CN1818600A - 直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机。在支承框架(2)的圆弧形框架上固联着一个外圆弧△形导轨(22)和一个内圆弧△形导轨(23)，支承框架(2)上还固联着框架短轴(16)，在框架短轴(16)上固联着轴(15，17)。在轴(15)、(17)上安装直升机旋翼水平铰轴承(14)，小框架(24)的轴承孔套在轴承(14)上；小框架(24)上通过球铰分别连接两个加载液压缸(3，5)，加载液压缸(3)通过一个球铰与框架(2)相连，加载液压缸(5)通过球铰与H型框架(1)相连。这种疲劳试验机能够在旋翼水平铰轴承疲劳实验中通过各种加载方式真实模拟旋翼轴向铰轴承的工作载荷和旋翼的真实角速度、角加速度等参数，从而代替疲劳试验中的直升机旋翼，该发明在保证旋翼轴向铰轴承疲劳试验真实、可靠的前提下，大大的减少旋翼轴向铰轴承疲劳试验的成本。

Description

直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机

技术领域

本发明涉及一种直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机。

背景技术

直升机是旋翼飞行器的一种，是以旋翼作为其主要升力来源的垂直起落机。直升机飞行所需的力是靠旋翼旋转产生的，旋翼轴接近于铅垂，产生向上的拉力以克服直升机重量；同时，旋翼又可通过操纵机构操纵，产生向前、向后、向左、向右的水平分力，因此，直升机能垂直起落、空中悬停、向前后左右各个方向飞行。

可见旋翼系统是直升机最重要的部件之一，旋翼系统性能的优劣对直升机的飞行安全性、机动性、可靠性和服役期的长短均有决定性的影响。旋翼上承受最大交变应力的部位是旋翼的根部，此处也是应力集中最严重的部位。为了减小旋翼根部的应力集中，以提高旋翼的疲劳寿命，一般直升机旋翼根部都设计有三个铰链：即轴向铰、水平铰、垂直铰，多数直升机的这三个铰链都采用滚动轴承，这些轴承均承受很大的交变载荷，并且各轴承都不是整周旋转，而是作高频小角度往复摆动，其受力、工况、润滑等条件很差。其中水平铰轴承是旋翼系统中最主要的支承零件之一。故旋翼水平铰轴承疲劳寿命的科学准确的评价对直升机旋翼系统以及整个直升机的设计、使用、保养等均有重要影响，而旋翼水平铰轴承的疲劳寿命的科学准确评价的基础是进行大量的疲劳试验。

过去直升机旋翼水平铰轴承的疲劳实验多采用将旋翼水平铰轴承直接安装在旋翼系统中，并使旋翼系统按照接近真实的直升机飞行过程，作各种角速度、角加速度下的旋转运动。为了能准确评价旋翼水平铰轴承的疲劳寿命，疲劳实验的抽样样本要足够大，即进行疲劳试验的水平铰轴承的组数必须足够多，进行旋翼水平铰轴承疲劳实验使用的旋翼就不得不在交变载荷的作用下长期工作；而旋翼水平铰轴承疲劳实验使用的旋翼必须是直升机的真实旋翼，才能使旋翼水平铰轴承的实验载荷接近工作过程中的真实载荷，而直升机旋翼的疲劳寿命是一定的，故在实验过程中经常发生旋翼本身疲劳破坏的现象，必须经常更换。由于旋翼的制造成本很高，这就使得旋翼水平铰轴承疲劳试验得成本太大。同时由于直升机旋翼的直径尺寸一般都在20米到40米之间，故旋翼水平角轴承疲劳试验所需占用的实验场地很大。另外由于直升机旋翼的转动惯量很大，故使其加减速旋转所需的起动和制动力矩也很大，必须使用大功率电机驱动，因此旋翼水平铰轴承疲劳实验的能量消耗也很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机，该疲劳试验机能够在旋翼水平铰轴承疲劳实验中通过各种加载方式真实模拟旋翼轴向铰轴承的工作载荷和旋翼的真实角速度、角加速度等参数，从而代替疲劳试验中的直升机旋翼，就能在保证旋翼轴向铰轴承疲劳试验真实、可靠的前提下，极大的减少旋翼轴向铰轴承疲劳试验的成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：支承框架的圆弧形框架上固联着一个外圆弧△形导轨和一个内圆弧△形导轨，支承框架上还固联着框架短轴，在框架短轴上固联着轴。在轴上安装直升机旋翼水平铰轴承，小框架的轴承孔套在轴承上；小框架上通过球铰分别连接两个加载液压缸，一个加载液压缸通过一个球铰与框架相连，另一个加载液压缸通过球铰与H型框架相连。H型框架上固联四个短轴，每个短轴上各有一个带有V型槽的轮子，每个轮子的V型槽均与支承框架的圆弧形框架上固联的圆弧△形导轨接触，而将H型框架支承在框架上，并且H型框架可沿框架的圆弧形轨道往复运动。在小框架上固联着两个导向杆，导向杆分别与H形框架上的两个导向孔配合，使H框架和小框架能相对移动，但不能相对转动；H形框架与连杆之间通过铰链连接，连杆通过铰链与带螺母的滑块连接，滑块可在框架的导槽内作往复直线运动，伺服电机的输出轴与丝杠固联；伺服电机通过丝杠、连杆、H形框架、导杆使旋翼水平铰轴承产生高频往复摆动。

附图说明

图1为直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机结构示意图；

图2为直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机的A-A剖视图；

图3为直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机的B-B剖视图。

在图1中，1.H型框架，2.支承框架，3.加载液压缸，4.导向杆，5.加载液压缸，6.导向杆，7.导槽，8.连杆，9.滑块，10.丝杠，11.伺服电机，12.短轴，13.短轴，15.轴，16.框架短轴，17.轴，18.轮子，19.短轴，20.短轴，21.轮子，22.外圆弧△形导轨，23.内圆弧△形导轨，24.小框架，25.轮子，26.轮子，

具体实施方式

图1是本发明公开的一个实施例，在支承框架2的圆弧形框架上固联着一个外圆弧△形导轨22和一个内圆弧△形导轨23，支承框架2上还固联着框架短轴16，在框架短轴16上固联着轴15、17。在轴15、17上安装直升机旋翼水平铰轴承14，小框架24的轴承孔套在轴承14上。小框架24上通过球铰分别连接两个加载液压缸3、5，加载液压缸3通过一个球铰与框架2相连，加载液压缸5通过球铰与H型框架1相连。H型框架1上固联四个短轴12、13、19、20，每个短轴上各有一个带有V型槽的轮子18、21、25、26，每个轮子的V型槽均与框架2上固联的圆弧△形导轨接触，而将H型框架1支承在框架2上，轮子25、26的中心距可调；轮子18、21的中心距亦可调，通过是个轮子18、21、25、26与框架2上固联的圆弧△形导轨之间的间隙调整，使H型框架1可沿框架2的圆弧形轨道往复运动，但两者之间不会发生相对晃动。在小框架24上还固联着两个导向杆4、6，导向杆4、6分别与H形框架1上的两个导向孔以间隙配合的方式安装在一起，使H框架1和小框架24能相对移动，但不能相对转动。H形框架1与连杆8之间通过铰链连接，连杆8通过铰链与带螺母的滑块9连接，滑块9可在支承框架2的导槽7内作往复直线运动，伺服电机11的输出轴与丝杠10固联。

科学准确的评价旋翼轴向铰轴承的疲劳寿命，首先必须保证进行旋翼水平铰轴承疲劳试验时的工况、运动、载荷、润滑等条件与该轴承在工作时的真实情况相吻合。在直升机飞行过程中，需要通过操纵机构操纵，使旋翼产生相对直升机机身的向前、向后、向左、向右的倾斜，以使旋翼产生向前、向后、向左、向右的水平分力，从而使直升机向前、向后、向左、向右飞行。由于旋翼是一个刚度很低、长度很大的梁，再加上风速的变化，在旋翼相对直升机机身的倾斜角的调整过程中必然发生旋翼在挥舞面内(旋翼对称中心线与旋翼驱动轴构成的平面)的高频振动，旋翼在挥舞面内振动一次，旋翼水平铰轴承就往复摆动一次，即旋翼水平铰轴承在直升机飞行过程中，频繁的进行高频小角度往复摆动。旋翼水平铰轴承的受力情况是：1、承受旋翼在不同转速下的离心力；2、阻尼器产生的拉力。

在本发明中，伺服电机11通过丝杠10、连杆8、H形框架1、导杆4、6使旋翼水平铰轴承4产生高频往复摆动，此摆动的频率、幅值、速度、加速度可通过伺服电机的控制模拟旋翼水平铰轴承的真实参数。加载液压缸5给旋翼水平铰轴承4施加的拉力通过液压系统的控制能准确模拟旋翼高速旋转产生的离心拉力。加载液压缸3的安装位置和拉力大小刚好与旋翼上安装的阻尼器的相应参数相同。

Claims (4)

1.一种直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机，包括加载液压缸(3，5)、轴(15，17)、短轴(12，13，19，20)和轮子(18，21，25，26)，其特征是：在支承框架(2)的圆弧形框架上固联着一个外圆弧△形导轨(22)和一个内圆弧△形导轨(23)，支承框架(2)上还固联着框架短轴(16)，在框架短轴(16)上固联着轴(15，17)。在轴(15)、(17)上安装直升机旋翼水平铰轴承(14)，小框架(24)的轴承孔套在轴承(14)上；小框架(24)上通过球铰分别连接两个加载液压缸(3，5)，加载液压缸(3)通过一个球铰与框架(2)相连，加载液压缸(5)通过球铰与H型框架(1)相连。

2.根据权利要求1所述的直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机，其特征是：H型框架(1)上固联四个短轴(12，13，19，20)，每个短轴上各有一个带有V型槽的轮子(18，21，25，26)，每个轮子的V型槽均与支承框架(2)的圆弧形框架上固联的圆弧△形导轨接触，而将H型框架(1)支承在框架(2)上，并且H型框架(1)可沿框架(2)的圆弧形轨道往复运动。

3.根据权利要求1或2所述的直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机，其特征是：在小框架(24)上还固联着两个导向杆(4，6)，导向杆(4，6)分别与H形框架(1)上的两个导向孔配合。

4.根据权利要求3所述的直升机旋翼水平铰轴承疲劳试验机，其特征是：H形框架(1)与连杆(8)之间通过铰链连接，连杆(8)通过铰链与带螺母的滑块(9)连接，带螺母的滑块(9)与丝杠(10)相配合，伺服电机(11)的输出轴与丝杠(10)固联。

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