CN110220690A - 一种对称平衡加载机构及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对称平衡加载机构及其试验方法。所述对称平衡加载机构包括两头窄中间宽的平衡杆、一端与平衡杆的中部连接另一端与安装在轮轴上的假轮连接的连接拉杆，垂直套设于所述平衡杆的两端头调节机构和加载装置；所述调节机构与平衡杆接触的点，会随着调节机构的上下升降调节而使其沿平衡杆的上端面移动；所述加载装置与平衡杆接触的点，会随着加载装置的加载力的变化而使其沿平衡杆的上端面移动。与相关技术相比，本发明所提供的对称平衡加载机构对于轮叉式起落架静力试验，试验机构结构新颖，可靠性高，重复拆装方便。

Description

一种对称平衡加载机构及其试验方法

技术领域

本发明涉及一种对称平衡加载机构及其试验方法，属于通用试验技术领域，适用于轮叉式前起落架静强度试验中的垂向载荷的施加。

背景技术

静强度试验是一种常用的力学性能试验，主要用来验证产品的静力学性能是否满足设计要求，是产品实现其功能性能的一项重要指标。静强度试验过程中，一般只通过拉载对产品施加不同方向的载荷。而由于轮叉式前起落架轮轴下方空间有限，不能直接进行垂向载荷的施加及测控。

如现有专利CN108956179A，自平衡垂向随动加载装置及方法，其仅仅只适用于起落架试验工况，且该装置采用两链轮之间连接的传动杆实现同步旋转，即加载链轮旋转时，另一端的链轮同向旋转来实现对称杠杆的平衡。该装置使用中发现，两链轮通过传动杆带动的同步旋转误差很大，往往是另一端的链轮的旋转角度不够而能使得对称杠杆不平衡，影响实验数据。而且在轮叉式起落架静强度试验中，往往需要记录最大载荷值和轮轴中心的偏移值，而该装置为自调节的装置，所以不能记录上述两个数据。即该装置不适用于轮叉式起落架的静力试验。

因此，有必要提供一种对称平衡加载机构及其试验方法解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对称平衡加载机构及其试验方法，以解决在轮叉式起落架静强度试验中垂向载荷的施加模拟问题。

本发明的技术方案是：一种对称平衡加载机构包括两头窄中间宽的平衡杆，还包括：

连接拉杆，其一端与平衡杆的中部连接；

假轮，安装在轮轴上并与连接拉杆的另一端连接；

调节机构，垂直套设于所述平衡杆的一端头；

加载装置，垂直套设于所述平衡杆的另一端头；

所述调节机构与平衡杆接触的点，会随着调节机构的上下升降调节而使其沿平衡杆的上端面移动；所述加载装置与平衡杆接触的点，会随着加载装置的加载力的变化而使其沿平衡杆的上端面移动。

上述装置中，将安装在轮轴上的假轮连接在平衡杆的中部，且加载装置与调节机构非同步进行，平衡杆在加载装置最大载荷时，可记录轮轴中心的偏移量，便于分析变化趋势与设计相关的参数。

针对在轮叉式前起落架静强度试验中垂向载荷的施加模拟，本发明设计了一套对称平衡加载机构，尤其是对于轮叉式前起落架静强度试验，此机构的特点更为突出。

优选的，所述调节机构包括调节基座和沿所述调节基座升降的调节杆，所述调节杆垂直套设于所述平衡杆的一端头。

所述调节机构可为气缸、液压缸或者螺杆等调高装置。

优选的，所述加载装置包括加载基座和沿所述加载基座升降的加载拉杆，所述加载拉杆垂直套设于所述平衡杆的另一端头。

加载基座也可以通过电机或气缸或液压缸来实现力的加载。

优选的，所述调节机构和加载机构的末端均设有滚动轴承，所述滚动轴承的端面与所述平衡杆的上端面贴合。

优选的，所述平衡杆的两端的上端面为向下倾斜的斜面，和自所述斜面向上弯曲的圆角；所述滚动轴承在所述斜面和圆角内移动。

优选的，所述圆角尺寸大于或等于滚动轴承外径的1.2倍。

本发明还提供一种采用上述对称平衡加载机构的进行加载试验的方法，包括以下步骤：

步骤一，提供试验设备和对称平衡加载机构，根据试验要求设计所述对称平衡加载机构的尺寸及强度，并组装；

步骤二，将对称平衡加载机构中的调节机构安装在所述试验设备上；

步骤三，将安装于轮轴上的假轮与连接拉杆连接；

步骤四，进行加载试验前的预试时，调整调节机构的高度，使平衡杆在试验设备加载开始时保持水平；

步骤五，加载装置施加垂向载荷，记录轮轴中心点的垂向位移量，再根据该位移量调整调节机构的高度，使平衡杆保持水平；

步骤六，完成试验。

优选的，所述步骤一中对平衡杆的设计要保证平衡杆相对于垂向轴对称。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、大幅减小因被试产品垂向变形而引起的加载误差；

二、对于轮叉式起落架静力试验，试验机构结构新颖，可靠性高，重复拆装方便，并可根据上述加载机构的技术方案更改相应的尺寸，可应用于其它类似结构的试验设备安装及静强度试验中；

三、解决了由于被试件结构局部带来的影响，减少了力传感器的安装数量，节约了成本；

四、具有高的可靠性的特点，极大地提高了试验效率，实施方便，适用性广；

五、能真实模拟试验过程中垂向载荷施加要求，结构新颖，适用性强，可重复拆装利用。

附图说明

图1为本发明提供的对称平衡加载机构的结构示意图；

图2为本发明提供的对称平衡加载机构中滚动轴承的位置示意图；

图3为本发明提供的对称平衡加载机构力平衡原理图；

图4为本发明提供的对称平衡加载机构的工作原理图。

附图中：

1-假轮；2-前起落架轮叉；3-连接拉杆（共两处）；4-加载拉杆；5-调节机构；6-平衡杆；7-前起落架活塞杆；8-滚动轴承；9-加载装置；10-试验设备；A-调节机构5与试验设备的配合端面；B-平衡杆6该处的圆角；C-平衡杆6该处端面与水平（X）方向的夹角；D-平衡杆6该处的端面；O₁-调节机构5初始位置；O₂-调节机构5调整后位置；M₁-轮轴中心初始位置；M₂-达到最大预试载荷后的轮轴中心位置；N₁-预试前载荷加载点初始位置；N₂-达到最大预试载荷后的载荷加载点位置；N₃-根据预试结果调整后的载荷加载点初始位置；N₄-达到最大正式试验载荷后的载荷加载点位置；l₁-预试开始前平衡杆6姿态；l₂-达到最大预试载荷时的平衡杆6姿态；l₃-根据预试结果调整后的平衡杆6姿态；l₄-达到最大正式试验载荷时的平衡杆6姿态；h₁-轮轴中心点达到最大预试载荷时的垂向位移；h₂-根据h₁值对调节机构5进行调整的位移; F₁-最大预试载荷；F₂-最大正式试验载荷。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本发明提供的一种对称平衡加载机构包括平衡杆6、连接拉杆3、假轮1、调节机构5和加载装置9。

所述平衡杆6为两头窄中间宽的结构，其两端的上端面自中间起为向下倾斜的斜面D，和自所述斜面D向上弯曲的圆角B，所述斜面D与水平方向X具有夹角C。

所述平衡杆6的设计要保证其相对于垂向轴（如图1所示的Y轴）对称。所述斜面D和圆角B表面光滑，其表面粗糙度小于Ra1.6。

所述连接拉杆3的数量为两个，夹设于平衡杆6厚度方向的两侧。所述连接拉杆3的一端通过螺栓连接于平衡杆6的中部，另一端通过螺栓与假轮1连接。所述假轮1与前起落架轮叉2通过前起落架轮轴连接。所述前起落架轮叉2的另一末端连接有前起落架活塞杆7。

所述调节机构5包括调节基座和沿所述调节基座升降的调节杆，所述调节杆垂直套设于所述平衡杆的一端头。所述调节杆的末端通过销轴连接有滚动轴承8，所述滚动轴承8的端面与所述平衡杆6的上端面贴合。

所述加载装置9包括加载基座和沿所述加载基座升降的加载拉杆4，所述加载拉杆4垂直套设于所述平衡杆6的另一端头。所述加载拉杆4的末端通过销轴连接有滚动轴承8，所述滚动轴承8的端面与所述平衡杆的上端面贴合。

所述调节机构5与平衡杆6接触的点，通过滚动轴承8会随着调节机构5的上下升降调节而使其沿平衡杆6上端的斜面D和圆角B移动。所述加载装置9与平衡杆6接触的点，通过滚动轴承8会随着加载装置9的加载力的变化而使其沿平衡杆6上端的斜面D和圆角B移动。

所述圆角B至少为所述滚动轴承外径的1.2倍；所述斜面D与水平方向X之间的夹角C的值根据理论计算的最大垂向变形量而定，且大于图4所述θ值；调节机构5的高度可调范围根据调节杆而定。

所述对称平衡加载机构中各部件连接后，调节两端滚动轴承端面与平衡杆上端面圆角B处最低点贴合，并将加载拉杆4另一端与垂向载荷加载装置的加载基座连接，将调节机构的底端A通过螺栓与试验设备10连接。

对称平衡加载机构的平衡原理如图3所示：

力平衡：2F=F+F；

力矩平衡：2F×l= F×0+F×2l。

本发明提供的对称平衡加载机构的试验方法，包括以下步骤：

步骤一，根据试验要求设计所述对称平衡加载机构的尺寸及强度，对平衡杆的设计要保证平衡杆相对于垂向轴对称，组装对称平衡加载机构；

步骤二，将所述对称平衡加载机构中的调节机构安装在试验设备上；

步骤三，将安装于轮轴上的假轮与连接拉杆连接；

步骤四，进行加载试验前的预试时，调整调节机构的高度，使平衡杆在试验设备加载开始时保持水平；

对称平衡加载机构的平衡原理如图4所示：

O₁、M₁及N₁三个点在l₁上，预试开始前将l₁调节至水平；

步骤五，加载装置施加垂向载荷，记录轮轴中心点的垂向位移量，再根据该位移量调整调节机构的高度，使平衡杆保持水平；

如图4所示，达到最大预试载荷时，O₁位置不变，M₁和N₁分别运动至M₂和N₂，平衡杆6姿态为l₂，并采集h₁ 值；

根据预试试验时采集的h₁ 值，调节O₁至O₂，M₁位置不变，调节高度为h₂ 并保持调节机构5垂直，调整后N₁将运动至N₃，平衡杆6姿态为l₃；

h₂= h₁×F₂÷F₁；

达到最大正式试验载荷时，O₂位置不变，M₁运动至M₃ ，N₃运动至N₄。此时平衡杆6姿态为l₄，即水平姿态。

步骤六，完成试验。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种对称平衡加载机构，包括两头窄中间宽的平衡杆，其特征在于，还包括：

连接拉杆，其一端与平衡杆的中部连接；

假轮，安装在轮轴上并与连接拉杆的另一端连接；

调节机构，垂直套设于所述平衡杆的一端头；

加载装置，垂直套设于所述平衡杆的另一端头；

所述调节机构与平衡杆接触的点，会随着调节机构的上下升降调节而使其沿平衡杆的上端面移动；所述加载装置与平衡杆接触的点，会随着加载装置的加载力的变化而使其沿平衡杆的上端面移动。

2.根据权利要求1所述的对称平衡加载机构，其特征在于，所述调节机构包括调节基座和沿所述调节基座升降的调节杆，所述调节杆垂直套设于所述平衡杆的一端头。

3.根据权利要求1所述的对称平衡加载机构，其特征在于，所述加载装置包括加载基座和沿所述加载基座升降的加载拉杆，所述加载拉杆垂直套设于所述平衡杆的另一端头。

4.根据权利要求1~3任一项所述的对称平衡加载机构，所述调节机构和加载机构的末端均设有滚动轴承，所述滚动轴承的端面与所述平衡杆的上端面贴合。

5.根据权利要求4所述的对称平衡加载机构，其特征在于，所述平衡杆的两端的上端面为向下倾斜的斜面，和自所述斜面向上弯曲的圆角；所述滚动轴承在所述斜面和圆角内移动。

6.根据权利要求5所述的对称平衡加载机构，其特征在于，所述圆角尺寸大于或等于滚动轴承外径的1.2倍。

7.一种采用如权利要求1~6任一项所述的对称平衡加载机构进行加载试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，提供试验设备和对称平衡加载机构，根据试验要求设计所述对称平衡加载机构的尺寸及强度，并组装；

步骤二，将所述对称平衡加载机构中的调节机构安装在所述试验设备上；

步骤三，将安装于轮轴上的假轮与连接拉杆连接；

步骤四，进行加载试验前的预试时，调整调节机构的高度，使平衡杆在试验设备加载开始时保持水平；

步骤五，加载装置施加垂向载荷，记录轮轴中心点的垂向位移量，再根据该位移量调整调节机构的高度，使平衡杆保持水平；

步骤六，完成试验。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤一中对平衡杆的设计要保证平衡杆相对于垂向轴对称。