专利名称：一种起落架收放试验加载装置及方法
技术领域：
本发明涉及航空结构强度试验领域，具体是ー种起落架收放试验加载装置及方法。
背景技术：
起落架收放试验的目的在于考察在收放载荷作用下的收放功能及各部位的磨损情況。其难点在于收放载荷的施加及控制。在起落架收和放的过程中，其所受的收放载荷对旋转轴的カ矩随收起角度不断变化，形成两条カ矩曲线。如何在起落架收放的过程中来模拟这两条カ矩曲线的施加？在以往国内的收放试验中，主要有以下两种方法。第一是采用施加配重块分级加载的方法，即在保证旋转轴的カ矩不变时，载荷允许用合力代替，按此原则将载荷谱进行工程简化后，在保证旋转轴的カ矩的前提下，用钢索悬挂配重经滑轮转向来施加载荷，载荷合力施加在假轮上。由于主起落架收放速度较快，在主起落架收上和放下位置吋，配重对其存在较大的冲击载荷，因此试验的误差较大，收放载荷不能准确施加。第二是采用设计专用的变カ加载机构的方法来施加。该方法设计了两加载盘在ー起，其中ー个为圆盘，另ー个为凸轮盘，其中圆盘悬挂重物，提供恒定カ矩，通过变化凸轮半径来得到实时变化曲线。该方法没有从根本上解决收放载荷施加不受控制的难题，其加载精度完全依赖于机械加工的精度，因此该方法的试验成本较高，且载荷误差较大，不具有推广性。在上述两种方法中，载荷的施加均不受控，因此载荷误差较大，不能完全实现试验考察的目的。
发明内容
发明目的为克服配重块分级加载方法和变カ加载机构方法载荷误差大的不足，本发明提出了一种起落架收放试验加载装置及方法。技术方案一种起落架收放试验加载装置，包括侧向立柱、连接在侧向立柱上的加载作动筒、与加载作动筒连接的变速装置、连接到变速装置的钢索，钢索经过转向滑轮与力传感器连接，カ传感器与试验件连接，加载作动筒包括液压电磁阀。所述变速装置包括机架、通过轴承座安装在机架上的齿轮、与齿轮同轴固定的飞轮，与齿轮啮合的齿条，所述齿条与加载作动筒连接，在齿条滑轨内运动；所述钢索通过设置在飞轮上的连接孔实现与飞轮的连接，作动筒带动齿条运动，齿条通过齿轮带动飞轮转动，飞轮带动钢索运动。所述变速装置还包括限位滑轮，所述限位滑轮设置在机架上，与飞轮相切。一种起落架收放试验加载方法，利用到上述的试验加载装置，包括确定加载方案的步骤试验任务书给出的MatPMlfePR与0均存在一一对应的关系，即
M放下=M放下(0 )M收上=M收上(0)R = R(S)其中0—起落架转角R—收放作动筒行程Mmt—起落架放下时收放载荷对旋转轴的カ矩Mlfei—起落架收上时收放载荷对旋转轴的カ矩需将M放下和M收上处理为可施加的载荷F放下和F收上；由上述关系可知F放下和F收上与R之间存在对应的关系，即F放下= F 放下(R)F收上=F收上(R)试验时将ー个位移传感器固定在收放作动筒上用来测量收放作动筒行程R，将上述关系输入控制系统，由控制系统控制加载装置中的加载作动筒施加F放下和F收上；计算收放载荷F放下和F收上及转向滑轮位置B的步骤F放下=M放下+ L
F收上=M收上+L ;A = A( θ)其中，L一力臂，即旋转轴到AB之间的最短距离；A—力传感器与试验件连接位置A的坐标；滑轮中心B为空间任意一点，其坐标ー经确定，则可求出确定的F放下和F收上 ;起落架收放的轨迹是一个空间的曲面，因此，F放下和F收上可分解为ー个垂直旋转轴的分力和ー个平行旋转轴的分力，平行旋转轴的分力F不形成对旋转轴的カ矩，以平行旋转轴的分力F最小为目标，以实际应用范围确定B点坐标的范围,利用EXCEL软件进行规划求解,确定转向滑轮中心B的位置；将收放载荷F放下和F收上和收放作动筒行程R关系表输入控制系统的步骤使用MOOG协调加载控制系统中TABLE编辑功能，将计算出的位移和载荷对应关系输入该系统Shared Memory属性中的Transfer内X-values、Y-values,其中位移输入X-values，载荷输入Y-values ;收上和放下情况各编辑一个TABLE ；施加收放载荷F放下和F收上的步骤在起落架收放运动过程中，同一收放作动筒行程R会有F放下和F收上两种不同载荷出现，仅使用TABLE不能判断出收放状态，因此，増加收放状态标签，完成状态判断；再使用加载通道的SpecialFunction功能计算载荷，计算公式为施加载荷(Ch_2)=虚拟输入通道1(Sm_l) X虚拟控制通道3 (Ch_3) +虚拟输入通道2(Sm_2)X虚拟控制通道4(Ch_4);控制系统控制加载装置中的加载作动筒施加加载通道计算出的施加载荷。有益效果本发明可改变收放载荷施加误差较大的不足，利用本发明可以让收放载荷施加误差不大于2%。本方法首先建立收放载荷F与转轴转矩M、S点坐标及转角0的方程组，用迭代法进行回归求解，经优化选择，求出ー组可用于试验的滑轮固定点S的坐标及收放载荷F。使用虚拟列表功能实现收放作动筒的行程到起落架收放载荷的转换。将ー个位移传感器固定在收放作动筒上用来测量收放作动筒行程，在转向滑轮和试验件加载点之间装测カ传感器用于测量实际施加的收放载荷，计算机控制加载作动筒通过变速装置经滑轮转向并通过系在试验件加载点上的钢索施加收放载荷。
图1是加载装置正视2是加载装置左视3是齿条滑轨系统结构4是齿轮结构5是齿条结构6是飞轮结构7是轴承座外观8是轴承座内部安装9是起落架收放试验安装图其中1.机架2.齿轮3.齿条4.飞轮5.齿条滑轨系统6.轴销7.轴承座
8.滑轨架9.螺栓10.螺母11.挡圈12.衬套13.圆柱滚子轴承14.止推环15.深沟球轴承
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进ー步详细描述，请參阅图1至图9。本发明包括机架1、齿轮2、齿条3、飞轮4、齿条滑轨系统5、钢索、转向滑轮和加载作动筒。机架用槽钢焊接而成。齿条滑轨5与机架I焊接在一起，齿条3放置在齿条滑轨5上，齿轮2与大飞轮4通过轴销6连接在一起，齿轮2与大飞轮4的连接体通过轴承座7安装在机架上，并且与放置在齿条滑轨5上的齿条3形成啮合。齿条滑轨系统5由两个滑轨组成，两个滑轨的结构完全相同，将两个滑轨分别安装在机架的两端便组成了齿条滑轨系统。单个滑轨由I个焊接而成的滑轨架8、I个螺栓9、I个螺母10、1个挡圈11、2个衬套12以及2个圆柱滚子轴承13组成。其作用是保证齿条3在滑轨系统5内作直线运动，从而保证齿轮2与齿条3的啮合齿轮3与飞轮2通过3个轴销6连接在一起，齿轮2的轴通过两个轴承座7支撑在机架I上,单个轴承座7内嵌有两个止推环14和I个深沟球轴承15,以保证齿轮3的轴在轴承座7内可以自由转动且不发生轴向移动。齿条3放置在齿条滑轨系统5上，与安装在机架I上的齿轮2形成啮合关系，齿条3的另一端通过I个双耳与加载作动筒相连，加载作动筒安装在侧向立柱上，侧向立柱固定在承力地坪上。飞轮4外形似轮胎，其直径为与其相连齿轮2直径的5倍，这样设计的目的在于在起落架收放时通过飞轮4与齿轮2的直径比可以将齿条3运动的线速度放大5倍，从而将与齿条3相连的作动筒的线速度也放大了 5倍。飞轮4沿圆周方向开有圆弧槽，在槽内缠绕约IOm长的钢索，钢索的一端与飞轮相连，另一端通过转向滑轮与力传感器相连，力传感器再通过约0. 5m长的钢索与起落架相连，从而完成了收放载荷施加通路的连接。一种起落架收放试验加载方法，利用到上面所述的试验加载装置，包括确定加载方案的步骤试验任务书给出的] 、R与0均存在--对应的关系，即M放下=M放下(9 )M收上=M收上(0 )R = R(S)其中0—起落架转角R—收放作动筒行程Mmt—起落架放下时收放载荷对旋转轴的カ矩—起落架收上时收放载荷对旋转轴的カ矩需将M放下和M收上处理为可施加的载荷F放下和F收上。由上述关系可知F放下和F收上与R之间存在对应的关系，即FjrF= F 放下(R)`F收上=F收上(R)试验时将ー个位移传感器固定在收放作动筒上用来测量收放作动筒行程R，将上述关系输入控制系统，由控制系统控制加载装置中的加载作动筒施加Fot和计算收放载荷Fot和Flfei及转向滑轮位置B的步骤若要计算Fmt和Flfei，则需求出旋转轴到加载カ线的最短距离即カ臂，因为旋转轴的方程为已知，所以需确定加载カ线的方程，而加载カ线为加载装置中力传感器与试验件连接位置A和转向滑轮中心B的连线，而カ传感器与试验件连接位置A的坐标为已知，且随着起落架转角9的变化而变化。所以需确定转向滑轮中心B的坐标。F放下=M放下7LF收上=M收上7 LA = A( 0 )L一力臂，即旋转轴到AB之间的最短距离A—力传感器与试验件连接位置A的坐标由上述推理可知，滑轮中心B为空间任意一点，其坐标ー经确定，则可求出确定的F放下和F收上。起落架收放的轨迹是一个空间的曲面，因此，F放下和F&可分解为ー个垂直旋转轴的分力和ー个平行旋转轴的分力，平行旋转轴的分力F不形成对旋转轴的カ矩。因此，以平行旋转轴的分力F最小为目标，以实际应用范围确定B点坐标的范围，利用EXCEL软件进行规划求解，可确定转向滑轮中心B的位置。亦可求出Fmt和FlfeP将收放载荷F和Flfei和收放作动筒行程R关系表输入控制系统的步骤使用MOOG协调加载控制系统中TABLE编辑功能，将计算出的位移和载荷对应关系输入该系统Shared Memory属性中的Transfer内X-values、Y-values,其中位移输入X-values，载荷输入Y-values。收上和放下情况各编辑ー个TABLE。施加收放载荷Fmt和的步骤在起落架收放运动过程中，同一收放作动筒行程R会有Fot和F&两种不同载荷出现，仅使用TABLE不能判断出收放状态，因此，増加收放状态标签，完成状态判断。再使用加载通道的SpecialFunction功能计算载荷，计算公式为施加载荷(Ch_2)=虚拟输入通道I (Sm_l) X虚拟控制通道3 (Ch_3) +虚拟输入通道2 (Sm_2) X虚拟控制通道4 (Ch_4)。上述公式的名词解释见附表，控制系统控制加载装置中的加载作动筒施加加载通道计算出的施加载荷。附表
权利要求
1.一种起落架收放试验加载装置，其特征在于，包括侧向立柱、连接在侧向立柱上的加载作动筒、与加载作动筒连接的变速装置、连接到变速装置的钢索，钢索经过转向滑轮与力传感器连接，力传感器与试验件连接，加载作动筒包括液压电磁阀。
2.根据权利要求1所述的一种起落架收放试验加载装置，其特征在于，所述变速装置包括机架、通过轴承座安装在机架上的齿轮、与齿轮同轴固定的飞轮，与齿轮啮合的齿条， 所述齿条与加载作动筒连接，在齿条滑轨内运动；所述钢索通过设置在飞轮上的连接孔实现与飞轮的连接，作动筒带动齿条运动，齿条通过齿轮带动飞轮转动，飞轮带动钢索运动。
3.根据权利要求2所述的一种起落架收放试验加载装置，其特征在于，所述变速装置还包括限位滑轮，所述限位滑轮设置在机架上，与飞轮相切。
4.一种起落架收放试验加载方法，利用到权利要求1至3任意一项所述的试验加载装置，其特征在于，包括确定加载方案的步骤试验任务书给出的R与Θ均存在一一对应的关系，即M放下=M放下(Θ )M收上=M收上(θ )R = R( Θ )其中Θ-起落架转角 R-收放作动筒行程Mjkt—起落架放下时收放载荷对旋转轴的力矩 Mlfei—起落架收上时收放载荷对旋转轴的力矩需将％〒和％±处理为可施加的载荷F1^ ;由上述关系可知=Fjkt和F&与R之间存在对应的关系，即F放下=F放下(R)F收上=F收上(R)试验时将一个位移传感器固定在收放作动筒上用来测量收放作动筒行程R，将上述关系输入控制系统，由控制系统控制加载装直中的加载作动筒施加■和；计算收放载荷Fjkt和转向滑轮位置B的步骤F放下=M放下Y L F收上=M收上yL ;A = Α( Θ )其中，L一力臂，即旋转轴到AB之间的最短距离；A—力传感器与试验件连接位置A的坐标；滑轮中心B为空间任意一点，其坐标一经确定，则可求出确定的Fjkt和Flfei ;起落架收放的轨迹是一个空间的曲面，因此，Fjkt和？&±可分解为一个垂直旋转轴的分力和一个平行旋转轴的分力，平行旋转轴的分力F不形成对旋转轴的力矩，以平行旋转轴的分力F最小为目标，以实际应用范围确定B点坐标的范围，利用EXCEL软件进行规划求解，确定转向滑轮中心B的位置；将收放载荷Fjkt和Flfei和收放作动筒行程R关系表输入控制系统的步骤使用MOOG协调加载控制系统中TABLE编辑功能，将计算出的位移和载荷对应关系输入该系统Shared Memory 属性中的 Transfer 内 X-values、Y_values,其中位移输入X-values， 载荷输入Y-values ;收上和放下情况各编辑一个TABLE ；施加收放载荷Fjkt和F&的步骤在起落架收放运动过程中，同一收放作动筒行程R会有Fjkt和Flfei两种不同载荷出现， 仅使用TABLE不能判断出收放状态，因此 ，增加收放状态标签，完成状态判断；再使用加载通道的SpecialFunction功能计算载荷，计算公式为施加载荷(Ch_2)=虚拟输入通道I (Sm_l) X虚拟控制通道3 (Ch_3) +虚拟输入通道 2(Sm_2)X虚拟控制通道4(Ch_4);控制系统控制加载装置中的加载作动筒施加加载通道计算出的施加载荷。
全文摘要
本发明涉及航空结构强度试验领域，具体是一种起落架收放试验加载装置及方法。本发明可改变收放载荷施加误差较大的不足，可以让收放载荷施加误差不大于2%。本方法首先建立收放载荷F与转轴转矩M、S点坐标及转角θ的方程组，用迭代法进行回归求解，经优化选择，求出一组可用于试验的滑轮固定点S的坐标及收放载荷F。使用虚拟列表功能实现收放作动筒的行程到起落架收放载荷的转换。将一个位移传感器固定在收放作动筒上用来测量收放作动筒行程，在转向滑轮和试验件加载点之间装测力传感器用于测量实际施加的收放载荷，计算机控制加载作动筒通过变速装置经滑轮转向并通过系在试验件加载点上的钢索施加收放载荷。
文档编号G01M99/00GK103033380SQ20121053168
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者柴亚南, 陈超, 张丽红, 王虎, 山峰, 杜养信 申请人:中国飞机强度研究所