CN108691932A - 一种飞机碳刹车盘用钢夹的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于飞机刹车技术，涉及一种飞机碳刹车盘用钢夹的设计方法。本发明包括以下步骤：步骤一，分析碳刹车盘的钢夹的受力模式和工况；步骤二，得出钢夹失效模式及应力集中区域和疲劳断裂点，对应力集中区域和疲劳断裂点进行滚压、喷丸、渗氮、渗碳工艺进行强化，提高其强度和耐磨性；步骤三，对强度信息进行分析，然后根据强度的富余量，减少钢夹上铆钉的装配数量。本发明克服钢夹不能减重的思维定式，通过仿真分析钢夹在实际使用过程中的复杂工况来进行钢夹的优化设计，减重效果比较可观。

Description

一种飞机碳刹车盘用钢夹的设计方法
技术领域
本发明属于飞机刹车技术，涉及一种飞机碳刹车盘用钢夹的设计方法。
技术背景
随着碳刹车材料的不断推广应用，碳刹车材料应用于飞机制动方面越来越广泛。但碳刹车材料的力学性较低，在飞机制动过程中机轮对于碳刹车盘有着较大的冲击力，为了更好的保护碳盘。会在碳盘的键槽处安装保护的钢夹，钢夹的材质也会有较高的要求，再加上保护安装钢夹的铆钉。一个刹车盘装配10个甚至更多的钢夹，对于碳刹车盘热库来说会增加较多的重量。随着制造商和客户对于飞机的运载能力越来越高的要求，对于机载设备的重量要求更加苛刻。某个型号在研制过程中，对重量进行复核时发现整个机载设备比协议要求值重了0.4kg，经过大量分析计算和方针之后，投入较大的人力和物力也仅仅降低了0.2kg。重量一直是航空企业最为关心的指标，为了降低重量不惜投入大批的资金去研发新的材料等等。
目前，经过检索西安超码科技有限公司(专利号：CN200961652Y)申请的飞机碳刹车盘上使用的钢夹。该项专利的钢夹就是比较笨重,钢夹的强度等富裕度较大，没有局部的设计优化。导致整个刹车热库的重量较重，减重效果不明显。
碳盘钢夹本身重量较小，在整个刹车热库重量占不到5％的比重，很容易就会被忽略，再加上其本身较轻，减重空间较小，故而忽略钢夹的减重工作。在后续的研发过程中随着飞机的载重量越来越大，刹车盘的就越来越大，而安装钢夹的数量就会增加。从而对钢夹进行重量优化有比较可观的效果。
发明内容
本发明的目的是：提供一种飞机碳刹车盘用钢夹的设计方法，克服了原先惯性思维模式，认为钢夹减重不明显的技术偏见，对于钢夹进行优化设计，降低热库整体重量。
本发明的技术方案是：一种飞机碳刹车盘用钢夹的设计方法，包括以下步骤：
步骤一，分析碳刹车盘的钢夹的受力模式和工况；
步骤二，得出钢夹失效模式及应力集中区域和疲劳断裂点，对应力集中区域和疲劳断裂点进行滚压、喷丸、渗氮、渗碳工艺进行强化，提高的强度和耐磨性；
步骤三，对强度信息进行分析，然后根据强度的富余量，减少铆钉的装配数量。
进一步的，在钢夹应力传递面打减轻孔，减轻孔数量可以根据材料的性能和强度分析的结果进行确定。
本发明的有益效果是：本发明克服钢夹不能减重的思维定式，通过仿真分析钢夹在实际使用过程中的复杂工况来进行钢夹的优化设计，减重效果比较可观。
附图说明
图1是通过本发明设计方法的一种钢夹结构安装示意图；
图2是本发明设计方法的钢夹主视图；
图3是本发明设计方法的钢夹左视图；
图4是本发明设计方法的钢夹立体图；
其中1-铆钉、2-钢夹。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。参见图1到图4，在具体实施中，本发明一种飞机碳刹车盘用钢夹的设计方法，包括以下步骤：
步骤一，分析钢夹的受力模式和工况：
碳刹车盘的钢夹使用的工况比较复杂，仿真飞机在刹车过程中机轮导轨和刹车壳体的键齿与钢夹进行高频次、高压力的冲击，同时与机轮导轨和刹车壳体的键齿在轴向上进行摩擦，在加上刹车过程中温度较高等多个因素进行综合分析。
步骤二，得出钢夹失效模式及应力集中区域和疲劳断裂点，对这些部位进行滚压、喷丸、渗氮、渗碳工艺进行强化，提高的强度和耐磨性。
步骤三，对强度信息进行分析，然后根据强度的富余量，减少铆钉的装配数量，在应力传递面打减轻孔，减轻孔数量可以根据材料的性能和强度分析的结果进行确定。
由图1所示，对钢夹进行模拟仿真分析后，对钢夹加工减轻孔，重新排列铆钉的布局。最佳的实施方式，安装2个铆钉，并且在安装面上可以打减轻孔处理，减轻孔的数量为3个，只对静盘钢夹进行优化设计后就可以至少减重0.5kg。
本发明通过减少铆钉数量、对钢夹传力面打减轻孔，从而降低钢夹的重量。同时，通过对钢夹工作面和铆钉的接触面进行滚压、喷丸、渗氮、渗碳工艺进行强化，来满足使用要求。在对某飞机碳刹车盘组件进行模型中进行优化设计分析，满足使用飞机的使用要求。某飞机碳刹车盘组件功5面静盘，每面安装10个钢夹和每个钢夹上装30个铆钉。优化后钢夹在强度要求满足的情况下可以安装2个铆钉，并且在力传递面上可以打减轻孔处理参见图4，只对静盘钢夹进行优化设计后就可以至少减重0.5kg。

Claims (4)

1.一种飞机碳刹车盘用钢夹的设计方法，其特征为：所述设计方法包括以下步骤：
步骤一，分析碳刹车盘的钢夹的受力模式和工况；
步骤二，得出钢夹失效模式及应力集中区域和疲劳断裂点，对应力集中区域和疲劳断裂点进行滚压、喷丸、渗氮、渗碳工艺进行强化，提高其强度和耐磨性；
步骤三，对强度信息进行分析，然后根据强度的富余量，减少钢夹上铆钉的装配数量。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征为：在所述步骤三中，所述钢夹上铆钉的装配数量为2个。
3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征为：在所述步骤三中，在所述钢夹的应力传递面打若干减轻孔，减轻孔的数量根据材料的性能和强度分析的结果进行确定。
4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征为：在所述步骤三中，减轻孔的数量为3个。
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