CN111473965A - 一种半卡环疲劳测试组件和疲劳测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种半卡环疲劳测试组件和疲劳测试装置。半卡环疲劳测试组件中，固定座的一端设置有中空结构，中空结构用于支撑半卡环试样，并限定半卡环试样的轴向运动；拉块的梯形的直角边一侧设置有销孔，斜边面上设置有凹槽，凹槽内设置有凸台，凹槽的两侧面用于卡合固定半卡环试样卡的一端，凸台用于与拉板配装后对半卡环试样施加载荷；拉杆的一端设置为双拉耳结构，双拉耳结构的前端设置有销孔，拉杆的双拉耳结构穿入固定座的中空结构，并将拉块卡合在双拉耳结构的中空区域，使得定位销穿过双拉耳结构的销孔和拉块的销孔。本发明实施例解决了现有验证半卡环疲劳寿命的方式，存在制造成本巨大、试验周期过长等问题。

Description

一种半卡环疲劳测试组件和疲劳测试装置
技术领域
本申请涉及但不限于刹车机轮测试技术领域，尤指一种半卡环疲劳测试组件和疲劳测试装置。
背景技术
刹车机轮半卡环属于单腹板机轮的组成零件，安装于轮毂的卡环槽内，其作用是防止活动轮缘从轮毂上脱落。半卡环承受轮胎充气后的外胀力、垂直载荷施加力以及轮毂对半卡环的反作用力，在机轮滚动过程中半卡环承受交变载荷，使用过程中半卡环的失效模式为疲劳断裂。由于半卡环的作用是防止活动轮缘从轮毂上脱落，半卡环一旦失效，就会导致轮缘、轮胎脱出轮毂，使轮毂直接与跑道接触滚转，很有可能会造成轮毂碎裂，进而对飞机及人身安全造成不可估量的损害。半卡环结构上的薄弱位置在转接圆角处，但受于整个机轮尺寸限制，在设计时半卡环的转接处圆角无法设计过大，这会造成半卡环转接圆角处存在一定的应力集中，验证半卡环的疲劳寿命就显得极为关键。
半卡环的结构紧凑，转接圆角较小，通过有限元仿真计算出的疲劳寿命与实际寿命相差较大，目前验证半卡环疲劳寿命的方法均是随整个刹车机轮在台架上进行滚转疲劳试验，试验过程中半卡环一旦出现疲劳断裂，按目前的试验方法对半卡环进行改进验证，就会存在制造成本巨大、试验周期过长等问题。随着飞机战技指标不断升级，机轮的寿命不断提升，机轮的重量要求越来越严，研制周期也要求越来短，在当前的研制要求下，就需要一种快速、经济的验证半卡环疲劳寿命的试验设备或装置。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种半卡环疲劳测试组件和疲劳测试装置，以解决现有验证半卡环疲劳寿命的方式，存在制造成本巨大、试验周期过长等问题，从而节约了研制成本，缩短了半卡环疲劳寿命试验周期。
本发明实施例提供一种半卡环疲劳测试组件，包括：固定座，拉块，拉板，定位销和半卡环试样，所述半卡环试样为半卡环的径向切块；
所述固定座的一端设置有中空结构，所述中空结构用于支撑半卡环试样，并限定半卡环试样的轴向运动，从而模拟半卡环在轮毂上的安装方式；
所述拉块为直角梯形结构，所述梯形的直角边一侧设置有销孔，斜边面上设置有凹槽，凹槽内设置有凸台，所述凹槽的两侧面用于卡合固定所述半卡环试样卡的一端，以限制半卡环试样的横向运动，所述凹槽内的凸台用于与拉板配装后对半卡环试样施加载荷；
所述拉杆的一端设置为双拉耳结构，所述双拉耳结构的前端设置有销孔，所述拉杆的双拉耳结构穿入固定座的中空结构，并将所述拉块卡合在双拉耳结构的中空区域，使得所述定位销穿过双拉耳结构的销孔和拉块的销孔。
可选地，如上所述的半卡环疲劳测试组件中，所述固定座为长方体结构，所述固定座内的中空结构按轮毂卡环槽形状加工成型。
可选地，如上所述的半卡环疲劳测试组件中，所述半卡环试样的转接圆角一端具有一凸部，所述中空结构的下端面设置有一凹口，所述凹口用于将所述半卡环试样的凸部限定在其中。
可选地，如上所述的半卡环疲劳测试组件中，所述拉块与半卡环试样和拉杆装配后，拉块的凹槽内的凸台抵靠在半卡环试样的一端面，用于在疲劳试验过程中对半卡环试样施加载荷，以模拟半卡环所受轮胎外胀力及垂直载荷施加力的合力方向。
可选地，如上所述的半卡环疲劳测试组件中，所述固定座的另一端设置有螺栓孔，用于通过安装疲劳试验机一侧的连接螺杆与疲劳试验机连接。
可选地，如上所述的半卡环疲劳测试组件中，所述拉板的另一端设置有螺栓孔，用于通过安装疲劳试验机另一侧的连接螺杆与疲劳试验机连接。
可选地，如上所述的半卡环疲劳测试组件中所述定位销为圆柱结构，用于固定所述拉块及所述拉板，并将拉板上的拉力传递给拉块，从而实现模拟疲劳试验。
本发明实施例还提供一种疲劳测试装置，其特征在于，包括：疲劳试验机，分别设置于疲劳试验机两侧的连接螺杆，以及如上述任一项所述的半卡环疲劳测试组件；完成装配的半卡环疲劳测试组件的一端与疲劳试验机一侧的连接螺杆相连接，另一端与疲劳试验机另一侧的连接螺杆相连接。
本发明实施例针对刹车机轮半卡环薄弱环节，即转接处圆角，并结合半卡环在机轮组件上的受力模型，提供一种半卡环疲劳测试组件和疲劳测试装置。其中，半卡环试样外形为半卡环图纸结构截面形状，即按半卡环图纸结构及实际生产工艺加工成半卡环形状后，再切断截取试样；随后，模拟半卡环在机轮上的安装方式，将卡环安装于组合试验装置上形成半卡环疲劳测试组件，并按实际受力方向加载力，以模拟半卡环所受交变载荷进行拉-拉疲劳试验。本发明实施例提供的疲劳测试组件和装置，可以根据半卡环试样不同截面厚度，施加不同的载荷及频率，测试出不同尺寸圆角及结构的半卡环试样循环次数，确定不同结构半卡环的疲劳寿命；从而达到不仅可以缩短试验周期，又可以减少制造成本的效果，提高了半卡环疲劳问题的解决周期。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的一种半卡环疲劳测试组件的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的半卡环疲劳测试组件中一种固定座的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的半卡环疲劳测试组件中一种拉块的结构示意图；
图4为图3所示实施例提供的拉块的右视图；
图5为本发明实施例提供的半卡环疲劳测试组件中一种拉杆的结构示意图；
图6为图2所示实施例提供的固定座的右视图；
图7为本发明实施例提供的半卡环疲劳测试组件中一种定位销的结构示意图；
图8为采用本发明实施例提供的半卡环疲劳测试组件进行疲劳试验的示意图；
图9为本发明实施例中一种半卡环的结构示意图；
图10为对图9所示实施例中的半卡环进行取样的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例提供的一种半卡环疲劳测试组件的结构示意图。本实施例提供的半卡环疲劳测试组件可以包括：固定座2，拉块3，拉板4，定位销 5和半卡环试样1，其中，半卡环试样1为半卡环的径向切块。
如图1所示半卡环疲劳测试组件的结构，本发明实施例中的半卡环试样1 可以安装于固定座2，拉块3，拉板4，定位销5组合形成的组合试验装置中。
图2为本发明实施例提供的半卡环疲劳测试组件中一种固定座的结构示意图。参看图1和图2所示半卡环疲劳测试组件的结构，本发明实施例中的固定座2可以为长方体结构，其一端设置有中空结构，该中空结构用于支撑半卡环试样1，并限定半卡环试样的轴向运动，从而模拟半卡环在轮毂上的安装方式。如图1和图2所示，中空结构例如设置在固定座2的前端，即固定座2与拉杆 4装配的一端。
图3为本发明实施例提供的半卡环疲劳测试组件中一种拉块的结构示意图，图4为图3所示实施例提供的拉块的右视图。参看图3和图4所示拉块3，本发明实施例中的拉块3为直角梯形结构，梯形的直角边一侧设置有销孔，该销孔在组合试验装置的装配中与拉杆上的销孔一起装配，拉块3的斜边面上设置有凹槽，凹槽内设置有凸台，凹槽的两侧面用于卡合固定半卡环试样1的一端，以限制半卡环试样的横向运动，凹槽内的凸台用于与拉板配装后对半卡环试样施加载荷。
在具体实现方式中，拉块3斜边面上的凹槽可以为方形槽，且拉块3销孔用于安装定位销5，安装方式在后续说明。
图5为本发明实施例提供的半卡环疲劳测试组件中一种拉杆的结构示意图。参看图1和图5所示，本发明实施例中的拉杆4的一端设置为双拉耳结构，该双拉耳结构即为两片拉耳，两片拉耳的中间为中空结构；另外，双拉耳结构的前端设置有销孔，拉杆4的双拉耳结构穿入固定座2的中空结构，并将拉块3 卡合在双拉耳结构的中空区域，使得定位销5穿过双拉耳结构的销孔和拉块的销孔。本发明实施例中拉杆4的双拉耳结构为疲劳试验的施力部位。
在具体实现方式中，本发明实施例的拉杆4可以为长方体结构，且双拉耳结构的截面小于另一端长方体的截面；双拉耳结构中的销孔同样用于安装定位销5，由于两片拉耳的中间为中空结构，安装时穿过固定座1及拉块3两侧，将拉板4上的销孔与拉块3上的销孔对齐，再将定位销5安装于销孔中。这样，就完成了组合试验装置和半卡环试样的装配，形成可用于疲劳测试的半卡环疲劳测试组件。
可选地，如图1和图2所示，本发明实施例中的固定座2可以设置为长方体结构，且固定座内的中空结构可以按轮毂卡环槽形状加工成型。如图6所示，为图2所示实施例提供的固定座的右视图，其中空结构的截面为工字型。
可选地，如图1所示，本发明实施例中半卡环试样1的转接圆角一端具有一凸部，固定座2内中空结构的下端面设置有一凹口，该凹口用于将半卡环试样1的凸部限定在其中，从而模拟半卡环在轮毂上的安装方式，支撑半卡环试样，并限定半卡环试样的轴向运动。
可选地，图7为本发明实施例提供的半卡环疲劳测试组件中一种定位销的结构示意图。本发明实施例中的定位销5的结构与拉块3中的销孔和拉杆4中的销孔匹配，例如定位销5为圆柱结构，用于固定拉块3及拉板4，并将拉板上的拉力传递给拉块，从而实现模拟疲劳试验。
在本发明实施例中，拉块3与半卡环试样1和拉杆4装配后，拉块3的凹槽内的凸台抵靠在半卡环试样1的一端面，该凸台为加载点，用于在疲劳试验过程中对半卡环试样施加载荷，以模拟半卡环所受轮胎外胀力及垂直载荷施加力的合力方向。
本发明实施例针对刹车机轮半卡环薄弱环节，即转接处圆角，并结合半卡环在机轮组件上的受力模型，设计出一种半卡环疲劳测试组件以及相应的疲劳测试装置，半卡环试样外形为半卡环图纸结构截面形状，即按半卡环图纸结构及实际生产工艺加工成半卡环形状后，再切断截取试样；随后，模拟半卡环在机轮上的安装方式，将卡环安装于组合试验装置上形成半卡环疲劳测试组件，并按实际受力方向加载力，以模拟半卡环所受交变载荷进行拉-拉疲劳试验。本发明实施例提供的测试组件和装置，可以根据半卡环试样不同截面厚度，施加不同的载荷及频率，测试出不同尺寸圆角及结构的半卡环试样循环次数，确定不同结构半卡环的疲劳寿命；从而达到不仅可以缩短试验周期，又可以减少制造成本的效果，提高了半卡环疲劳问题的解决周期。
由于本申请上述实施例提供的半卡环疲劳测试组件完成装配后，要采用疲劳试验机对其进行拉-拉疲劳测试，这样就需要半卡环疲劳测试组件的一端与疲劳试验机一侧的连接螺杆相连接，另一端与疲劳试验机另一侧的连接螺杆相连接。
在本发明实施例的一种实现方式中，如图1和图2所示，固定座2的后端 (该后端可为与上述设置有中空结构一端对应的另一端)设置有螺栓孔，用于通过安装疲劳试验机一侧的连接螺杆与疲劳试验机连接，且螺栓孔大小可根据连接螺杆的不同进行调整。
在本发明实施例的一种实现方式中，如图1和图5所示，拉板4的后端(该另一端可为与上述设置有双拉耳结构对应的另一端)设置有螺栓孔，用于通过安装疲劳试验机另一侧的连接螺杆与疲劳试验机连接，且螺栓孔大小可根据连接螺杆的不同进行调整。
基于本发明上述实施例提供的半卡环疲劳测试组件，本发明实施例还提供一种疲劳测试装置，该疲劳测试装置可以包括：疲劳试验机，分别设置于疲劳试验机两侧的连接螺杆，以及半卡环疲劳测试组件，该半卡环疲劳测试组件可以为本发明上述任一实施例提供的半卡环疲劳测试组件。
完成装配的半卡环疲劳测试组件的一端与疲劳试验机一侧的连接螺杆相连接，另一端与疲劳试验机另一侧的连接螺杆相连接。图8为采用本发明实施例提供的半卡环疲劳测试组件进行疲劳试验的示意图，图8中示意出半卡环疲劳试验中加载力的方向。图9为本发明实施例中一种半卡环的结构示意图，图10 为对图9所示实施例中的半卡环进行取样的示意图，在本发明实施例中，将半卡环试样1与疲劳试验机上的连接螺杆相连接，以进行拉-拉疲劳试验，具体实现方式为：半卡环试样1放入固定座2的卡环槽中，再将拉块3套在半卡环试样外侧，将拉板4上的销孔与拉块3上的销孔对齐，再将定位销5装入拉块3 和拉板4对齐的销孔中，最后将固定座2上螺纹孔和拉板4上M24螺纹孔分别与高频疲劳试验机上的连接螺杆相连。拉-拉疲劳试验在高频疲劳试验机上进行，半卡环试样的厚度选择为15mm，按图8中箭头所示加载方向施加疲劳载荷，正弦波形，频率f＝120-150Hz，保持最大载荷和最小载荷的应力比为0.1，试验温度为室温，载荷为24KN。需要说明的是，可以根据半卡环试样1的厚度及疲劳试验机的参数，选择合适的加载力及加载频率进行拉-拉疲劳试验，最终确定出半卡环的疲劳寿命。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种半卡环疲劳测试组件，其特征在于，包括：固定座，拉块，拉板，定位销和半卡环试样，所述半卡环试样为半卡环的径向切块；
所述固定座的一端设置有中空结构，所述中空结构用于支撑半卡环试样，并限定半卡环试样的轴向运动，从而模拟半卡环在轮毂上的安装方式；
所述拉块为直角梯形结构，所述梯形的直角边一侧设置有销孔，斜边面上设置有凹槽，凹槽内设置有凸台，所述凹槽的两侧面用于卡合固定所述半卡环试样卡的一端，以限制半卡环试样的横向运动，所述凹槽内的凸台用于与拉板配装后对半卡环试样施加载荷；
所述拉杆的一端设置为双拉耳结构，所述双拉耳结构的前端设置有销孔，所述拉杆的双拉耳结构穿入固定座的中空结构，并将所述拉块卡合在双拉耳结构的中空区域，使得所述定位销穿过双拉耳结构的销孔和拉块的销孔。
2.根据权利要求1所述的半卡环疲劳测试组件，其特征在于，所述固定座为长方体结构，所述固定座内的中空结构按轮毂卡环槽形状加工成型。
3.根据权利要求1所述的半卡环疲劳测试组件，其特征在于，所述半卡环试样的转接圆角一端具有一凸部，所述中空结构的下端面设置有一凹口，所述凹口用于将所述半卡环试样的凸部限定在其中。
4.根据权利要求1所述的半卡环疲劳测试组件，其特征在于，所述拉块与半卡环试样和拉杆装配后，拉块的凹槽内的凸台抵靠在半卡环试样的一端面，用于在疲劳试验过程中对半卡环试样施加载荷，以模拟半卡环所受轮胎外胀力及垂直载荷施加力的合力方向。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的半卡环疲劳测试组件，其特征在于，所述固定座的另一端设置有螺栓孔，用于通过安装疲劳试验机一侧的连接螺杆与疲劳试验机连接。
6.根据权利要求5所述的半卡环疲劳测试组件，其特征在于，所述拉板的另一端设置有螺栓孔，用于通过安装疲劳试验机另一侧的连接螺杆与疲劳试验机连接。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的半卡环疲劳测试组件，其特征在于，所述定位销为圆柱结构，用于固定所述拉块及所述拉板，并将拉板上的拉力传递给拉块，从而实现模拟疲劳试验。
8.一种疲劳测试装置，其特征在于，包括：疲劳试验机，分别设置于疲劳试验机两侧的连接螺杆，以及如上述权利要求1～7中任一项所述的半卡环疲劳测试组件；完成装配的半卡环疲劳测试组件的一端与疲劳试验机一侧的连接螺杆相连接，另一端与疲劳试验机另一侧的连接螺杆相连接。
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