一种轮式车辆轴载荷试验装置及方法与流程

本发明属于轴载荷试验设计领域，具体涉及一种轮式车辆轴载荷试验装置及方法。

背景技术：

当飞机或其他轮式车辆在地面运动过程中，轮胎对地板的作用力过大时或者地板强度不足以承受轮式车辆压力或压强的情况下，会对地板构成破坏，轮式车辆轴载荷试验用于验证地板在轮胎一定压力下的承载能力。

现有飞机静力试验设计中主要控制静力试验总载荷，对于轮式车辆轴载荷这种特殊类型的载荷的施加方法没有明确的说明，通常情况下只模拟最终状态下的轮胎接触面积和总载荷，比如，采用刚性轮胎假件或者是接地面积不变的气囊(接地处非弹性材料制作)，这种结构的缺陷在于，不能真实模拟轮胎在受压情况下由于接地面积的变化导致的对地压强变化的情况，从而不能有效分析地板承载能力，因此，对过载变化过程中结构响应研究不是很充分。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种轮式车辆轴载荷试验装置及方法，通过将轮胎假件接地端设置为气囊等具有伸缩性的结构，以保证在轮胎假件受到垂直向下的力时，其接地面积会发生改变，从而能够真实地模拟轮胎在不同载荷下的变形情况，进而有效分析地板的承载能力。

本发明第一个方面提出了一种轮式车辆轴载荷试验装置，主要包括加载夹具及气囊，其中，

气囊的第一部分设置在所述加载夹具内，并向所述加载夹具的一端面上延伸形成气孔，向与具有气孔相对立的一个端面外延伸形成第二部分，所述第二部分自加载夹具的端面向远离加载夹具的方向呈弧状凸伸；

加载夹具为六面体结构，在不包括具有气孔以及气囊第二部分的其它端面上均设置有载荷施加连接机构。

优选的是，所述载荷施加连接机构包括单耳片，其与所述加载夹具一体设计或焊接在所述加载夹具上。

在上述方案中优选的是，所述气囊上还设置有压力传感器。

在上述方案中优选的是，压力传感器设置在与所述气孔处于同一个端面上。

本发明另一方面提供了一种轮式车辆轴载荷试验方法，基于上述所述的轮式车辆轴载荷试验装置，其主要包括以下步骤：

向所述气囊内充气，并将所述气囊的第二部分接触所述地板；

将所述加载夹具连接至载荷施加装置，对其施加垂向载荷，并增加载荷量，使所述气囊内的压力P到达接地许用压力Pmax的90％～98％，进行试验，打开出气孔，释放所述气囊内的部分气体，使所述气囊内的压力降至Pmax的90％以下，关闭出气孔，继续增加垂向载荷的载荷量，使所述气囊内的压力P重新到达接地许用压力Pmax的90％～98％，重复上述步骤，直至完成试验。

优选的是，所述气囊内设置有压力传感器，用于实时反馈所述气囊内的压力。

本发明的有益效果在于：由于本发明方法采用气囊和主动加载相结合的方法，实现了模拟轮胎与飞机地板结构在载荷变化过程中的接触变化，实现载荷施加与实际受载的精确模拟，避免了传统的单一气囊加载只模拟总载荷而对载荷变化过程模拟的不足。

另外试验方案设计简单，能够满足该类载荷试验的工程需求。

附图说明

图1为本发明轮式车辆轴载荷试验装置的一优选实施例的结构示意图。

其中，1为加载夹具，2为气囊，3为单耳片，4为气孔，5为压力传感器。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种轮式车辆轴载荷试验装置及方法，通过将轮胎假件接地端设置为气囊等具有伸缩性的结构，以保证在轮胎假件受到垂直向下的力时，其接地面积会发生改变，从而能够真实地模拟轮胎在不同载荷下的变形情况，进而有效分析地板的承载能力。

本发明第一个方面提出了一种轮式车辆轴载荷试验装置，如图1所示，主要包括加载夹具1及气囊2，其中，

加载夹具1为六面体，一个端面敞口，另外五个端面封闭，图1中该加载夹具1的下端面为敞口，气囊2包括两部分，其中，第一部分设置在所述加载夹具内，能够在充气时填充整个夹具或者全部胶接在加载夹具1的内壁上，并向所述加载夹具1的一端面上延伸形成气孔4，向与具有气孔相对立的一个端面外延伸形成第二部分，所述第二部分自加载夹具的端面向远离加载夹具的方向呈弧状凸伸。

可以理解的是，参考图1，气囊2的第二部分凸出在加载夹具1的外部，具体的，是向加载夹具1的敞口处的一个端面处向外延伸形成的，该部分呈弧状，用于模拟轮胎接地端的结构。该气囊可以取自真实的轮胎，也可以由制造所述轮胎的材料加工形成，另外需要说明的是，气囊可以是全封闭的，也可以是半封闭的，其取决于气囊的第一部分，参考图1，由于气囊的第一部分设置在加载夹具1内，而加载夹具1除了接触气囊第二部分的敞口端面以外的端面均为封闭端面，因此，为保证气囊的封闭性，只要保证气囊与该敞口端面的封闭性即可，为此，在备选实施方式中，气囊的第一部分可以开口，开口尺寸与加载夹具的敞口端面尺寸一致，从而能将气囊的第一部分开口端沿其端面胶接在加载夹具1的内壁上，进而使得气囊与加载夹具共同构成一封闭区间。

可以理解的是，为向该封闭区间内通气，加载夹具1的背离敞口端面的一个端面上设置有气孔4，气孔4既为进气口，又为出气口，备选实施方式中，该气孔可以设置为两个或以上。

本实施例中，为保证载荷的加载，加载夹具设置为六面体结构，在不包括具有气孔以及气囊第二部分这两个端面的其它端面上均设置有载荷施加连接机构。参考图1，所述载荷施加连接机构可以设置为单耳片3，其与所述加载夹具1一体设计或焊接在所述加载夹具上，单耳片3一端固定在加载夹具1的端面上，另一端向外凸出形成具有销孔的一端，从而能方便匹配加载机构。

在进行载荷试验时，为达到气囊接地面积变化的目的，气囊内的气体压强需要不断调节，为此，可以通过在所述气囊上还设置压力传感器5来实现。

如图1所示，压力传感器可以设置在与所述气孔处于同一个端面上，以便向外引出导线，该导线另外一端可以电联控制端，通过在控制端加载载荷谱来控制气囊内的压力。

本发明另一方面提供了一种轮式车辆轴载荷试验方法，基于上述所述的轮式车辆轴载荷试验装置，其主要包括以下步骤：

向所述气囊内充气，并将所述气囊的第二部分接触所述地板；

将所述加载夹具连接至载荷施加装置，对其施加垂向载荷，并增加载荷量，使所述气囊内的压力P到达接地许用压力Pmax的90％～98％，进行地板强度或疲劳试验，打开出气孔，释放所述气囊内的部分气体，使所述气囊内的压力降至Pmax的90％以下，关闭出气孔，继续增加垂向载荷的载荷量，使所述气囊内的压力P重新到达接地许用压力Pmax的90％～98％，重复上述步骤，直至完成试验。

例如，接地许用压力Pmax为100N，封闭由气囊及加载夹具构成的区间，施加垂向载荷，使气囊内压力增至约95N，进行疲劳试验，一段时间后，保持垂向载荷不变，打开出气孔，降低气囊内压力至90N以下，按实际载荷需求或载荷谱增加垂向载荷，至气囊内压力重新增至90N以上，进行第二轮疲劳试验，如此反复，直至按载荷谱完成整个疲劳试验。

可以理解的是，所述气囊内设置有压力传感器，用于实时反馈所述气囊内的压力。气孔处设置有阀门，阀门控制机构、压力传感器以及载荷加载机构均连接至同一控制端，通过在控制端加载载荷谱，使试验能够按照载荷谱需求自动控制气囊内压力及试验载荷，完成地板强度试验。

本发明的有益效果在于：由于本发明方法采用气囊和主动加载相结合的方法，实现了模拟轮胎与飞机地板结构在载荷变化过程中的接触变化，实现载荷施加与实际受载的精确模拟，避免了传统的单一气囊加载只模拟总载荷而对载荷变化过程模拟的不足。

另外试验方案设计简单，能够满足该类载荷试验的工程需求。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。