机轮带转装置及实验方法与流程

本发明涉及飞机机轮防滑刹车系统试验装置技术领域，用于地面检查机轮防滑刹车系统的正常工作及工作的可靠性。

背景技术：

机轮带转装置主要用于地面检查机轮防滑刹车系统的正常工作及工作的可靠性，以满足飞机地面试验检查的技术要求，保障飞机起飞与着陆的安全性和可靠性。但是传统的装置在使用过程中存在以下几个方面的缺陷：

传统的产品在使用过程中，当飞机主机轮转速达到测试要求后，地面人员需先把驱动轮从主机轮撤离，然后机上人员踩刹车。刹车时因操作无法达到一致，经常出现由于驱动轮脱离不及时冒烟、抱死等情况，造成主机轮轮胎损伤的情况；

传统的产品在使用过程中，机务人员需要对设备进行把持，特别是加速过程中，把持力度要非常大，对机务人员存在安全隐患。

虽然，目前也有很多对机轮带转装置的研究，例如：在CN105445002 A中公开了一种机轮带转装置，此装置仅仅是公开了一种驱动机轮的传动装置，此装置结构简单，但是功能比较单一，只能简单的实现机轮的速度调节，在试验过程中对机轮的磨损较大。在CN 104142221 A中公开了一种机轮带转装置，此装置主要针对直升机的机轮着陆运动过程和受理状况进行分析，进而为验证新设计的起落架是否满足设计要求，而且本装置的驱动系统采用液压驱动，液压驱动转速无法得到很好控制，而且摩擦轮和机轮之间采用直接接触，对摩擦轮的损伤比较大；在CN103630355 A中公开了一种机轮带转设备，此设备能够对机轮进行驱动，而且能够控制机轮的转速，使其达到预定的要求，但是在试验过程中弧面胶轮和机轮之间采用硬接触，对机轮的损伤比较大。

因此，目前常用的机轮带转装置都无法解决本申请中所描述的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术缺陷，提供机轮带转装置及实验方法，该装置操作简单、维护方便，采用柔性传动，具有过载保护和短路保护功能，在满足功能前提下最大程度保证操作人员的安全性。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：机轮带转装置，其特征在于：它包括机身模块，所述机身模块的机架尾部安装有把手构件，所述机架的顶部两侧边缘安装有直线导轨模块，所述直线导轨模块的滑动平台上安装有机轮带动装置，所述滑动平台与直线驱动装置相连并驱动其直线移动，所述滑动平台的底部安装有弹性缓冲模块。

所述直线驱动装置包括直线伺服电机，所述直线伺服电机固定安装在机架的尾部，所述直线伺服电机通过直线滑轨驱动滑块滑动，所述滑块设置在滑槽内部，并固定安装在滑动平台的底部带动滑动平台滑动，所述滑槽固定安装在机架的中部，并设置在滑动平台的下方，所述直线伺服电机与直线伺服驱动器相连，控制其运动。

所述弹性缓冲模块包括固定底座，所述固定底座固定安装在滑动平台的底部，所述固定底座上固定安装一根推杆，所述推杆与套杆相配合，在套杆的内腔体设置有弹性元件，在外力作用下能够产生一定的伸缩变形量，所述套杆的尾部固定安装在机架的底部横梁上。

所述把手构件包括U型推把，所述U型推把的末端通过第一销轴铰接有曲杆，所述曲杆的末端通过第二销轴铰接在机架尾部，所述U型推把和曲杆连接处还安装有第一快速插销，所述曲杆与机架连接处安装有第二快速插销。

所述机身模块包括机架，所述机架的下底面尾部安装有尾部支撑脚，在其下底面中部两侧安装有脚轮，在其头部底面安装有头部支撑脚。

所述机轮带动装置包括伺服电机，所述伺服电机固定安装在滑动平台上，所述伺服电机的输出轴上安装有主动带轮，所述主动带轮通过皮带与从动带轮构成带传动，所述从动带轮安装在转轴的一端，所述转轴通过轴承座支撑安装在滑动平台的头部，所述转轴上安装有驱动轮，所述转轴的另一端安装有编码器，所述伺服电机与伺服控制器相连控制其转速。

所述直线导轨模块包括直线导轨，所述直线导轨固定安装在机架的顶部两侧，所述直线导轨上滑动配合安装有支撑滑块，所述支撑滑块固定安装在滑动平台的底面。

所述机架的顶部安装有控制箱壳体，所述控制箱壳体采用封闭机壳结构，在控制箱壳体的顶部设置有顶部窗口，在侧面设置有侧面窗口和通风孔，所述控制箱壳体的头部内侧加工有供转轴前后移动的双U型孔。

所述直线驱动装置的直线伺服驱动器和机轮带动装置的伺服控制器、编码器都通过电缆与手持仪控制器相连，所述手持仪控制器上设置有电源处理单元、伺服电机驱动单元、逻辑控制单元、速度采集单元、数据传输接口单元和数据显示操作单元，能够控制直线伺服电机和伺服电机的启动、停止、转速和换向，同时能够现实伺服电机的转速和力矩控制。

所述驱动轮的表面采取硫化胶皮，外形轮廓为弧形，且具有一系列不同的规格，能够满足与不同型号飞机主机轮轮胎面的贴合传动。

采用机轮带转装置对主机轮试验的方法，它包括以下步骤：

第一步，将装置推至飞机主机轮下合适位置后，踩下制动器，让装置的两个脚轮完全离地，避免车体移动，同时将把手构件折叠后放置在控制箱壳体上；

第二步，通过远程操作手持仪控制器，启动直线驱动装置的直线伺服驱动器，直线伺服驱动器驱动机轮带动装置沿直线导轨向前移动；

第三步，当驱动轮与飞机主机轮对接，弹性缓冲模块的弹性元件压缩时，手持仪控制器显示出伺服电机输出力矩的变化，启动伺服电机，通过手持仪控制驱动轮旋转方向和速度调节，驱动轮的转数通过角速度传感器反馈到手持仪显示屏上，驱动轮与飞机主机轮之间进行双重柔性接触，避免了对主机轮轮胎表面的损伤；

第四步，通过远程操作手持仪控制器调节伺服电机的转速，带动飞机主机轮转动，直至飞机主机轮速度到达测试防滑刹车系统速度要求；

第五步，当主机轮转速达到刹车测试速度要求时，机上人员直接踩刹车，驱动轮自动脱离主机轮，避免损坏主机轮轮胎。

本发明有如下有益效果：

一、结构特点

1、装置在与主机轮连接时采取双重柔性连接。一重柔性方式是驱动轮表面采取硫化胶皮的方式让其在驱动飞机主机轮时最大程度保护飞机主机轮轮胎；二重柔性连接是驱动轮与飞机主机轮连接时采用带有弹性缓冲模块的弹性元件让其在连接过程中具有弹性可调控制量，避免了驱动轮与主机轮之间的硬接触。

2、驱动轮的轮宽及弧面半径是满足不同飞机测试防滑刹车系统的主要接口数据。根据装置使用要求及不同型号飞机机轮弧面半径及宽度将装置驱动轮设计为一系列可更换的驱动轮，其轮面为弧形，可与飞机主机轮轮胎面贴合带动其转动。

3、通过直线驱动装置能够带动机轮带动装置整体向前移动，进而实现驱动轮与飞机主机轮之间的接触。通过直线导轨模块能够保证滑动平台沿着直线导轨移动，而且方便移动量的控制，保证了移动的安全性。

4、通过机轮带动装置的带传动带动驱动轮，通过驱动轮带动飞机机轮的转动，而且通过伺服控制器，能够控制驱动轮的转速，进而达到控制飞机机轮转速的目的。

5、通过设置手持仪控制器能够保证测试人员进行远程操作，最大可能的保护测试人员的安全。

6、通过车体前部设计为可拆式的把手构件，把手采取不锈钢管弯制。设计为可拆式的扶手其目的是为了运输过程中减小其运输容积。把手与车体间采用螺栓连接，螺栓后部设有快卸止动插销，其目的是推动设备时固定扶手便于推行。

7、控制箱壳体采用复合材料制作，用于安装固定驱动器及其他电气元器件。控制箱罩在设备驱动装置上，可对驱动装置特别是电机、驱动器起到防尘、防水的作用。考虑控制箱整体罩在电机及驱动器上导致使用过程中箱体内温度过高，因此在箱体侧面开有通风口。同时为了便于维护检修电机及驱动器，箱体侧面设置检修口，箱体可拆。

二、功能特点

1、采用全数字化操作系统。该装置安装手持仪控制器，机务人员可通过信号线实现远程控制。手持仪上能完成所有功能要求，如加速、减速、换向等。同时可直观显示重要参数，如驱动轮当前转速，主机轮当前转速等。

2、刹车感应自动脱离功能。传统的产品在使用过程中，当飞机主机轮转速达到测试要求后，地面人员需先把驱动轮从主机轮撤离，然后机上人员踩刹车。刹车时因操作无法达到一致，经常出现由于驱动轮脱离不及时冒烟、抱死等情况，造成主机轮轮胎损伤的情况。该装置设有扭矩传感系统，当主机轮转速达到刹车测试速度要求时，机上人员直接踩刹车，驱动轮自动脱离主机轮，避免损坏主机轮轮胎；

3、操作简单方便、安全系数高。传统的产品在使用过程中，机务人员需要对设备进行把持，特别是加速过程中，把持力度要非常大，对机务人员存在安全隐患。该装置带有制动器，当装置移动到位后踩下制动器，测试过程中再无需机务人员对装置进行把持，机务人员可远程控制，减少机务人员的工作量，减少安全隐患。

4、“三化”特点。该装置统型后只有一个型号产品，能满足所有九型飞机使用要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1 为本发明的整体结构立体图。

图2为本发明的整体结构另一个视角的立体图。

图3为本发明的拆除机轮带动装置之后的立体图。

图4为本发明的拆除机轮带动装置之后另一个视角的立体图。

图5为本发明的拆除机轮带动装置之后底部视图

图6为本发明的弹性缓冲模块结构示意图。

图7为本发明的控制箱壳体结构示意图。

图8为本发明的手持仪控制器结构示意图。

图9为本发明的把手构件局部连接结构示意图。

图中：把手构件1、机身模块2、直线驱动装置3、机轮带动装置4、弹性缓冲模块5、直线导轨模块6、控制箱壳体7、手持仪控制器8；

U型推把101、第一快速插销102、第一销轴103、曲杆104、第二快速插销105、第二销轴106；

尾部支撑脚201、机架202、脚轮203、头部支撑脚204；

直线伺服电机301、滑块302、直线滑轨303、滑槽304、直线伺服驱动器305；

伺服控制器401、伺服电机402、主动带轮403、皮带404、从动带轮405、转轴406、驱动轮407、轴承座408、编码器409；

固定底座501、推杆502、套杆503、底部横梁504；

支撑滑块601、滑动平台602、直线导轨603；

顶部窗口701、侧面窗口702、通风孔703、双U型孔704。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1-9所示，机轮带转装置，其特征在于：它包括机身模块2，所述机身模块2的机架202尾部安装有把手构件1，所述机架202的顶部两侧边缘安装有直线导轨模块6，所述直线导轨模块6的滑动平台602上安装有机轮带动装置4，所述滑动平台602与直线驱动装置3相连并驱动其直线移动，所述滑动平台602的底部安装有弹性缓冲模块5。测试过程中通过直线驱动装置3驱动滑动平台602，通过滑动平台602带动机轮带动装置4移动，通过机轮带动装置4与飞机机轮之间进行接触，进而通过摩擦力带动飞机主机轮转动，使其达到设定的刹车速度。

进一步的，所述直线驱动装置3包括直线伺服电机301，所述直线伺服电机301固定安装在机架202的尾部，所述直线伺服电机301通过直线滑轨303驱动滑块302滑动，所述滑块302设置在滑槽304内部，并固定安装在滑动平台602的底部带动滑动平台602滑动，所述滑槽304固定安装在机架202的中部，并设置在滑动平台602的下方，所述直线伺服电机301与直线伺服驱动器305相连，控制其运动。工作过程中通过直线伺服电机301带动直线滑轨303，通过直线滑轨303驱动滑块302在滑槽304内部滑动，进而带动固定在滑块302顶部的滑动平台602移动，方便控制机轮带动装置4与飞机机轮之间进行接触。

进一步的，所述弹性缓冲模块5包括固定底座501，所述固定底座501固定安装在滑动平台602的底部，所述固定底座501上固定安装一根推杆502，所述推杆502与套杆503相配合，在套杆503的内腔体设置有弹性元件，在外力作用下能够产生一定的伸缩变形量，所述套杆503的尾部固定安装在机架202的底部横梁504上。当驱动轮与主机轮连接时，在弹性元件的作用下使得驱动轮与主机轮之间产生一定的活动量。进而避免了驱动轮与主机轮之间的硬接触，避免了对主机轮轮胎的损伤。

进一步的，所述弹性元件采用弹簧、液压阻尼器或其它弹性元件。

进一步的，所述把手构件1包括U型推把101，所述U型推把101的末端通过第一销轴103铰接有曲杆104，所述曲杆104的末端通过第二销轴106铰接在机架202尾部，所述U型推把101和曲杆104连接处还安装有第一快速插销102，所述曲杆104与机架202连接处安装有第二快速插销105。通过可拆卸的把手能够方便的对整个装置进行移动。

进一步的，所述机身模块2包括机架202，所述机架202的下底面尾部安装有尾部支撑脚201，在其下底面中部两侧安装有脚轮203，在其头部底面安装有头部支撑脚204。通过脚轮203能够对装置进行移动，通过尾部支撑脚201和头部支撑脚204能够保证测试过程中对装置进行固定。

进一步的，所述脚轮203采用承载能力较强的直径为250充气形态实心轮胎，车体后部安装有制动器。设备行进过程中将制动器收起，设备推至主机轮下调整好后将制动器踩下至两脚轮完全离地。设计成制动器可减少机务人员操作难度，便于移动和使用。车体前部和后部设计起吊接耳，便于转场。车体后部安装调节接耳，通过螺栓连接电机安装板，便于安装传动装置后调整电机位置，调整皮带张紧度。

进一步的，所述机轮带动装置4包括伺服电机402，所述伺服电机402固定安装在滑动平台602上，所述伺服电机402的输出轴上安装有主动带轮403，所述主动带轮403通过皮带404与从动带轮405构成带传动，所述从动带轮405安装在转轴406的一端，所述转轴406通过轴承座408支撑安装在滑动平台602的头部，所述转轴406上安装有驱动轮407，所述转轴406的另一端安装有编码器409，所述伺服电机402与伺服控制器401相连控制其转速。工作过程中通过伺服电机402带传动带动驱动轮407，通过驱动轮407带动飞机机轮的转动，而且通过伺服控制器401，能够控制驱动轮407的转速，进而达到控制飞机机轮转速的目的。

进一步的，所述直线导轨模块6包括直线导轨603，所述直线导轨603固定安装在机架202的顶部两侧，所述直线导轨603上滑动配合安装有支撑滑块601，所述支撑滑块601固定安装在滑动平台602的底面。

进一步的，所述机架202的顶部安装有控制箱壳体7，所述控制箱壳体7采用封闭机壳结构，在控制箱壳体7的顶部设置有顶部窗口701，在侧面设置有侧面窗口702和通风孔703，所述控制箱壳体7的头部内侧加工有供转轴406前后移动的双U型孔704。控制箱壳体采用复合材料制作，用于安装固定驱动器及其他电气元器件。控制箱罩在设备驱动装置上，可对驱动装置特别是电机、驱动器起到防尘、防水的作用。考虑控制箱整体罩在电机及驱动器上导致使用过程中箱体内温度过高，因此在箱体侧面开有通风口。同时为了便于维护检修电机及驱动器，箱体侧面设置检修口，箱体可拆。在控制箱后部开有一个附件存放箱，用于存放手持仪及电缆线，箱体左、右两边设置罩体，左边罩体主要目的是为了遮罩皮带及皮带轮，防止皮带轮在高速旋转过程中出现安全隐患。

进一步的，所述直线驱动装置3的直线伺服驱动器305和机轮带动装置4的伺服控制器401、编码器409都通过电缆与手持仪控制器8相连，所述手持仪控制器8上设置有电源处理单元、伺服电机驱动单元、逻辑控制单元、速度采集单元、数据传输接口单元和数据显示操作单元，能够控制直线伺服电机301和伺服电机402的启动、停止、转速和换向，同时能够现实伺服电机402的转速和力矩。

进一步的，手持仪控制器为设备提供一种可远程控制的方式，手持仪控制器控制电缆长度为5m，最大程度的方便了机务人员对装置的操作。手持仪采用硬质铝合金制作，装有启动按钮、停止按钮、驱动平台前进、后退按钮、调速旋钮及换向按钮等按钮，其中各个按钮的功能包括：

a)启动按钮：当装置推到飞机主机轮下调整完毕后，合上空气开关，按下启动按钮，驱动器开始工作；

b)停止按钮：使用装置对主机轮防滑刹车系统测试完毕后或出现紧急情况需立即停车时，按下停止按钮，驱动器停止工作；

c)调速旋钮：在变频器工作后，调节调速旋钮，可对装置进行无极调速，直至飞机主机轮速度到达测试防滑刹车系统速度要求；

d)换向按钮：对驱动轮旋转方向进行改变，可顺时针及逆时针旋转；

e)驱动平台前进、后退按钮：通过伺服电机带动线性模组可使驱动平台沿直线导轨前后移动，移动速度为5mm/s；

f)显示功能：手持仪显示屏上可显示当前驱动轮转数，且测量误差不大于3％。同时可显示伺服电机输出力矩线性图。

进一步的，该设备控制系统设计为全数字控制系统。控制系统包括电源处理单元、伺服电机驱动单元、逻辑控制单元、速度采集单元、数据传输接口单元、数据显示操作单元。PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出信号进行分析处理可实现一些复杂的逻辑控制，省去了传统的硬件式继电器复杂的接线和经济成本，具有可靠的稳定性，程序维护和系统调试方便，不需要更改系统硬件电路，通过软件实现系统的功能变换，各个功能模块功能特点为：

a)伺服电机系统：伺服电机输出力矩稳定、电机免维护、效率高、自带位置反馈信号，实现位置精确控制；

b)驱动器驱动单元：采用驱动器对电机的软启动，避免电机启动的冲击，实现驱动轮转速的无极可调；

c)逻辑控制单元：控制单元是控制系统的核心，实现控制的简单、快捷、可靠；

d)数据显示操作单元：设计的手持仪通过总线连接控制装置的通讯，可远程控制装置平台的前进、后退，驱动轮的启动、停止、调速及转动方向。显示当前驱动轮转数，且转数误差不大于3﹪。手持仪控制电缆长度不小于 5m，最大程度上方便操作人员对装置的远程控制。

控制系统实现过程如下：当驱动轮与飞机主机轮对接时，伺服电机驱动平台沿直线导轨向前移动，当线性模组的弹性元件压缩时，手持仪可显示出伺服电机输出力矩的变化，启动变频电机，通过手持仪控制驱动轮旋转方向和速度调节。驱动轮转数通过角速度传感器反馈到手持仪显示屏上。

进一步的，所述驱动轮407的表面采取硫化胶皮，外形轮廓为弧形，且具有一系列不同的规格，能够满足与不同型号飞机主机轮轮胎面的贴合传动。

实施例2：

采用机轮带转装置对主机轮试验的方法，它包括以下步骤：

第一步，将装置推至飞机主机轮下合适位置后，踩下制动器，让装置的两个脚轮203完全离地，避免车体移动，同时将把手构件1折叠后放置在控制箱壳体7上；

第二步，通过远程操作手持仪控制器8，启动直线驱动装置3的直线伺服驱动器305，直线伺服驱动器305驱动机轮带动装置4沿直线导轨603向前移动；

第三步，当驱动轮407与飞机主机轮对接，弹性缓冲模块5的弹性元件压缩时，手持仪控制器8显示出伺服电机402输出力矩的变化，启动伺服电机，通过手持仪控制驱动轮407旋转方向和速度调节，驱动轮407的转数通过角速度传感器反馈到手持仪显示屏上，驱动轮407与飞机主机轮之间进行双重柔性接触，避免了对主机轮轮胎表面的损伤；

第四步，通过远程操作手持仪控制器8调节伺服电机402的转速，带动飞机主机轮转动，直至飞机主机轮速度到达测试防滑刹车系统速度要求；

第五步，当主机轮转速达到刹车测试速度要求时，机上人员直接踩刹车，驱动轮407自动脱离主机轮，避免损坏主机轮轮胎。

本发明的产品特点和优势在于：

1、功能化特点

装置具有刹车感应、自动脱离功能。传统装置在使用过程中经常出现刹车时由于装置撤离不及时，导致损坏飞机主机轮情况。本装置采用扭矩传感系统，当飞机主机轮刹车时，扭矩突然增大，装置驱动轮自动脱离，避免此类情况的发生，最大程度上减少对主机轮的损害。

2、小型化设计

装置在保证功能的前提下将装置外形尺寸设计最小。小型化设计方面主要体现在车体设计上，车体材料选用轻质合金，保证强度的前提下尽量减轻其重量；扶手设计成开拆卸折叠形式，最大程度减少体积；电机选型上在保证功率的前提下选择体积小的伺服电机；驱动轮材质考虑使用铝合金，以减轻重量。

3、运输性设计

装置在运输性设计方面主要体现在车体整体体积减小、重量减轻上。具体减小体积措施是选择体积更小的伺服电机、驱动器等，保证功能的同时将装置外形设计最小；重量减轻的主要措施是保证所有零部件强度的前提下选用优质合金，以减轻其重量。同时，车体设计起吊接耳，便于转场运输；另外车体后部设计有制动器，运输时将制动器踩下至地面，让脚轮完全离地，可保证装置在运输过程中的移动。同时，运输箱底部设计与产品相符的运输夹具，保证装置在运输过程中的安全性。

4、模块化设计

装置在模块化设计方面主要体现在产品可延伸到九型机以外的机型时，可保证产品中除驱动轮外其他零部件都具有通用性、独立性、互换性。

5、技术先进性

装置在技术先进性设计方面主要体现在双重柔性连接及全数字化操作系统上。2种系列的产品均采用PLC控制，同时其控制方式都采用数字化控制，主要数据均能直接反馈在手持仪数显屏上。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。