CN110884680A - 一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置 - Google Patents

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许波
赵超泽
贾星
王悦博
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Abstract

本发明创造提供了一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，包括支撑架，以及其上设置的加载机构、驱动机构，其中：加载机构包括同轴心且分别设置在支撑架上的内环扭矩加载机构、外环扭矩加载机构，内环加载机构及外环扭矩加载机构各自设有转动元件，内环加载机构的转动元件上设有用于对前起落架底端轮轴结构装夹的治具，所述外环扭矩加载机构的转动元件上设置有拉力加载机构，对起落架牵引转弯、弹射转弯及牵制转弯三种状态下拉力加载，以及扭矩传递。本发明创造所述试验装置采用通用化设计理念，通过各个检测模块的组合，确保四项试验均能在该台上操作完成，缩减试验经济成本、时间成本以及试验台系统的占地空间。

Description

一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置
技术领域
本发明创造属于航天飞行器起落架技术领域，尤其是涉及一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置。
背景技术
舰载机弹射起飞时，航母上的弹射拖梭施加到前起落架牵引杆上的拉力非常大，同时牵制杆对前起落架施加阻力。当牵引力达到一定值时，牵制杆瞬间释放，舰载机获得较大瞬时加速度，拖梭继续向前拉动牵引杆，舰载机便可在较短距离实现飞离航母甲板。与非弹射起飞的飞机相比，舰载机前起落架承受着非常复杂并且非常大的载荷，因此研究复杂载荷下舰载机前起转弯寿命是必要的，也是舰载机弹射起飞的技术难点之一。
弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验，主要针对舰载机前起落架在四种工况下的转弯寿命进行试验测试。试验时需对前起落架在牵引转弯、弹射转弯、牵制转弯和操纵转弯四种工况下施加动态载荷，模拟真实受载情况。在前起落架牵引转弯、弹射转弯、牵制转弯工况时，前起落架同时承受着地面的支撑反力、轮胎与地面的摩擦阻力矩以及外部拉力，因此前起落架在做转弯寿命试验时是一个拉力、压力、扭矩并存的多载荷动态过程。
传统的前起落架转弯寿命试验只进行操纵转弯寿命试验，载荷施加相对简单，技术较成熟。目前，舰载机前起落架转弯寿命试验在国内外尚无相关公开试验研究报道，公开的专利与文献多为舰载机弹射过程理论分析与仿真、舰载机前起落架静力试验等，并没有相关的试验研究。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，以实现对该起落架同种设备上完成操纵转弯、牵引转弯、弹射转弯和牵制转弯寿命试验。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，包括支撑架，以及其上设置的加载机构、驱动机构，其中：
加载机构包括同轴心且分别设置在支撑架上的内环扭矩加载机构、外环扭矩加载机构，内环加载机构及外环扭矩加载机构各自设有转动元件，内环加载机构的转动元件上设有用于对前起落架底端轮轴结构装夹的治具，所述外环扭矩加载机构的转动元件上设置有拉力加载机构，外环扭矩加载机构通过拉力加载机构向前起落架扭矩传递，同时对起落架牵引转弯、弹射转弯及牵制转弯三种状态下拉力加载；
驱动机构对应起落架顶端结构设置，通过该驱动机构及内环加载机构共同作用实现对前起落架操作转弯加载试验。
进一步的，所述外环扭矩加载机构包括安装在支撑架上的外环转盘轴承，以及该外环转盘轴承匹配设置的驱动件，所述外环扭矩加载机构转动件为安装在外环转盘轴承上的外环负载盘。
进一步的，所述驱动件为液压马达。
进一步的，所述支撑座设有对外环负载盘转动角度显示的刻度盘。
进一步的，所述内环加载机构包括转盘支座，内环加载机构转动件为内环负载盘，所述转盘支座安装在支撑架上，该转盘支座设有摆动缸，用于地面摩擦力矩加载，内环负载盘安装在摆动缸动力输出端，该摆动缸输出端设有力矩传感器。
进一步的，所述拉力加载机构包括固定支座、推杆元件、杠杆及拉杆，所述固定支座安装在环扭矩加载机构的转动元件上，推杆元件底座通过球铰结构铰接在固定支座上，所述杠杆铰接在该固定支座上，且该杠杆一端和推杆元件推杆通过球铰结构铰接，该拉杆另一端设有铰接结构，前起落架上的弹射转弯牵引点、牵制转弯牵引点及牵引车牵引转弯牵引点按试验顺序和该铰接结构连接，对前起落架各个牵引点施加侧向拉力加载；
所述推杆元件推杆端设有拉力传感器。
进一步的，所述杠杆为省力杠杆结构。
所述驱动机构包括通过丝杆驱动机构水平滑动设置在支撑架上的托架，该托架上设有电机，该电机主轴上设有和前起落架转轴对应的接头，通过该接头带动前前起落架转轴转动。
进一步的，所述治具包括轮轴支座，以及内环加载机构转动件上设置的导轨滑块随动结构，轮轴支座安装在导轨滑块随动结构上的滑块上，导轨滑块随动结构滑块移动方向和拉力加载机构加载方向对应设置，该轮轴支座顶面开设有和前起落架轮轴对应的V型槽，所述轮轴支座还匹配有将前起落架轮轴锁定在V型槽内的压板。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置具有以下优势：
1、本试验装置采用通用化设计理念，通过各个检测模块的组合，确保四项试验均能在该台上操作完成，缩减试验经济成本、时间成本以及试验台系统的占地空间；
2、此试验装置满足舰载机前起落架的牵引转弯、弹射转弯、牵制转弯和操纵转弯四种工况动态加载转弯寿命试验，是一套机、电、液一体化伺服系统；
3、此试验装置是由内、外环扭矩加载机构与杠杆式拉力加载机构组成，可同时施加主动回转力矩、被动阻力扭矩、大载荷外部拉力载荷，结构紧凑，占用空间小；
4、所有拉力与扭矩加载机构都在试验装置框架内，加载时受力自平衡，不会对试验装置以外的地面造成损坏，且试验装置便于固定，对场地要求较小；
5、拉力加载机构采用杠杆式结构，既能将施加拉力，也能将扭矩传递到加力点上，并且杠杆结构也降低了对加载液压缸的载荷要求；加载液压缸两端都设置了向心关节轴承球铰结构，使得液压缸和拉力传感器形成二力杆结构，不受侧向力影响；
6、消隙减速器用于传递扭矩，使回转系统在到位后，系统始终处于压紧状态，提高传动系统精度，保证了系统定位精度。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本实施例立体示意图；
图2为本实施例中加载机构立体示意图；
图3为本实施例中外环扭矩加载机构立体示意图；
图4为本实施例中内环扭矩加载机构立体示意图；
图5为本实施例中内环扭矩加载机构内部结构图；
图6为本实施例中拉力加载机构立体示意图；
图7为本实施例中驱动机构立体示意图；
图8为起落架进行弹射转弯试验示意图；
图9为前起落架进行牵制转弯试验示意图；
图10为前起落架进行牵引转弯试验示意图；
图11为前起落架进行操作转弯试验示意图；
附图标记说明：
1-驱动机构：11-手柄；12-丝杆；13-电机；14-托架；15-基座；16-滑轨；2-支撑架；3-测角传感器；4-加载机构；41-内环扭矩加载机构：411-轮轴支座；412-导轨滑块随动结构；413-内环负载盘；415-转盘支座；416-传动轴；417-力矩传感器；418-摆动缸；42-外环扭矩加载机构：421-外环转盘轴承；422-消隙减速器；423-驱动件；424-外环负载盘；425-刻度盘；43-拉力加载机构：431-连杆；433-拉力传感器；434-推杆元件；436-杠杆；437-固定支座；5-支撑底座；6-扶梯；7-前起落架。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1所示，一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，包括支撑架2，支撑架2为框架结构，其底部设有支撑底座5，其旁侧设有扶梯6，该支撑架2上设有加载机构4、驱动机构1，其中加载机构4设置在支撑底座5上，驱动机构1设置在支撑架2上，且驱动机构位于加载机构4上方。
如图2所示，加载机构4包括分别设置在支撑架2上的内环扭矩加载机构41、外环扭矩加载机构42，内环加载机构41及外环扭矩加载机构42各自设有转动元件，内环加载机构41及外环扭矩加载机构42的转动元件提供轴心设置，为了节约空间，本实施例中，外环扭矩加载机构42设有避让孔，内环加载机构41穿过该避让孔设置。内环加载机构41用于模拟转弯时前起落架机轮与地面摩擦扭矩，该内环加载机构41的转动元件上设有用于对前起落架7底端轮轴结构装夹的治具，用于对前起落架7的轮轴装夹固定。外环扭矩加载机构42用于模拟前起落架7在弹射转弯、牵引转弯及牵制转弯状态时所施加的主动扭矩，因此该外环扭矩加载机构42转动元件上设置有拉力加载机构43，通过拉力加载机构43模拟主动加载力。该实验装置中，外环扭矩加载机构42通过该拉力加载机构43实现向前起落架7扭矩传递，内环加载机构41直接将扭矩作用在前起落架底端，在内环扭矩加载机构41、外环扭矩加载机构42作用下，拉力加载机构43分别和前起落架7上弹射转弯牵引点、牵引转弯牵引点、以及牵制转弯牵引点连接，实现起落架7弹射转弯、牵引转弯及牵制转弯三种状态下寿命试验，分别如图8、9和10所示。具体实验过程中，将前起落架7顶端通过螺栓、螺钉、销钉等锁紧固定件固定在支撑架2的锁定结构上，然后将拉力加载机构43和前起落架7上牵引弹射转弯牵引点、转弯牵引点以及牵制转弯牵引点按试验要求顺序连接，例如先连接在弹射转弯牵引点处进行弹射转弯寿命试验，进行完该弹射转弯寿命试验后，再按要求将拉力加载机构43连接在前起落架7的牵引转弯牵引点处进行牵引转弯寿命试验，最后将拉力加载机构43连接在前起落架7的牵制转弯牵引点处进行牵制转弯寿命试验即可。该三种不同状态试验时，拉力加载机构43对前起落架7上不同牵引点施加外拉力，外环扭矩加载机构42带动拉力加载机构43转动，模拟起落架主动牵引状态，内环加载机构41模拟前起落架7内部转动件的摩擦损耗扭矩、机轮和底面摩擦扭矩，因此其扭矩方向和外环扭矩加载机构42扭矩反向。
本实施例中，如图1所示，为检测前起落架7正常驱动转弯时寿命状况，在支撑架2上端位置处设置了驱动机构1，该驱动机构1对应起落架7顶端结构设置，通过该驱动机构1对前起落架7上端施加主动转弯扭矩，模拟起落架正常转弯时，前起落架7顶端所受的转弯扭矩，同样的，由内环加载机构41模拟机轮和底面摩擦扭矩，通过该驱动机构1及内环加载机构41共同作用实现对前起落架操作转弯加载试验。
如图3所示，所述外环扭矩加载机构42包括安装在支撑底座5上的外环转盘轴承421，优选的，外环转盘轴承421为外齿圈结构，该外环转盘轴承421匹配设置有驱动件423，所述驱动件423为液压马达。为减小噪音，所述驱动件423输出端设有消隙减速器422，驱动件43的动力通过该消隙减速器422传递给外环转盘轴承421，驱动该外环转盘轴承421转动，传动系统精度，保证了系统定位精度。所述外环扭矩加载机构42转动件为安装在外环转盘轴承421上的外环负载盘424，该外环负载盘424为环状结构。为检测外环负载盘424转动角度，所述支撑座2设有对外环负载盘424转动角度显示的刻度盘425。
如图4、5所示，所述内环加载机构41包括转盘支座415，内环加载机构41转动件为内环负载盘413，所述转盘支座415安装在支撑底座5上，该转盘支座415设有摆动缸418，摆动缸主轴竖直向上设置，该摆动缸418主轴输出端设有力矩传感器417，用于检测摆动缸418输出扭矩和被动扭矩，获得加载到前起上的转弯力矩，传动轴416底端通过法兰和力矩传感器417连接，其上端通过花键和内环负载盘413连接，带动内环负载盘413转动。
如图4、5所示，所述治具包括轮轴支座411，以及内环加载机构41的内环负载盘413上设置的导轨滑块随动结构412，轮轴支座411安装在导轨滑块随动结构412上的滑块上，导轨滑块随动结构412滑块移动方向和拉力加载机构43加载方向对应设置。导轨滑块随动结构412用于适应前起落架7受拉力载荷作用时的自身变形，与前起落架真实使用情况一致。同时，导轨滑块随动结构412能够承受侧向载荷，能够进行扭矩传递。该轮轴支座411顶面开设有和前起落架7轮轴对应的V型槽，所述轮轴支座411还匹配有将前起落架7轮轴锁定在V型槽内的压板。
如图6所示，所述拉力加载机构43包括固定支座437、推杆元件434、杠杆436及拉杆431，所述固定支座437安装在环扭矩加载机构42的转动元件上，推杆元件434底座通过球铰结构铰接在固定支座437上，所述杠杆436通过铰销铰接在该固定支座47上，该铰接点即为杠杆436支点，形成杠杆436省力杠杆结构，该杠杆436一端和推杆元件434推杆通过球铰结构铰接，其另一端和拉杆431一端部通过铰销铰接，推力元件434为液压缸，液压缸434两端采用球铰连接结构，形成二力杆结构，不受侧向扭矩影响，所述拉杆431另一端分别用于和前起落架7上的弹射转弯牵引点、牵制转弯牵引点及牵引车牵引转弯牵引点铰接，通过拉力加载机构43对前起落架7各个牵引点施加侧向拉力加载；同时在外环扭矩加载机构作用下，将转弯时的主动扭矩传递给前起落架7。为检测拉力加载机构43施加在前起落架7上侧向拉力大小，所述推杆元件434推杆端设有拉力传感器433。
如图1、7所示，所述驱动机构1包括通过丝杆驱动机构水平滑动设置在支撑架上的托架14，其中，丝杆驱动机构安装在支撑架2顶端的基座15上，其丝杆12水平设置，丝杆外端设有手柄11，丝杆内端设有托架14，基座15设有和丝杆平行的滑槽，托架14安装有和滑槽匹配的滑轨16，滑轨安装在滑槽内形成移动副，托架14上设有电机13，电机主轴竖直向下设置，该电机13主轴上设有和前起落架7中驱动机轮转动的转轴对应的接头17，通过该接头17带动前起落架转轴转动。操作转弯试验时，如图11所示，拉力加载机构43及外环扭矩加载机构42不工作，电机13驱动前起落架7中的转轴转动，同时开启内环扭矩加载机构41，模拟飞机操作转弯行驶状态，为检测该操作转弯试验时前起落架转动角度，在支撑架2上设置了通过测角传感器3。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，其特征在于：包括支撑架(2)，以及其上设置的加载机构(4)、驱动机构(1)，其中：
加载机构(4)包括同轴心且分别设置在支撑架上的内环扭矩加载机构(41)、外环扭矩加载机构(42)，内环加载机构(41)及外环扭矩加载机构(42)各自设有转动元件，内环加载机构(41)的转动元件上设有用于对前起落架(7)底端轮轴结构装夹的治具，所述外环扭矩加载机构(42)的转动元件上设置有拉力加载机构(43)，拉力加载机构(43)将外环扭矩加载机构(42)扭矩传递给前起落架(7)，同时对前起落架(7)牵引转弯、弹射转弯及牵制转弯三种状态下拉力加载；
驱动机构(1)对应起落架(7)顶端结构设置，通过该驱动机构(1)及内环加载机构(41)共同作用实现对前起落架操纵转弯加载试验。
2.根据权利要求1所述的一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，其特征在于：所述外环扭矩加载机构(42)包括安装在支撑架(2)上的外环转盘轴承(421)，以及该外环转盘轴承(421)匹配设置的驱动件(423)，所述外环扭矩加载机构(42)转动件为安装在外环转盘轴承(421)上的外环负载盘(424)。
3.根据权利要求2所述的一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，其特征在于：所述驱动件(423)为液压马达。
4.根据权利要求3所述的一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，其特征在于：所述驱动件(423)输出端设有消隙减速器(422)。
5.根据权利要求2所述的一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，其特征在于：所述支撑座(2)设有用于显示外环负载盘(424)转动角度的刻度盘(425)。
6.根据权利要求1所述的一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，其特征在于：所述内环加载机构(41)包括转盘支座(415)，内环加载机构(41)转动件为内环负载盘(413)，所述转盘支座(415)安装在支撑架(2)上，该转盘支座(415)设有摆动缸(418)，内环负载盘(413)安装在摆动缸(418)动力输出端，该摆动缸(418)输出端设有力矩传感器(417)。
7.根据权利要求1所述的一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，其特征在于：所述拉力加载机构(43)包括固定支座(437)、推杆元件(434)、杠杆(436)及拉杆(431)，所述固定支座(437)安装在外环扭矩加载机构(42)的转动元件上，推杆元件(434)底座通过球铰结构铰接在固定支座(437)上，所述杠杆(436)铰接在该固定支座(47)上，该杠杆(436)一端和推杆元件(434)推杆通过球铰结构铰接，其另一端和拉杆(431)一端部铰接，该拉杆(431)另一端设有铰接结构，前起落架(7)上的弹射转弯牵引点、牵制转弯牵引点及牵引车牵引转弯牵引点按试验顺序和该铰接结构连接，对前起落架(7)各个牵引点施加侧向拉力加载；
所述推杆元件(434)推杆端设有拉力传感器(433)。
8.根据权利要求7所述的一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，其特征在于：所述推杆元件(434)为液压缸，所述杠杆(436)为省力杠杆结构。
9.根据权利要求1所述的一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，其特征在于：所述驱动机构(1)包括通过丝杆驱动机构水平滑动设置在支撑架上的托架(14)，该托架(14)上设有电机(13)，该电机(13)主轴上设有和前起落架转轴对应的接头(17)，通过该接头(17)带动前起落架转轴转动。
10.根据如权利要求1-9任一项所述的一种弹射起飞舰载机前起落架转弯寿命试验装置，其特征在于：所述治具包括轮轴支座(411)，以及内环加载机构(41)转动件上设置的导轨滑块随动结构(412)，轮轴支座(411)安装在导轨滑块随动结构(412)上的滑块上，导轨滑块随动结构(412)滑块移动方向和拉力加载机构(43)加载方向对应设置，该轮轴支座(411)顶面开设有和前起落架(7)轮轴结构对应的V型槽，所述轮轴支座还匹配有将前起落架(7)轮轴锁定在V型槽内的压板。
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