CN113252551B - 一种测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置 - Google Patents

Abstract

一种测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置。其包括基架、径向加载机构、驱动机构、飞机轮胎、圆盘扭矩传感器、工作平台、温度控制机构和速度位移传感器；径向加载机构、驱动机构、飞机轮胎、圆盘扭矩传感器安装在基架上，工作平台、温度控制机构和速度位移传感器位于基架下方。本发明效果：可模拟不同载荷、不同速度和不同污染物状态下，飞机在跑道滑行时污染跑道的摩擦特性，以期揭示机轮‑不同污染物界面处摩擦机制，获得不同运行参数下机轮‑不同污染物界面处的可用摩擦水平。通过测量飞机轮胎与跑道之间的摩擦系数和滑移率，对跑道的摩擦特性进行总结；测量条件灵活可控性强，不仅测量效率高，且利于形成对比，因此能够提高测量结果准确度。

Description

一种测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置

技术领域

本发明属于试验设备技术领域，特别是涉及一种测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置。

背景技术

研究表明，污染跑道会对飞机起飞和着陆阶段的运行安全造成显著影响，污染跑道表面状况的评估和报告不准确、不及时，是造成飞机的制动性能下降，甚至导致飞机冲偏出跑道的主要因素之一。

目前，常用的路面摩擦特性测量方法很多，概括起来可分为制动距离法、摆式仪法和测试车法三种。但是，上述三种方法各有缺陷，其中制动距离法精度低，测量方法复杂。摆式仪法只能做定点测试，因此测量数据具有片面性，尤其不适用于高速和里程较长的路面摩擦系数测试。测试车法结构复杂，成本高昂，维护困难，因此无法大量应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置。

为了达到上述目的，本发明提供的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置包括基架、径向加载机构、驱动机构、飞机轮胎、圆盘扭矩传感器、工作平台、温度控制机构和速度位移传感器；其中，所述的基架为桌式框架结构，下端固定在地面上；

径向加载机构包括第一导压板、配重块、第二导压板、横向移栽架、导向轴顶板、导向轴、轮胎支架、轮胎中心轴、导向轴套、配重安装架、链条、施力杆和链轮；横向移栽架由上层架和下层架构成；上层架的两侧底面安装在基架上端的两个相对边框上，两侧部位分别设有一个导向轴套；两根导向轴的下端分别固定在下层架的顶面两侧部位，上部分别贯穿设置在一个导向轴套的中心孔内，由此将上层架和下层架相互连接；第一导压板和第二导压板分别固定在上层架和下层架的顶面中部；配重安装架包括内框架和外框架，外框架为U形结构，两个上端固定在上层架的一端底面上位于基架外侧的部位，并且两个侧框条的内侧面上设有垂直滑道；内框架为矩形结构，并且两个侧框条的外侧面上设有与外框架上垂直滑道相配合的滑轨，内部用于放置配重块；至少两个链轮分别安装在第一导压板和上层架顶面上位于配重安装架上侧的部位；链条为倒U形结构，中部套在两个链轮上，一端穿过上层架后连接在内框架的顶部，另一端依次穿过第一导压板和上层架后连接在施力杆的上端，施力杆的下端连接在第二导压板上，用于调节载荷的大小；导向轴顶板的两端分别连接在两根导向轴的上端；轮胎支架的上端固定在下层架的底面一侧；轮胎中心轴的中部固定在飞机轮胎的中心孔内，两端以转动的方式安装在轮胎支架的下端；

驱动机构包括驱动电机、电机安装板、第一联轴器和第二联轴器；驱动电机通过电机安装板连接在第二导压板的底面上，输出轴水平延伸并通过第一联轴器与轮胎中心轴的一端相连，轮胎中心轴的另一端连接第二联轴器；

工作平台包括基座、支撑杆、转盘、承重钢板、支撑平板、轴承、脚轮、支撑架、轴承支座、转盘中心轴、内挡板和外挡板；基座分别通过位于底面角部的脚轮和支撑架设置在位于径向加载机构及驱动机构下方的地面上；支撑平板水平安装在基座的顶面上，表面中部安装有一个轴套，外侧部位间隔安装有多个呈环状的轴承支座；每个轴承支座上安装一个轴承；转盘呈环状，水平设置，并且内外侧边缘上分别安装内挡板和外挡板，飞机轮胎的下端依靠飞机轮胎自身、驱动电机以及配重块的重量接触在转盘的表面；承重钢板也呈环状；多根支撑杆的中部交叉设置；转盘、多根支撑杆和承重钢板从上至下叠置在一起，并且边缘部位相互连接固定，承重钢板的底面同时接触在多个轴承上；转盘中心轴的上端固定在多根支撑杆的交叉部位，下端抵在支撑平板上的轴套内；

温度控制机构包括制冷机、保温隔板、保温玻璃板和冷媒管；制冷机固定在基座的侧面上；冷媒管铺设在支撑平板上，并且与制冷机相连接；保温隔板的下端固定在基座的上端四周边缘；多块保温玻璃板以可拆卸的方式安装在保温隔板的上端口处，由此将基座上的部件封闭起来，并且留有一个用于穿过飞机轮胎的开口；

圆盘扭矩传感器安装在第二联轴器上，用于测量飞机轮胎在工作情况下的速度和扭矩；速度位移传感器安装在转盘中心轴的中部，用于测量转盘的转速和位移；并且圆盘扭矩传感器和速度位移传感器均通过数据采集系统与计算机电连接。

所述的驱动电机采用设有转速调节窗口的调速电机。

所述的内挡板的内侧面上设有刻度，用于测量转盘上污染物的厚度。

本发明提供的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置具有如下有益效果：可模拟不同载荷、不同速度和不同污染物状态下，飞机在跑道滑行时，污染跑道的摩擦特性，以期揭示机轮-不同污染物界面处的摩擦机制，获得不同运行参数下机轮-不同污染物界面处的可用摩擦水平。通过测量飞机轮胎与跑道之间的摩擦系数和滑移率，对跑道的摩擦特性进行总结；测量条件的灵活可控性强，不仅测量效率高，且利于形成对比，因此能够提高测量结果的准确度。

附图说明

图1为本发明提供的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置立体图。

图2为本发明提供的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置中基架立体图。

图3为本发明提供的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置中径向加载机构立体图。

图4为本发明提供的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置中驱动机构侧视图。

图5为本发明提供的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置中工作平台立体图。

图6为本发明提供的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置中工作平台俯视图。

图7为工作平台中转盘部位结构立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1-图7所示，本发明提供的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置包括基架1、径向加载机构2、驱动机构3、飞机轮胎4、圆盘扭矩传感器5、工作平台6、温度控制机构7和速度位移传感器8；其中，所述的基架1为桌式框架结构，下端固定在地面上；

径向加载机构2包括第一导压板201、配重块202、第二导压板203、横向移栽架204、导向轴顶板205、导向轴206、轮胎支架207、轮胎中心轴208、导向轴套209、配重安装架210、链条211、施力杆212和链轮213；横向移栽架204由上层架204-1和下层架204-2构成；上层架204-1的两侧底面安装在基架1上端的两个相对边框上，两侧部位分别设有一个导向轴套209；两根导向轴206的下端分别固定在下层架204-2的顶面两侧部位，上部分别贯穿设置在一个导向轴套209的中心孔内，由此将上层架204-1和下层架204-2相互连接；第一导压板201和第二导压板203分别固定在上层架204-1和下层架204-2的顶面中部；配重安装架210包括内框架和外框架，外框架为U形结构，两个上端固定在上层架204-1的一端底面上位于基架1外侧的部位，并且两个侧框条的内侧面上设有垂直滑道；内框架为矩形结构，并且两个侧框条的外侧面上设有与外框架上垂直滑道相配合的滑轨，内部用于放置配重块202；至少两个链轮213分别安装在第一导压板201和上层架204-1顶面上位于配重安装架210上侧的部位；链条211为倒U形结构，中部套在两个链轮213上，一端穿过上层架204-1后连接在内框架的顶部，另一端依次穿过第一导压板201和上层架204-1后连接在施力杆212的上端，施力杆212的下端连接在第二导压板203上，用于调节载荷的大小；导向轴顶板205的两端分别连接在两根导向轴206的上端；轮胎支架207的上端固定在下层架204-2的底面一侧；轮胎中心轴208的中部固定在飞机轮胎4的中心孔内，两端以转动的方式安装在轮胎支架207的下端；

驱动机构3包括驱动电机31、电机安装板32、第一联轴器33和第二联轴器34；驱动电机31通过电机安装板32连接在第二导压板23的底面上，输出轴水平延伸并通过第一联轴器33与轮胎中心轴208的一端相连，轮胎中心轴208的另一端连接第二联轴器34；

工作平台6包括基座601、支撑杆602、转盘603、承重钢板604、支撑平板605、轴承606、脚轮607、支撑架608、轴承支座609、转盘中心轴610、内挡板611和外挡板612；基座601分别通过位于底面角部的脚轮607和支撑架608设置在位于径向加载机构2及驱动机构3下方的地面上；支撑平板605水平安装在基座601的顶面上，表面中部安装有一个轴套，外侧部位间隔安装有多个呈环状的轴承支座609；每个轴承支座609上安装一个轴承606；转盘603呈环状，水平设置，并且内外侧边缘上分别安装内挡板611和外挡板612，飞机轮胎4的下端依靠飞机轮胎4自身、驱动电机31以及配重块202的重量接触在转盘603的表面；承重钢板604也呈环状；多根支撑杆602的中部交叉设置；转盘603、多根支撑杆602和承重钢板604从上至下叠置在一起，并且边缘部位相互连接固定，承重钢板604的底面同时接触在多个轴承606上；转盘中心轴610的上端固定在多根支撑杆602的交叉部位，下端抵在支撑平板605上的轴套内；

温度控制机构7包括制冷机71、保温隔板72、保温玻璃板73和冷媒管74；制冷机71固定在基座601的侧面上；冷媒管74铺设在支撑平板605上，并且与制冷机71相连接；保温隔板72的下端固定在基座601的上端四周边缘；多块保温玻璃板73以可拆卸的方式安装在保温隔板72的上端口处，由此将基座601上的部件封闭起来，并且留有一个用于穿过飞机轮胎4的开口；

圆盘扭矩传感器5安装在第二联轴器34上，用于测量飞机轮胎4在工作情况下的速度和扭矩；速度位移传感器8安装在转盘中心轴610的中部，用于测量转盘603的转速和位移；并且圆盘扭矩传感器5和速度位移传感器8均通过数据采集系统与计算机电连接。

所述的驱动电机31采用设有转速调节窗口的调速电机。

所述的内挡板611的内侧面上设有刻度，用于测量转盘603上污染物的厚度。

现将本发明提供的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置的工作原理阐述如下；

当需要进行机场污染跑道摩擦特性试验时，首先由试验人员在转盘603的表面放入一些污染物，可利用内挡板611上的刻度来控制和测量污染物的厚度，然后盖好保温玻璃板73；

根据试验要求的载荷大小在配重安装架210的内框架内添加所需数量的配重块202，由此依靠飞机轮胎4自身、驱动电机31以及配重块202的重量实现对飞机轮胎4的垂直加载；如果需要较大的载荷，添加的配重块202数量少一些，否则多一些；

启动驱动电机31并通过其上的转速调节窗口调节到所需转速，驱动电机31将带动飞机轮胎4及圆盘扭矩传感器5一起转动，飞机轮胎4再带动转盘603及与转盘603相连的部件通过轴承606一起旋转，在此过程中，圆盘扭矩传感器5和速度位移传感器8将分别检测飞机轮胎4在工作情况下的速度和扭矩以及转盘603的转速和位移，然后通过数据采集系统将检测数据传送给计算机。当飞机轮胎4进行转动时，利用制冷机71将冷媒通过冷媒管74提供给由保温隔板72和保温玻璃板73围成的封闭空间，由此对该空间进行制冷，可根据试验要求设定不同的试验温度，以保证转盘603上的污染物不融化，当试验结束后，打开保温玻璃板73并清理转盘603上的污染物，使转盘603恢复干燥状态，再进行下一组实验。如果需要的话，在配重安装架210的内框架内多加些配重块202，由此将飞机轮胎4抬离转盘603，以便清理。

最后根据飞机轮胎4在工作情况下的速度和扭矩以及转盘603的转速和位移计算出机轮-污染跑道的摩擦系数和滑移率。

Claims (3)

1.一种测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置，其特征在于：所述的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置包括基架(1)、径向加载机构(2)、驱动机构(3)、飞机轮胎(4)、圆盘扭矩传感器(5)、工作平台(6)、温度控制机构(7)和速度位移传感器(8)；其中，所述的基架(1)为桌式框架结构，下端固定在地面上；

径向加载机构(2)包括第一导压板(201)、配重块(202)、第二导压板(203)、横向移栽架(204)、导向轴顶板(205)、导向轴(206)、轮胎支架(207)、轮胎中心轴(208)、导向轴套(209)、配重安装架(210)、链条(211)、施力杆(212)和链轮(213)；横向移栽架(204)由上层架(204-1)和下层架(204-2)构成；上层架(204-1)的两侧底面安装在基架(1)上端的两个相对边框上，两侧部位分别设有一个导向轴套(209)；两根导向轴(206)的下端分别固定在下层架(204-2)的顶面两侧部位，上部分别贯穿设置在一个导向轴套(209)的中心孔内，由此将上层架(204-1)和下层架(204-2)相互连接；第一导压板(201)和第二导压板(203)分别固定在上层架(204-1)和下层架(204-2)的顶面中部；配重安装架(210)包括内框架和外框架，外框架为U形结构，两个上端固定在上层架(204-1)的一端底面上位于基架(1)外侧的部位，并且两个侧框条的内侧面上设有垂直滑道；内框架为矩形结构，并且两个侧框条的外侧面上设有与外框架上垂直滑道相配合的滑轨，内部用于放置配重块(202)；至少两个链轮(213)分别安装在第一导压板(201)和上层架(204-1)顶面上位于配重安装架(210)上侧的部位；链条(211)为倒U形结构，中部套在两个链轮(213)上，一端穿过上层架(204-1)后连接在内框架的顶部，另一端依次穿过第一导压板(201)和上层架(204-1)后连接在施力杆(212)的上端，施力杆(212)的下端连接在第二导压板(203)上，用于调节载荷的大小；导向轴顶板(205)的两端分别连接在两根导向轴(206)的上端；轮胎支架(207)的上端固定在下层架(204-2)的底面一侧；轮胎中心轴(208)的中部固定在飞机轮胎(4)的中心孔内，两端以转动的方式安装在轮胎支架(207)的下端；

驱动机构(3)包括驱动电机(31)、电机安装板(32)、第一联轴器(33)和第二联轴器(34)；驱动电机(31)通过电机安装板(32)连接在第二导压板(23)的底面上，输出轴水平延伸并通过第一联轴器(33)与轮胎中心轴(208)的一端相连，轮胎中心轴(208)的另一端连接第二联轴器(34)；

工作平台(6)包括基座(601)、支撑杆(602)、转盘(603)、承重钢板(604)、支撑平板(605)、轴承(606)、脚轮(607)、支撑架(608)、轴承支座(609)、转盘中心轴(610)、内挡板(611)和外挡板(612)；基座(601)分别通过位于底面角部的脚轮(607)和支撑架(608)设置在位于径向加载机构(2)及驱动机构(3)下方的地面上；支撑平板(605)水平安装在基座(601)的顶面上，表面中部安装有一个轴套，外侧部位间隔安装有多个呈环状的轴承支座(609)；每个轴承支座(609)上安装一个轴承(606)；转盘(603)呈环状，水平设置，并且内外侧边缘上分别安装内挡板(611)和外挡板(612)，飞机轮胎(4)的下端依靠飞机轮胎(4)自身、驱动电机(31)以及配重块(202)的重量接触在转盘(603)的表面；承重钢板(604)也呈环状；多根支撑杆(602)的中部交叉设置；转盘(603)、多根支撑杆(602)和承重钢板(604)从上至下叠置在一起，并且边缘部位相互连接固定，承重钢板(604)的底面同时接触在多个轴承(606)上；转盘中心轴(610)的上端固定在多根支撑杆(602)的交叉部位，下端抵在支撑平板(605)上的轴套内；

温度控制机构(7)包括制冷机(71)、保温隔板(72)、保温玻璃板(73)和冷媒管(74)；制冷机(71)固定在基座(601)的侧面上；冷媒管(74)铺设在支撑平板(605)上，并且与制冷机(71)相连接；保温隔板(72)的下端固定在基座(601)的上端四周边缘；多块保温玻璃板(73)以可拆卸的方式安装在保温隔板(72)的上端口处，由此将基座(601)上的部件封闭起来，并且留有一个用于穿过飞机轮胎(4)的开口；

圆盘扭矩传感器(5)安装在第二联轴器(34)上，用于测量飞机轮胎(4)在工作情况下的速度和扭矩；速度位移传感器(8)安装在转盘中心轴(610)的中部，用于测量转盘(603)的转速和位移；并且圆盘扭矩传感器(5)和速度位移传感器(8)均通过数据采集系统与计算机电连接。

2.根据权利要求1所述的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置，其特征在于：所述的驱动电机(31)采用设有转速调节窗口的调速电机。

3.根据权利要求1所述的测量机场污染跑道摩擦特性的试验装置，其特征在于：所述的内挡板(611)的内侧面上设有刻度，用于测量转盘(603)上污染物的厚度。

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