CN114162345A - 一种旋翼桨毂轴颈测试系统及方法 - Google Patents

一种旋翼桨毂轴颈测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋翼桨毂轴颈测试系统及方法，包括被测试件试验台架(1)，被测试件试验台架(1)分别连接有液压控制模块(2)和操作控制监控模块(3)；所述被测试件试验台架(1)包括试验台架底座(4)，试验台架底座(4)上设有上下限动驱动机构(5)，上下限动驱动机构(5)侧面设有变距驱动机构(6)，变距驱动机构(6)和上下限动驱动机构(5)之间设有液压加载油缸(7)，变距驱动机构(6)侧面的下方设有前后摆动机构(8)，变距驱动机构(6)两端还设有弹簧机构(9)；被测试件(10)位于变距驱动机构(6)和上下限动驱动机构(5)之间。本发明具有能够有效减少试验成本以及能够完全模拟空中负载情况的特点。

Description

一种旋翼桨毂轴颈测试系统及方法
技术领域
本发明涉及一种旋翼桨毂轴颈，特别是一种旋翼桨毂轴颈测试系统及方法。
背景技术
旋翼桨毂轴颈主要功能是与主浆毂向铰轴套一起组成轴向铰组件，传递由旋翼桨叶产生的气动力，并允许桨叶在操纵系统的控制下实现对主桨叶的变距运动，该结构要承受较大的脉动负载，现阶段旋翼桨毂轴颈维修工艺主要是参照国外相关规定，寿命考核也是根据国外的经验，因为没有的对应测试系统对整个维修完成后的产品进行寿命考核和验证，导致整机维修成本过高。目前可以通过装在主机上进行地面测试旋翼桨毂轴颈的各项考核，但存在两大不足:一是主机发动机开机成本高；二是无法完全模拟在空中的负载情况。因此，现有的技术存在着试验成本较高以及无法完全模拟空中负载情况的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种旋翼桨毂轴颈测试系统及方法。本发明具有能够有效减少试验成本以及能够完全模拟空中负载情况的特点。
本发明的技术方案：一种旋翼桨毂轴颈测试系统，包括被测试件试验台架，被测试件试验台架分别连接有液压控制模块和操作控制监控模块；所述被测试件试验台架包括试验台架底座，试验台架底座上设有上下限动驱动机构，上下限动驱动机构侧面设有变距驱动机构，变距驱动机构和上下限动驱动机构之间设有液压加载油缸，变距驱动机构侧面的下方设有前后摆动机构，变距驱动机构两端还设有弹簧机构；被测试件位于变距驱动机构和上下限动驱动机构之间。
前述的一种旋翼桨毂轴颈测试系统中，所述液压加载油缸与液压控制模块相连；所述液压控制模块包括依次连接的交流电机、定量泵，定量泵出口与液压加载油缸相连，定量泵出口与液压加载油缸之间并联有调压阀组和控制阀组；
所述调压阀组包括并联的比例溢流阀和直动式溢流阀；所述控制阀组包括蓄能器、压力表、压力变送器和两个三位四通Y型机能的电磁换向阀。
前述的一种旋翼桨毂轴颈测试系统中，所述上下限动驱动机构包括上下限动机构底座，上下限动机构底座上方设有轴承座，轴承座一侧设有从动旋转半轴，轴承座另一侧设有主动旋转半轴，主动旋转半轴经第一联轴器和第一减速机连接有上下驱动伺服电机，上下驱动伺服电机固定于L型支座；所述轴承座中部的上下两侧还设有油缸固定架。
前述的一种旋翼桨毂轴颈测试系统中，所述前后摆动机构包括变频电机，变频电机输出端设有第二联轴器和第二减速机，第二减速机上方设有旋转盘连杆，旋转盘连杆上方设有与重载滑轨相配合的重载滑块，重载滑块上方设有前后摆动旋转支座。
前述的一种旋翼桨毂轴颈测试系统中，所述变距驱动机构包括固定于前后摆动旋转支座上的支座，支座一侧设有第三减速机，第三减速机连接有变距驱动伺服电机，支座另一侧设有梳型工装；所述支座侧面的上下两端设有油缸支撑架；支座两端设有弹簧安装架。
一种旋翼桨毂轴颈测试方法，通过液压控制模块对被测试件进行轴向静压加载，通过上下限动驱动机构对被测试件水平销进行正负向旋转，通过变距驱动机构对被测试件前支臂进行旋转，前后摆动机构带动被测试件前后高频摆动，完成对被测试件的轴向大载荷、上下限动高频动作、变距驱动高频动作、前后高频摆动工况的验证测试。
前述的一种旋翼桨毂轴颈测试方法中，通过弹簧系统吸收和释放高频摆动产生的惯性负载，将前后摆动动能转化成弹性势能，同时又释放弹性势能为前后摆动动能，降低前后摆动机构的功率。
与现有技术相比，本发明由试验台架底座、上下限动驱动机构、变距驱动机构、液压加载油缸、前后摆动机构和弹簧机构组成，来模拟旋翼桨毂轴颈轴向大载荷、上下限动高频动作、变距驱动高频动作、前后高频摆动工况的验证测试需求，从而能够完全模拟各种空中负载情况，而且也不需要在通过开动主机发动机来进行测试，有效减少试验成本。具体的：
1)本发明的液压控制模块采用交流电机作为动力源驱动液压定量泵旋转，液压定量泵输出液压油供给液压油缸，液压油缸对被试件进行轴向静压加载；通过比例溢流阀调节加载力的大小，以满足被试件的加载需求。
2)上下限动驱动机构通过伺服电机加高精密减速机驱动被测试件使水平销高频正负向按一定角度旋转，满足上下限动的试验需求。
3)变距驱动机构通过伺服电机加高精密减速机驱动被试件前支臂高频正负向按一定角度旋转，满足变距驱动的试验需求。
4)前后摆动机构采用变频电机通过联轴器驱动重载减速机旋转，加速机带动旋转连接盘旋转，旋转连接盘的旋转最终转化成被件的前后高频摆动运动，满足前后摆动的试验需求。
5)弹簧系统通过吸收和释放高频摆动产生的惯性负载，不停的把前后摆动动能转化成弹性势能，同时又释放弹性势能为前后摆动动能，能使变频电机驱动功率大幅度下降。
综上所述，本发明具有能够有效减少试验成本以及能够完全模拟空中负载情况的特点。
附图说明
图1是本发明的布局图；
图2是液压控制模块的原理图；
图3是被测试件试验台架的结构视图；
图4是上下限动驱动机构的结构视图；
图5是变距驱动机构的结构视图；
图6是前后摆动机构的结构视图。
附图中的标记为：1-被测试件试验台架，2-液压控制模块，3操作控制监控模块，4-试验台架底座，5-上下限动驱动机构，6-变距驱动机构，7-液压加载油缸，8-前后摆动机构，9-弹簧机构，10-被测试件，201-交流电机，202-定量泵，203-调压阀组，204-控制阀组，2031-比例溢流阀，2032-直动式溢流阀，2041-蓄能器，2042-压力表，2043-压力变送器，2044-电磁换向阀，501-上下限动机构底座，502-轴承座，503-从动旋转半轴，504-主动旋转半轴，505-第一联轴器，506-第一减速机，507-上下驱动伺服电机，508-L型支座，509-油缸固定架，801-变频电机，802-第二联轴器，803-第二减速机，804-旋转盘连杆，805-重载滑轨，806-重载滑块，807-前后摆动旋转支座，601-支座，602-第三减速机，603-变距驱动伺服电机，604-梳型工装，605-油缸支撑架，606-弹簧安装架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种旋翼桨毂轴颈测试系统，构成如图1至图6所示，包括被测试件试验台架1，被测试件试验台架1分别连接有液压控制模块2和操作控制监控模块3；所述被测试件试验台架1包括试验台架底座4，试验台架底座4上设有上下限动驱动机构5，上下限动驱动机构5侧面设有变距驱动机构6，变距驱动机构6和上下限动驱动机构5之间设有液压加载油缸7，变距驱动机构6侧面的下方设有前后摆动机构8，变距驱动机构6两端还设有弹簧机构9；被测试件10位于变距驱动机构6和上下限动驱动机构5之间。
所述液压加载油缸7与液压控制模块2相连；所述液压控制模块2包括依次连接的交流电机201、定量泵202，定量泵202出口与液压加载油缸7相连，定量泵202出口与液压加载油缸7之间并联有调压阀组203和控制阀组204；
所述调压阀组203包括并联的比例溢流阀2031和直动式溢流阀2032；所述控制阀组204包括蓄能器2041、压力表2042、压力变送器2043和两个三位四通Y型机能的电磁换向阀2044。
所述上下限动驱动机构5包括上下限动机构底座501，上下限动机构底座501上方设有轴承座502，轴承座502一侧设有从动旋转半轴503，轴承座502另一侧设有主动旋转半轴504，主动旋转半轴504经第一联轴器505和第一减速机506连接有上下驱动伺服电机507，上下驱动伺服电机507固定于L型支座508；所述轴承座502中部的上下两侧还设有油缸固定架509。
所述前后摆动机构8包括变频电机801，变频电机801输出端设有第二联轴器802和第二减速机803，第二减速机803上方设有旋转盘连杆804，旋转盘连杆804上方设有与重载滑轨805相配合的重载滑块806，重载滑块806上方设有前后摆动旋转支座807。
所述变距驱动机构6包括固定于前后摆动旋转支座807上的支座601，支座601一侧设有第三减速机602，第三减速机602连接有变距驱动伺服电机603，支座601另一侧设有梳型工装604；所述支座601侧面的上下两端设有油缸支撑架605；支座601两端设有弹簧安装架606。
一种旋翼桨毂轴颈测试方法，通过液压控制模块对被测试件进行轴向静压加载，通过上下限动驱动机构对被测试件水平销进行正负向旋转，通过变距驱动机构对被测试件前支臂进行旋转，前后摆动机构带动被测试件前后高频摆动，完成对被测试件的轴向大载荷、上下限动高频动作、变距驱动高频动作、前后高频摆动工况的验证测试。
通过弹簧系统吸收和释放高频摆动产生的惯性负载，将前后摆动动能转化成弹性势能，同时又释放弹性势能为前后摆动动能，降低前后摆动机构的功率。
重载滑轨独立设置在试验台架底座上。
旋翼桨毂轴颈测试系统的液压控制模块由交流电机驱动液压定量泵通过单向阀并联一个溢流阀作为安全阀，同时并联一个比例溢流阀作为加载阀；定量泵直接和交流电机通过联轴器连接，为液压加载油缸提供液压油源，两根液压油缸连接在被试件承载工装上，两根液压缸提供相等的静压力。
试验台架的运动部件采用高强度钢，其目的是降低质量和运动惯量。
定量泵出口并联调压阀组，调压阀组包含一个比例溢流阀和一个直动式溢流阀，集成于调压阀块上，直动式溢流阀用于限制系统的最高压力，整个系统的调压主要是通过比例溢流阀，比例溢流阀的调节压力对应控制系统相应的电信号。
控制阀组集成了两个三位四通Y型机能的电磁换向阀、一个蓄能器、一个压力表、一个压力变送器，当需要加载时电磁换向阀将油路切换到液压油缸的无杆腔通油，更换被测试件时，比例溢流阀先卸荷，通过电磁换向阀正反向切换使被测试件不受力，可以轻易的把被测试件从试验台架上拆卸下来。
用两台电磁换向阀分别连接两根不同的液压加载油缸，目的是在安装被试件承载工装时，微动调节液压加载油缸的伸出长度，提高安装效率。
上下限动驱动机构是由小惯量伺服电机(上下驱动伺服电机)和高精密减速机(第一减速机)通过L型支座支撑，第一联轴器连接旋转半轴和高精密减速机，实现高频正负角度旋转(使水平销高频正负向按一定角度旋转)，其实现难度是旋转半轴惯量对小惯量伺服电机和高精密减速机的影响，因为旋转半轴要承受几十吨的载荷，在保证强度的情况下选用高强度钢来制造，轴承座的轴承也要选用能承受大径向载荷的轴承。
变距驱动机构，是由小惯量伺服电机(变距驱动伺服电机)加高精密减速机(第三减速机)通过梳型工装连接到被测试件，驱动被测试件的前支臂实现高频正负角度旋转，其中梳型工装的旋转部件采用高强度钢设计，以便于减重，从而减少旋转惯量。
前后摆动机构的变频电机通过联轴器(第二联轴器)驱动重载减速机(第二减速机)按照一定转速旋转，旋转盘连杆与重载减速机输出轴连接，旋转盘连杆旋转使重载阀块在重载滑轨上直线运动，从而带动前后摆动旋转支座以一定轴心前后摆动，摆动的动作有一定的频率要求，因为摆动件要承受的几十吨的轴向负载，前后摆动旋转支座加上被试件前支臂等工装的质量和惯量会带来很大的惯性负载。
弹簧机构吸收和释放前后摆动机构高频摆动产生的惯性负载，不停的把前后摆动动能转化成弹性势能，同时又释放弹性势能为前后摆动动能，因此可以大幅降低变频电机的输入功率，其减少的功率约为不使用弹簧机构输入功率的80％。
操作控制监控模块对整个系统进行控制和对试验参数进行监控。

Claims (7)

1.一种旋翼桨毂轴颈测试系统，其特征在于：包括被测试件试验台架(1)，被测试件试验台架(1)分别连接有液压控制模块(2)和操作控制监控模块(3)；所述被测试件试验台架(1)包括试验台架底座(4)，试验台架底座(4)上设有上下限动驱动机构(5)，上下限动驱动机构(5)侧面设有变距驱动机构(6)，变距驱动机构(6)和上下限动驱动机构(5)之间设有液压加载油缸(7)，变距驱动机构(6)侧面的下方设有前后摆动机构(8)，变距驱动机构(6)两端还设有弹簧机构(9)；被测试件(10)位于变距驱动机构(6)和上下限动驱动机构(5)之间。
2.根据权利要求1所述的一种旋翼桨毂轴颈测试系统，其特征在于：所述液压加载油缸(7)与液压控制模块(2)相连；所述液压控制模块(2)包括依次连接的交流电机(201)、定量泵(202)，定量泵(202)出口与液压加载油缸(7)相连，定量泵(202)出口与液压加载油缸(7)之间并联有调压阀组(203)和控制阀组(204)；
所述调压阀组(203)包括并联的比例溢流阀(2031)和直动式溢流阀(2032)；所述控制阀组(204)包括蓄能器(2041)、压力表(2042)、压力变送器(2043)和两个三位四通Y型机能的电磁换向阀(2044)。
3.根据权利要求1所述的一种旋翼桨毂轴颈测试系统，其特征在于：所述上下限动驱动机构(5)包括上下限动机构底座(501)，上下限动机构底座(501)上方设有轴承座(502)，轴承座(502)一侧设有从动旋转半轴(503)，轴承座(502)另一侧设有主动旋转半轴(504)，主动旋转半轴(504)经第一联轴器(505)和第一减速机(506)连接有上下驱动伺服电机(507)，上下驱动伺服电机(507)固定于L型支座(508)；所述轴承座(502)中部的上下两侧还设有油缸固定架(509)。
4.根据权利要求1所述的一种旋翼桨毂轴颈测试系统，其特征在于：所述前后摆动机构(8)包括变频电机(801)，变频电机(801)输出端设有第二联轴器(802)和第二减速机(803)，第二减速机(803)上方设有旋转盘连杆(804)，旋转盘连杆(804)上方设有与重载滑轨(805)相配合的重载滑块(806)，重载滑块(806)上方设有前后摆动旋转支座(807)。
5.根据权利要求4所述的一种旋翼桨毂轴颈测试系统，其特征在于：所述变距驱动机构(6)包括固定于前后摆动旋转支座(807)上的支座(601)，支座(601)一侧设有第三减速机(602)，第三减速机(602)连接有变距驱动伺服电机(603)，支座(601)另一侧设有梳型工装(604)；所述支座(601)侧面的上下两端设有油缸支撑架(605)；支座(601)两端设有弹簧安装架(606)。
6.应用权利要求1至5中所述的一种旋翼桨毂轴颈测试系统的方法，其特征在于：通过液压控制模块对被测试件进行轴向静压加载，通过上下限动驱动机构对被测试件水平销进行正负向旋转，通过变距驱动机构对被测试件前支臂进行旋转，前后摆动机构带动被测试件前后高频摆动，完成对被测试件的轴向大载荷、上下限动高频动作、变距驱动高频动作、前后高频摆动工况的验证测试。
7.根据权利要求6所述的一种旋翼桨毂轴颈测试方法，其特征在于：通过弹簧系统吸收和释放高频摆动产生的惯性负载，将前后摆动动能转化成弹性势能，同时又释放弹性势能为前后摆动动能，降低前后摆动机构的功率。
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