弹簧产生的弹力即为上锁载荷。在“变载荷施\加开锁载荷—脱离—复位”阶段，液压作动筒根据试验舱门锁的工作要求，向驱动上锁的相反方向伸长，并按照事先计算的工作压力，向作动筒传力连杆提供推力，根据试验舱门锁的工作要求，此时的载荷应为开锁载荷；此时，试验舱门锁的锁钩主动打开，模拟锁环和模拟舱门在载荷的驱动下向下运动，复合摇臂发生旋转，当超过触发位置后，液压作动筒继续驱动复合摇臂向下转动，直至模拟锁环重新回到复位位置，一个工作循环结束。

Claims (3)

1.一种用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置，其特征在于：由连接支撑结构、模拟舱门结构、驱动加载结构组成；

待试验的舱门上位锁、模拟舱门结构和驱动加载结构均安装在连接支撑结构上；且连接支撑结构与外部振动试验台连接；连接支撑结构上还固定有与驱动加载结构中复合摇臂转动配合的转动轴承、与模拟舱门结构中转动横梁后端转动配合的转动轴承、与驱动加载结构中液压驱动部件后端转动配合的转动轴承、与驱动加载结构中加载总成后端转动配合的转动轴承，上述四个转动轴承相互平行；

模拟舱门结构包括锁环、锁环支架、转动横梁、承力支架；锁环通过销轴与锁环支架转动配合；锁环支架和承力支架分别固定在转动横梁同一端的两侧，转动横梁的另一端通过传力销与连接支撑结构对应的转动轴承转动配合；锁环中心轴线与传力销中心轴线距离等于待试验的舱门上位锁实际工作中的锁环运动轨迹半径；

驱动加载结构包括复合摇臂、传力连杆、主承力轴、液压作动筒、作动筒传力连杆、加载总成、加载传力连杆；复合摇臂中心与主承力轴配合，主承力轴两端与连接支撑结构对应的转动轴承转动配合；复合摇臂上还开有三个传力孔；传力连杆两端分别与承力支架和第一传力孔转轴配合；第二传力孔与作动筒传力连杆一端转动配合，第三传力孔与加载传力连杆一端转动配合；作动筒传力连杆另一端开有作动筒滑槽，作动筒输出轴端部通过连接销与作动筒滑槽配合，作动筒后端通过销轴与连接支撑结构对应的转动轴承转动配合；加载传力连杆另一端开有加载滑槽，加载总成中的弹簧导杆端部通过连接销与加载滑槽配合，加载总成后端通过销轴与连接支撑结构对应的转动轴承转动配合；当作动筒拉动作动筒传力连杆，带动复合摇臂转动时，传力连杆通过承力支架推动转动横梁转动，带动锁环弧线运动，同时弹簧导杆端部连接销在加载滑槽内滑动，当加载滑槽开始通过弹簧导杆端部连接销带动弹簧导杆轴向运动时，锁环恰好触发待试验的舱门上位锁工作；

加载总成包括弹簧导杆、碟形弹簧、导杆滑动轴承和弹簧制动框架；碟形弹簧套在弹簧导杆上，且弹簧导杆穿过导杆滑动轴承；导杆滑动轴承与弹簧制动框架固定连接；弹簧导杆上有阶梯凸起，碟形弹簧两端受阶梯凸起和导杆滑动轴承约束。

2.根据权利要求1所述一种用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置，其特征在于：加载总成中还包括弹簧压缩位置调节块，弹簧压缩位置调节块与弹簧导杆螺纹配合，并受弹簧制动框架约束。

3.根据权利要求1所述一种用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置，其特征在于：主承力轴上套有复合摇臂定位套筒。