CN112461648A - 一种样件疲劳性能检测的试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞机起落架样件疲劳性能检测技术领域，具体为一种样件疲劳性能检测的试验装置。该样件疲劳性能检测的试验装置，包括主承载架；所述主承载架的顶部设置有两组拉伸测试台以及设置在两组拉伸测试台之间的副平台；所述拉伸测试台上设置有移动板以及与移动板相连的推送组件组件。本发明的有益效果是：该样件疲劳性能检测的试验装置，通过对应样件模拟起落架梁，通过两组移动板承载对应的样件，通过沿水平方向拉伸，以对样件施加一个横向荷载；同时通过控制配重块沿竖直方向升降，以从竖直方向对样件产生一个竖直方向的荷载，从而模拟起落梁在起落过程的受力情况，以反应冷喷涂技术对于疲劳裂纹的修复能力。

Description

一种样件疲劳性能检测的试验装置
技术领域
本发明涉及飞机起落架样件疲劳性能检测技术领域，具体为一种样件疲劳性能检测的试验装置。
背景技术
起落架是飞机下部用于起飞降落或地面(水面)滑行时支撑飞机并用于地面(水面)移动的附件装置。起落架是唯一一种支撑整架飞机的部件，因此它是飞机不可分缺的一部份；没有它，飞机便不能在地面移动。当飞机起飞后，可以视飞行性能而收回起落架。起落架装置是飞行器重要的具有承力兼操纵性的部件，在飞行器安全起降过程中担负着极其重要的使命。起落架是飞机起飞、着陆、滑跑、地面移动和停放所必需的支持系统，是飞机的主要部件之一，其性能的优劣直接关系到飞机的使用于安全。
随着战训频率以及强度的增加，大批量现役主战机型的起落架已经开始出现不同程度的疲劳裂纹，一旦产生疲劳裂纹如果不及时处理，则会严重影响起落架的使用寿命。在某型号飞机在大修时发现起落架梁出现疲劳裂纹，经前期研究论证，决定采用冷喷涂技术进行增材延寿修复。
经过翻修的起落架，疲劳裂纹检测是确定飞机安全使用寿命的重要环节，但是经过翻修的起落架的疲劳性能需要在实际的使用中体现，由于检测的工序需要不断的改进，为了体现冷喷涂技术对疲劳裂纹的修复能力，需要对经过修复起落架进行验证，因此急需一种样件疲劳性能检测的试验装置。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种样件疲劳性能检测的试验装置来解决上述如何有效对经过修复的起落架的性能进行疲劳性检测的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种样件疲劳性能检测的试验装置，包括主承载架；所述主承载架的顶部设置有两组拉伸测试台以及设置在两组拉伸测试台之间的副平台；
所述拉伸测试台上设置有移动板以及与移动板相连的推送组件组件；所述移动板上设置有用于固定样件端部的夹紧组件，所述推送组件组件用于带动移动板横向移动以使夹紧组件沿水平方向拉伸或压缩样件；
所述副平台的顶部架设有固定架，所述固定架上设置有升降板以及与升降板相连的升降机构；所述升降板上设置有配重块，所述升降机构用于带动升降板升降以使配重块沿竖直方向压紧样件。
进一步，所述夹紧组件包括两个支撑臂以及两个夹块；所述支撑臂呈弯折状，且弯折处于与移动板相铰接；所述支撑臂包括受力端和夹持端，两个所述夹块分别安装在两个支撑臂的夹持端上；所述移动板上还设有与两个支撑臂的受力端相连的调距机构，所述调距机构用于调节两个支撑臂受力端的间距以带动两个夹块夹紧样件端部。
进一步，所述调距机构包括两个导力杆、连接块以及第一气缸；两个所述导力杆的一端分别与两个支撑臂受力端相铰接、另一端与连接块相铰接；所述第一气缸的输出端与连接块相连。
进一步，所述拉伸测试台上设置有与移动板相连的线性导轨；所述推送组件组件包括连接件与第二气缸，所述第二气缸的输出端通过连接件与移动板相连。
进一步，所述拉伸测试台包括两个并排设置的承载板，两个所述承载板之间预留有空隙间隔；所述连接件为板状结构；所述连接件可沿两个承载板之间的空隙间隔横向滑动，且两侧均开设有分别与两个承载板侧沿相适配的滑槽。
进一步，所述线性导轨为滚轮直线导轨、圆柱直线导轨以及滚珠直线导轨中的一种。
进一步，所述升降机构包括多个导向杆和多个第三气缸；所述导向杆沿竖直方向分布且与开设在升降板上的导向孔相适配；所述第三气缸的输出端与升降板相连。
进一步，所述升降板的底部还设有用于固定配重块的连接架。
进一步，所述配重块为圆柱状；所述连接架为与配重块相适配的圆形管件；所述配重块的外壁沿轴向开设有多个螺纹盲孔，所述连接架的外壁沿轴向开设有多个与螺纹盲孔相适配的螺纹通孔，所述螺纹通孔和螺纹盲孔内对应设置有螺钉，所述配重块通过螺钉与连接架相连。
进一步，所述副平台上还设有位于配重块正下方的承载盒，所述承载盒内设置有减震垫。
本发明的有益效果是：
(1)该样件疲劳性能检测的试验装置，通过对应样件模拟起落架梁，通过两组移动板承载对应的样件，通过沿水平方向拉伸，以对样件施加一个横向荷载；同时通过控制配重块沿竖直方向升降，以从竖直方向对样件产生一个竖直方向的荷载，从而模拟起落梁在起落过程的受力情况，以反应冷喷涂技术对于疲劳裂纹的修复能力。
(2)该样件疲劳性能检测的试验装置，在对样件进行试验过程中，能快速完成对样件的夹持，并精准控制水平拉伸的样件拉伸量以及竖直方向压迫样件的推进量，保证试验的精准性。
(3)该样件疲劳性能检测的试验装置适用对象相对广泛，可以对多种规格的样件进行疲劳性能检测的试验，并可更换不同重量的配重块71以适应对应的样件。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明拉伸测试台和夹紧组件的局部连接放大图；
图3为本发明承载板和承载板的局部连接放大图；
图4为本发明承载板和承载板的局部连接侧视图；
图5为本发明副平台和升降机构的局部连接放大图；
图6为本发明升降板、配重块以及连接架连接仰视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、主承载架，2、拉伸测试台，21、承载板，22、线性导轨，3、副平台，31、固定架，4、移动板，5、推送组件组件，51、连接件，52、第二气缸，6、夹紧组件，61、支撑臂，62、夹块，63、导力杆，64、连接块，65、第一气缸，7、升降板，71、配重块，72、连接架，8、升降机构，81、导向杆，82、第三气缸，9、承载盒，10、疲劳试验样件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
冷喷涂是种完全基于气体动力学原理的喷涂技术。颗粒加热温度低，仍然保持固态，固态颗粒在极高应力、应变和应变速率条件下通过“绝热剪切失稳”引起的塑性流变或者通过剧烈塑性变形等机械过程实现在工件表面上的沉积。因此喷涂过程中颗粒不易发生氧化、烧损、相变、组织变化等现象。
涂层的残余应力主要为压应力，喷涂效率高，可制备厚涂层甚至块体材料。基于上述特点，该技术在制备、发展新型材料涂层如纳米、非晶材料等热敏感材料涂层方面具有明显优势，而且能源消耗低、材料资源可回收利用、无环境污染，是一种绿色喷涂技术。相对热喷涂方法而言，总结出冷喷涂具有如下一些优点：
1)喷涂速率高，可达3kg/h；沉积效率高，可达80％。
2)涂层的化学成分以及显微组织结构可与原材料保持一致，基本上不存在氧化、合金成分烧损、晶粒长大等现象，可以喷涂热敏感材料和活性金属及高分子材料，适用于非晶、纳米晶涂层的制备。
3)可以用不同物理化学性质的粉末机械混合制备复合材料涂层。
4)对基体热影响小，晶粒生长速度极慢(有可能维持纳米组织结构)，接近锻造组织(比传统涂层的硬度高)，具有稳定的相结构和化学成分，基本不需要遮蔽，喷涂损失小，喷束宽度可调至<3mm。
5)涂层外形与基体表面形貌保持一致，可达高等级表面粗糙度，喷涂距离极短。
6)涂层的残余应力较低，且均为压应力，降低了对涂层厚度的限制。
7)冷喷涂涂层结合强度较高，可达到100MPa以上，完全能够满足航空、航天等领域强负荷和长寿命的要求。
8)涂层致密，气孔少，致密度可达98％，可制备高热导率、高电导率涂层。冷喷涂纯铜涂层的电导率为90％，火焰喷涂涂层和HVOF喷涂涂层的电导率<50％。
9)涂层氧化物含量低，冷喷涂氧化物含量(质量分数)仅为0.2％，粉末火焰喷涂的氧化物含量、HVOF喷涂氧化物含量(质量分数)分别为1.1.％和0.5％。
10)冷喷涂对环境基本无污染，喷涂飞溅的粉末可以回收再利用。
11)操作简便、安全，无热辐射。
本发明涉及一种样件疲劳性能检测的试验装置，包括主承载架1；所述主承载架1的顶部设置有两组拉伸测试台2以及设置在两组拉伸测试台2之间的副平台3。
所述拉伸测试台2上设置有移动板4以及与移动板4相连的推送组件组件5；所述移动板4上设置有用于固定样件端部的夹紧组件6，所述推送组件组件5用于带动移动板4横向移动以使夹紧组件6沿水平方向拉伸或压缩样件。
所述副平台3的顶部架设有固定架31，所述固定架31上设置有升降板7以及与升降板7相连的升降机构8；所述升降板7上设置有配重块71，所述升降机构8用于带动升降板7升降以使配重块71沿竖直方向压紧样件。
在某型号飞机在大修时发现起落架梁出现疲劳裂纹，经前期研究论证，决定采用冷喷涂技术进行增材延寿修复。经过翻修的起落架，疲劳裂纹检测是确定飞机安全使用寿命的重要环节，但是经过翻修的起落架的疲劳性能需要在实际的使用中体现，由于检测的工序需要不断的改进，为了体现冷喷涂技术对疲劳裂纹的修复能力，需要对经过修复起落架进行验证。
对此试验人员通过采用与待喷涂修理飞机起落架梁的工艺参数相同的铝合金板材作为疲劳试验样件，在疲劳试验样件的一侧中部区域加工设定尺寸的凹槽，加工完成后在凹槽处预制设定长度的裂纹，从而模拟飞机起落架梁上的裂纹区域，试验人员通过对样件上的裂纹区域进行冷喷涂修复处理，经过修复的疲劳试验样件通过本发明设计的样件疲劳性能检测的试验装置对样件进行疲劳性能试验，以模拟起落架的起落过程。试验完毕后，通过对样件进行金相检测，根据检测结果测定样品原裂纹区域的疲劳强度，以便改进冷喷涂过程的工艺参数以及优化喷涂路径，以验证最佳的修复方案，保证该方案所修复的起落架裂纹处的疲劳强度符合标准。
本发明还提供了以下优选的实施例
如图1和图2所示，一种样件疲劳性能检测的试验装置，包括主承载架1；所述主承载架1的顶部设置有两组拉伸测试台2以及设置在两组拉伸测试台2之间的副平台3。
所述拉伸测试台2上设置有移动板4以及与移动板4相连的推送组件组件5；所述移动板4上设置有用于固定样件端部的夹紧组件6，所述推送组件组件5用于带动移动板4横向移动以使夹紧组件6沿水平方向拉伸或压缩样件；通过两组移动板4分别承载样件的两端，并通过夹紧组件6对样件进行固定，在推送组件5的推送下，推动两个移动板4相向或者相背移动，以完成对样件的拉伸或者压缩，从而对样件施加水平方向的荷载。
所述副平台3的顶部架设有固定架31，所述固定架31上设置有升降板7以及与升降板7相连的升降机构8；所述升降板7上设置有配重块71，所述升降机构8用于带动升降板7升降以使配重块71沿竖直方向压紧样件。采用升降机构8带动配重块71沿竖直方向移动，以对样件侧向压紧，从而对样件施加竖直方向的荷载。
每组样件经过重复施加水平以及竖直方向的荷载，以模拟处起落架梁在多次起落过程的受力情况，以反应冷喷涂技术对于疲劳裂纹的修复能力。
在本实施例中，如图2和图3所示，所述夹紧组件6包括两个支撑臂61以及两个夹块62；夹块的顶部开设有用于放置样件的嵌口，嵌口内壁设置有多个咬合齿；所述支撑臂61呈弯折状，且弯折处于与移动板4相铰接；所述支撑臂61包括受力端和夹持端，两个所述夹块62分别安装在两个支撑臂61的夹持端上；所述移动板4上还设有与两个支撑臂61的受力端相连的调距机构，所述调距机构用于调节两个支撑臂61受力端的间距以带动两个夹块62夹紧样件端部。通过调距机构调节两个支撑臂61受力端的间距，以使夹块62上的嵌口固定样件，通过咬合齿与样件接触的更加紧密，从而保证样件试验过程中不会脱离。
其中，所述调距机构包括两个导力杆63、连接块64以及第一气缸65；两个所述导力杆63的一端分别与两个支撑臂61受力端相铰接、另一端与连接块64相铰接；所述第一气缸65的输出端与连接块64相连。通过第一气缸65推动连接块64，在导力杆63的传动下，使得两个支撑臂61的受力端间距变大，同时两个支撑臂61的夹持端减小，从而实现对样件的夹紧。
在本实施例中，如图2、图3和图4所示，所述拉伸测试台2上设置有与移动板4相连的线性导轨22；所述推送组件组件5包括连接件51与第二气缸52，所述第二气缸52的输出端通过连接件51与移动板4相连，通过第二气缸52推动移动板4，以带动移动板4实现横向移动，以完成对样件的拉伸或者压缩，从而对样件施加水平方向的荷载。
其中，所述拉伸测试台2包括两个并排设置的承载板21，两个所述承载板21之间预留有空隙间隔；所述连接件5为板状结构；所述连接件5可沿两个承载板21之间的空隙间隔横向滑动，且两侧均开设有分别与两个承载板21侧沿相适配的滑槽；有效保证连接件5带动移动板4实现移动的过程中，连接件5的位置不会产生偏移，同时稳定性更高，以保证对样件施加的荷载不会出现偏差，从而控制试验的精准程度。
需要说明的是，所述线性导轨22为滚轮直线导轨、圆柱直线导轨以及滚珠直线导轨中的一种。
在实施例中，如图5和图6所示，所述升降机构8包括多个导向杆81和多个第三气缸82；所述导向杆81沿竖直方向分布且与开设在升降板7上的导向孔相适配；所述第三气缸82的输出端与升降板7相连，通过第三气缸82推动升降板7带动配重块71沿竖直方向移动；设置的导向杆81有效保证了升降板7移动位置，可以有效避免配重块71移动过程中的位置发生偏移，同时在更换配重块71的过程中也能便于配重块71精准定位。
所述升降板7的底部还设有用于固定配重块71的连接架72，所述配重块71为圆柱状；所述连接架72为与配重块71相适配的圆形管件；所述配重块71的外壁沿轴向开设有多个螺纹盲孔，所述连接架72的外壁沿轴向开设有多个与螺纹盲孔相适配的螺纹通孔，所述螺纹通孔和螺纹盲孔内对应设置有螺钉，所述配重块71通过螺钉与连接架72相连，当对不同规格的样件进行试验时，可以通过更换不同规格的配重块71，以增加试验的兼容能力。
另外，所述副平台3上还设有位于配重块71正下方的承载盒9，所述承载盒9内设置有减震垫，通过承载盒9承载所需更换的配重块71，有效避免承载块71与其他部件产生磕碰，也能保证连接件72能与配重块71精准对接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种样件疲劳性能检测的试验装置，其特征在于，包括主承载架(1)；所述主承载架(1)的顶部设置有两组拉伸测试台(2)以及设置在两组拉伸测试台(2)之间的副平台(3)；
所述拉伸测试台(2)上设置有移动板(4)以及与移动板(4)相连的推送组件组件(5)；所述移动板(4)上设置有用于固定样件端部的夹紧组件(6)，所述推送组件组件(5)用于带动移动板(4)横向移动以使夹紧组件(6)沿水平方向拉伸或压缩样件；
所述副平台(3)的顶部架设有固定架(31)，所述固定架(31)上设置有升降板(7)以及与升降板(7)相连的升降机构(8)；所述升降板(7)上设置有配重块(71)，所述升降机构(8)用于带动升降板(7)升降以使配重块(71)沿竖直方向压紧样件。
2.根据权利要求1所述的样件疲劳性能检测的试验装置，其特征在于，所述夹紧组件(6)包括两个支撑臂(61)以及两个夹块(62)；所述支撑臂(61)呈弯折状，且弯折处于与移动板(4)相铰接；所述支撑臂(61)包括受力端和夹持端，两个所述夹块(62)分别安装在两个支撑臂(61)的夹持端上；所述移动板(4)上还设有与两个支撑臂(61)的受力端相连的调距机构，所述调距机构用于调节两个支撑臂(61)受力端的间距以带动两个夹块(62)夹紧样件端部。
3.根据权利要求2所述的样件疲劳性能检测的试验装置，其特征在于，所述调距机构包括两个导力杆(63)、连接块(64)以及第一气缸(65)；两个所述导力杆(63)的一端分别与两个支撑臂(61)受力端相铰接、另一端与连接块(64)相铰接；所述第一气缸(65)的输出端与连接块(64)相连。
4.根据权利要求1所述的样件疲劳性能检测的试验装置，其特征在于，所述拉伸测试台(2)上设置有与移动板(4)相连的线性导轨(22)；所述推送组件组件(5)包括连接件(51)与第二气缸(52)，所述第二气缸(52)的输出端通过连接件(51)与移动板(4)相连。
5.根据权利要求4所述的样件疲劳性能检测的试验装置，其特征在于，所述拉伸测试台(2)包括两个并排设置的承载板(21)，两个所述承载板(21)之间预留有空隙间隔；所述连接件(5)为板状结构；所述连接件(5)可沿两个承载板(21)之间的空隙间隔横向滑动，且两侧均开设有分别与两个承载板(21)侧沿相适配的滑槽。
6.根据权利要求4所述的样件疲劳性能检测的试验装置，其特征在于，所述线性导轨(22)为滚轮直线导轨、圆柱直线导轨以及滚珠直线导轨中的一种。
7.根据权利要求1所述的样件疲劳性能检测的试验装置，其特征在于，所述升降机构(8)包括多个导向杆(81)和多个第三气缸(82)；所述导向杆(81)沿竖直方向分布且与开设在升降板(7)上的导向孔相适配；所述第三气缸(82)的输出端与升降板(7)相连。
8.根据权利要求1所述的样件疲劳性能检测的试验装置，其特征在于，所述升降板(7)的底部还设有用于固定配重块(71)的连接架(72)。
9.根据权利要求8所述的样件疲劳性能检测的试验装置，其特征在于，所述配重块(71)为圆柱状；所述连接架(72)为与配重块(71)相适配的圆形管件；所述配重块(71)的外壁沿轴向开设有多个螺纹盲孔，所述连接架(72)的外壁沿轴向开设有多个与螺纹盲孔相适配的螺纹通孔，所述螺纹通孔和螺纹盲孔内对应设置有螺钉，所述配重块(71)通过螺钉与连接架(72)相连。
10.根据权利要求1所述的样件疲劳性能检测的试验装置，其特征在于，所述副平台(3)上还设有位于配重块(71)正下方的承载盒(9)，所述承载盒(9)内设置有减震垫。
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