一种乘客安全带综合性能测试台的制作方法

本发明涉及一种乘客安全带综合性能测试台，具体地说是通过应用电气控制系统分别控制三个步进电机和一个伺服电机，再通过不同的传动系统，控制乘客安全带(乘客安全带包含乘客安全带带子和锁扣)完成ctsoa(ctsoa：技术标准规定项目批准书是民航总局颁发给符合技术标准规定的项目的制造人的设计和生产批准书)的要求试验，用来取得民航业乘客安全带ctsoa的乘客安全带综合性能测试台，属于民用航空试验设备领域。

背景技术：

随着我国民航业的快速发展，国内民用航空器数量逐渐增加，航运班次也得到了增加，每台民用航空器的飞行次数也变得越来越多，导致航空器维修量增加。民用航空器上的零件需要定期进行维修和更换，其中乘客安全带作为飞机客舱座椅中必备的一件消耗类部件，换件需求量巨大。各家航空公司过去使用oem乘客安全带，换件成本高，占据了航空公司的大量运营成本。我公司研发的乘客安全带突破了该项技术封锁，降低了飞机维护换件成本，具有极大的经济效益潜力。

乘客安全带装机前，首先需要通过民航华东地区管理局适航审定处、山东监管局航空器生产监督处和山东翔宇航空技术服务有限责任公司之间针对乘客安全带ctsoa的项目审定，ctsoa手册根据民用航空器实际飞行过程中乘客安全带的极端使用条件，要求进行安全带2500次耐磨试验、安全带夹角可靠性试验、锁扣恒定力130n旋转200次试验和锁扣1万次疲劳试验。

该过程中，由于ctsoa手册试验要求中对乘客安全带、锁扣的运行速度、角度和施加力等都有精准的设定，为了确保试验数据的可靠性，方便民航局对我们的乘客安全带进行审核，制作了一种乘客安全带综合性能测试台。

技术实现要素：

针对上述民航局对乘客安全带的ctsoa审核要求进行的四个试验，本发明提供了一种乘客安全带综合性能测试台。主要是由锁扣夹角旋转装置、安全带耐磨支撑装置、测试支撑架、第一安全带拉拽装置、第二安全带拉拽装置、配重块、电控箱和锁扣可靠性试验装置组成的，所述的锁扣夹角装置、安全带耐磨支撑装置和锁扣可靠性试验装置通过螺栓和螺母安装在测试支撑架最上层，所述的安全带第一拉拽装置通过螺栓和螺母安装在测试支撑架中间层，所述的安全带第二拉拽装置和电控箱通过螺栓和螺母安装在测试支撑架最下层，所述的配重块通过螺栓和螺母安装在乘客安全带带子的一端。

所述的锁扣夹角旋转装置，是由第一步进电机、第一步进电机安装底座、第一方管安装板、第一方管、夹角旋转装置轴承座安装板、第一轴承座组件、安全带锁扣插板、夹角旋转轴和第一联轴器组成的，所述的第一步进电机通过螺栓和螺母固定在第一步进电机安装底座上，所述的夹角旋转轴通过第一联轴器与第一步进电机轴相连接，所述的安全带锁扣安装在夹角旋转轴上，所述的第一轴承座组件固定在夹角旋转轴两侧，通过螺栓和螺母将第一轴承座组件安装在夹角旋转装置轴承座安装板上，所述的第一方管安装板、第一方管和夹角旋转装置轴承座安装板采用焊接方式固定在一起。

所述的安全带耐磨支撑装置，是由辊筒、第二方管和第二方管安装板组成的，所述的辊筒通过焊接方式焊接在第二方管上，所述的第二方管焊接在第二方管安装板上。

所述的测试支撑架，是由测试安装板、支撑架、定向脚轮和带刹车万向脚轮组成的，所述测试安装板焊接在支撑架上，所述定向脚轮和带刹车万向脚轮通过螺栓和螺母安装在支撑架上。

所述的第一安全带拉拽装置，是由第一安全带拉拽装置安装板、第二步进电机安装底座、第二步进电机、第二联轴器、第一安全带拉拽轴、第二轴承座组件、第一轴承座安装偏心板、第三方管和第三方管安装板组成的，所述的第二步进电机通过螺栓和螺母固定在第二步进电机安装底座上，所述的第二步进电机安装底座通过螺栓和螺母安装在第一安全带拉拽装置安装板上，通过所述的第二联轴器连接第二步进电机轴和第一安全带拉拽轴，所述的第二轴承座组件固定在第一安全带拉拽轴两侧，所述的第二轴承座组件通过螺栓和螺母安装在第一轴承座安装偏心板上，所述的第三方管安装板、第三方管和第一轴承座安装偏心板采用焊接方式固定在一起，使用螺栓和螺母将所述的第三方管安装板、第三方管和第一轴承座安装偏心板安装在第一安全带拉拽装置安装板上。

所述的第二安全带拉拽装置，是由第二安全带拉拽装置安装板、第三步进电机安装底座、第三步进电机、第三联轴器、第二安全带拉拽轴、第三轴承座组件、第二轴承座安装偏心板、第四方管和第四方管安装板组成的，所述的第三步进电机通过螺栓和螺母安装在第三步进电机安装底座上，所述的第三步进电机安装底座通过螺栓和螺母安装在第二安全带拉拽装置安装板上，使用第三联轴器连接第三步进电机轴和第二安全带拉拽轴，所述的第三轴承座组件固定在第二安全带拉拽轴两侧，所述的第三轴承座组件通过螺栓和螺母安装在第二轴承座安装偏心板上，所述的第四方管安装板、第四方管和第二轴承座安装偏心板采用焊接方式固定在一起，通过螺栓和螺母将第四方管安装板、第四方管和第二轴承座安装在第二安全带拉拽装置安装板上。

所述的锁扣可靠性试验装置，是由第五方管、可靠性试验轴承安装板、第四联轴器、伺服电机安装底座、伺服电机、第四轴承座组件、可靠性试验旋转轴、可靠性试验连接板、锁扣拨动轴、锁扣安装板、第六方管、加强筋和第五方管安装板组成的，所述的伺服电机通过螺栓和螺母安装在伺服电机安装底座上，所述的第四联轴器连接伺服电机轴和可靠性试验旋转轴，所述的可靠性试验轴承安装板、第五方管和第五方管安装板通过焊接方式固定在一起，所述的靠性试验旋转轴、可靠性试验连接板和锁扣拨动轴通过焊接方式固定在一起，所述的锁扣安装板、第六方管、加强筋和第五方管安装板通过焊接方式固定在一起。

该发明的有益之处是，ctsoa审核手册中对于四个试验的参数都有详细的要求，四个试验包括安全带2500次耐磨试验、安全带夹角可靠性试验、锁扣恒定力130n旋转200次试验和锁扣1万次疲劳试验，制作乘客安全带综合性能测试台来做试验可以验证乘客安全带各项性能是符合ctsoa要求的，在审定过程中的试验都需要民航局审核员全程目击，通过乘客安全带综合性能测试台所作的各项试验，也可以更好的为审核员呈现各项试验数据，确保整个审核过程中可控性，有利于后期其他相似部件开发、升级和改版的取证试验，整个试验过程中实现了自动控制，减少了人工试验的不准确性和浪费；乘客安全带综合性能测试台使用电控系统控制电机以达到精准控制和输出，确保了各项数据的可追溯性、准确性和可控性；通过控制器向伺服电机发送控制信号，并通过相应的机械传动机构，实现了稳定的恒定力和速度的组合输出，实现了锁扣恒定力130n旋转200次试验和锁扣1万次疲劳试验精准控制，通过控制器自动计数的方式，来确保别为安全带2500次耐磨试验、锁扣恒定力130n旋转200次试验和锁扣1万次疲劳试验的多循环试验的准确控制，确保整个试验的准确性；乘客安全带综合性能测试台使用钢材制作完成，保证了乘客安全带综合性能测试台具有足够的抗变形能力，提高了装置的使用寿命，为了方便移动和固定，在测试支撑架下部装有定向脚轮和刹车万向脚轮，提高了乘客安全带综合性能测试台的灵活性，通过多个电机和相应装置的配合使用，实现了在一个乘客安全带综合性能测试台进行四个试验的测试；设计的第一安全带拉拽轴、第二安全带拉拽轴、夹角旋转轴和可靠性试验旋转轴通过联轴器与相应电机相连，轴上的键槽确保了连接的牢靠性，确保了传动的准确性；第一安全带拉拽轴、第二安全带拉拽轴、夹角旋转轴和可靠性试验旋转轴与轴承座组件中的轴承内圈过盈配合，确保轴旋转时的平稳，减少摩擦，确保了轴和轴承的使用寿命，安全带耐磨支撑装置的高度和安装位置设计，确保乘客安全带在向上拉动状态时，乘客安全带与水平面之间的角度为8°；乘客安全带综合性能测试台的各项试验参数，均通过了山东省黄河计量院的计量认证，通过乘客安全带综合性能测试台对乘客安全带进行的各项试验，让我们对自己产品有了认知与信心。并得到了民航局审核员的认可，完成了相应的ctsoa取证试验；随着我国民航业发展，各航空公司对于乘客安全带的需求一定会日益增长，我公司自主研发的乘客安全带市场潜力巨大，乘客安全带综合性能测试台对于后续其他型号的乘客安全带取证工作做了良好的试验基础，可以大大缩短后续乘客安全带的ctsoa取证时间，有利于后期更快、更好的向用户推出其他型号的乘客安全带。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图，

附图2为锁扣夹角旋转装置的结构示意图，

附图3为安全带耐磨支撑装置的结构示意图，

附图4为测试支撑架的结构示意图，

附图5为第一安全带拉拽装置的结构示意图，

附图6为第二安全带拉拽装置的结构示意图，

附图7为配重块的结构示意图，

附图8为电控系统的电气原理图，

附图9为锁扣可靠性试验装置的结构示意图，

附图10为第一步进电机安装底座的结构示意图，

附图11为第一方管安装板的结构示意图，

附图12为夹角旋转装置轴承座安装板的结构示意图，

附图13为安全带锁扣插板的结构示意图，

附图14为夹角旋转轴的结构示意图，

附图15为第二方管安装板的结构示意图，

附图16为测试安装板的结构示意图，

附图17为支撑架的结构示意图，

附图18为第一安全带拉拽装置安装板的结构示意图，

附图19为第二步进电机安装底座的结构示意图，

附图20为第一安全带拉拽轴的结构示意图，

附图21为第一轴承座安装偏心板的结构示意图，

附图22为第三方管安装板的结构示意图，

附图23为第二安全带拉拽装置安装板的结构示意图，

附图24为第三步进电机安装底座的结构示意图，

附图25为第二安全带拉拽轴的结构示意图，

附图26为第二轴承座安装偏心板的结构示意图，

附图27为第四方管安装板的结构示意图，

附图28为可靠性试验轴承安装板的结构示意图，

附图29为伺服电机安装底座的结构示意图，

附图30为可靠性试验旋转轴的结构示意图，

附图31为可靠性试验连接板的结构示意图，

附图32为锁扣拨动轴的结构示意图，

附图33为锁扣安装板的结构示意图，

附图34为加强筋的结构示意图，

附图35为第五方管安装板的结构示意图，

附图36为安全带2500次耐磨试验的试验原理图，

附图37为安全带锁扣的结构示意图，

附图38为实施例一的安全带2500次耐磨试验开始时的示意图，

附图39为实施例一的安全带2500次耐磨试验安全带上升时的示意图，

附图40为实施例二的安全带夹角可靠性试验开始时的示意图，

附图41为实施例二的为安全带夹角可靠性试验锁扣旋转时的示意图，

附图42为实施例三锁扣恒定力130n旋转200次试验和实施例四锁扣1万次疲劳试验的示意图。

图中，1、锁扣夹角旋转装置，2、安全带耐磨支撑装置，3、测试支撑架，4、第一安全带拉拽装置，5、第二安全带拉拽装置，6、配重块，7、电控箱，8、锁扣可靠性试验装置，101、第一步进电机，102、第一步进电机安装底座，103、第一方管安装板，104、第一方管，105、夹角旋转装置轴承座安装板，106、第一轴承座组件，107、安全带锁扣插板，108、夹角旋转轴，109、第一联轴器，201、辊筒，202第二方管，203、第二方管安装板，301、测试安装板，302、支撑架，303、定向脚轮，304、带刹车万向脚轮，401、第一安全带拉拽装置安装板，402、第二步进电机安装底座，403、第二步进电机，404、第二联轴器，405、第一安全带拉拽轴，406、第二轴承座组件，407、第一轴承座安装偏心板，408、第三方管，409、第三方管安装板，501、第二安全带拉拽装置安装板，502、第三步进电机安装底座，503、第三步进电机，504、第三联轴器，505、第二安全带拉拽轴，506、第三轴承座组件，507、第二轴承座安装偏心板，508、第四方管，509、第四方管安装板，801、第五方管，802、可靠性试验轴承安装板，803、第四联轴器，804、伺服电机安装底座，805、伺服电机，806、第四轴承座组件，807、可靠性试验旋转轴，808、可靠性试验连接板，809、锁扣拨动轴，810、锁扣安装板，811、第六方管，812、加强筋，813、第五方管安装板。

具体实施方式

电控箱电气原理：220v交流电接入熔断器，从熔断器接入220v交流转直流24v电源，220v交流转直流24v电源的正负极接入编程控制器的正负极，从熔断器分别连接四个空气开关，四个空气开关分别接入三个步进电机控制器和伺服电机控制器的对应端口，步进电机控制器的端口ur-接编程控制器的端口ccc，步进电机控制器的端口ur+和pul+并联接编程控制器的端口cp，步进电机控制器的端口pul-接编程控制器的端口dr，三个步进电机控制器的端口uvw分别接入三个步进电机的端口uvw，伺服电机控制器的端口3接入编程控制器的端口vcc，伺服电机控制器的端口4和16并联接入编程控制器的端口e1，伺服电机控制器的端口14接入编程控制器的端口e2，编程控制器(编程控制器内含有4个程序，分别对应下述的实施例一、二、三和四)的端口入1、入2、入3、入4分别接4个常开开关负极端口，4个常开开关正极端口分别接入220v交流转直流24v电源的正极，按下接入1的常开开关控制系统自动执行选定程序，按下接入2的常开开关控制系统结束执行选定程序，按下接入3的常开开关控制系统执行实施例三程序正运行，松开结束执行，按下接入4的常开开关控制系统执行实施例三程序反运行，松开结束执行。

实施例一

本发明能够进行所述的安全带2500次耐磨试验，试验目的为模拟民用航空器乘客安全带在使用寿命中，验证乘客在极端力条件下拉拽乘客安全带对寿命的影响，试验的基本原理为：根据ctsoa手册原理图(见附图36)，乘客安全带带子穿过锁扣(锁扣见附图37)，乘客安全带带子一端捆绑一配重块(6)，重量为1.361kg，另一端拉拽乘客安全带带子，在配重块(6)上升时，乘客安全带带子与水平面夹角为8±2°，重物下降时，乘客安全带带子与水平面夹角为0°，手册要求每分钟循环次数在16-18次之间，乘客安全带带子磨损长度在152-203mm之间；做试验时，安全带锁扣(锁扣见附图37)安装在锁扣夹角旋转装置(1)的安全带锁扣插板(107)上，取一条1.3m乘客安全带带子穿过安全带锁扣(附图37)，乘客安全带带子一端固定在第一安全带拉拽装置(4)的第一安全带拉拽轴(405)上，乘客安全带带子穿过第一安全带拉拽轴(405)的矩形孔，通过螺栓和螺母将乘客安全带带子固定牢靠；乘客安全带带子搭在安全带耐磨支撑装置(2)的辊筒(201)上，设计的乘客安全带带子和安全带耐磨支撑装置辊筒(201)的接触点距测试支撑架上部测试支撑板竖直距离为153mm，设计的乘客安全带带子和安全带耐磨支撑装置辊筒(201)的接触点距离乘客安全带与锁扣接触点之间水平距离为183.8mm，确保了乘客安全带带子在上升状态时，乘客安全带带子与水平面夹角在8±0.2°之间，乘客安全带带子另一端通过螺栓和螺母固定配重块(6)；第一安全带拉拽轴(405)直径为50mm，则第一安全带拉拽轴(405)旋转一圈的长度为l＝2πr＝157mm，取第一安全带拉拽轴(405)旋转1.2r一个为磨损段，磨损长度为188.4mm；试验开始时将锁扣固定在水平位置，如附图38所示，锁扣夹角旋转装置(1)的电机首先以2r/min速度正转0.675s，转动角度为8.1°，此时第一安全带拉拽装置(4)的电机以60r/min速度正转1.2s，如附图29所示，随后第一安全带拉拽装置(4)的电机以60r/min速度反转1.2s，锁扣夹角旋转装置(1)电机以2r/min速度反转0.675s，乘客安全带回落过程中靠配重块(6)重力将乘客安全带拉回初始位，完成一个试验完整循环，一个循环时间为3.75s，一分钟循环16次，通过电控系统控制，自动循环2500次完成试验。

实施例二

本发明能够进行所述的安全带夹角可靠性试验，试验目的为模拟民用航空器在飞行过程中，乘客安全带能够对乘客起到安全、有效的束缚力，试验的基本原理为：ctsoa手册要求将乘客安全带固定到测试设备上，保证乘客安全带带垂直；开始测试时，拉动乘客安全带带子一端，速度为500±50mm/min，缓慢变动(1r/min±0.2r/min)锁扣与水平夹角，当拉紧达到89n时，停止转动；如附图40所示，使用螺栓和螺母将安全带锁扣(图37)安装在锁扣夹角旋转装置(1)的安全带锁扣插板(107)上，确保初始位置安全带锁扣插板(107)水平，乘客安全带带子穿过安全带锁扣(图37)，乘客安全带带子一端连接拉力计，拉力计另一端使用麻绳将其与第二安全带拉拽装置(5)的第二安全带拉拽轴(505)相连，乘客安全带带子另一端自然下垂。第二安全带拉拽轴(505)直径为50mm，第二安全带拉拽轴(505)轴旋转一轴长度为157mm，设定第二安全带拉拽装置(5)的电机轴旋转速度为3.2r/min，绑在上面的安全带带子转动速度为502-503mm/min；设定锁扣夹角旋转装置夹角旋转轴(108)转速为1r/min。使用电控系统控制，两个电机同时开始正转，读取拉力计读数，当拉力达到89n时，通过电控系统锁止两电机,如附图41所示。

实施例三

本发明能够进行所述的锁扣恒定力130n旋转200次试验，试验目的为模拟民用航空器乘客安全带在使用寿命中，验证锁扣在极端力开合状态下的寿命，该实验的基本原理为：ctsoa手册要求使用130±13n的力开合锁扣，频率不超过30次/分钟，循环200次；如附图42所示，可靠性试验旋转轴(807)与锁扣拨动轴(809)之间距离为58mm，要求输出恒定力为130n，伺服电机(805)输出扭矩应为m＝l×f＝58/1000*130＝7.54n.m，设定锁扣可靠性试验装置(8)的伺服电机(805)的输出扭矩为7.54n.m，锁扣拨动轴(809)处的输出力为130n，通过锁扣拨动轴(809)旋转打开锁扣，可靠性试验旋转轴(807)以26r/min的速度反转带动锁扣拨动轴(809)拨动锁扣完全打开后，可靠性试验旋转轴(807)以26r/min的速度正转带动锁扣拨动轴(809)至锁扣闭合，锁扣闭合过程依靠锁扣自身弹簧回弹力闭合，以上试验过程为一个循环，每分钟循环26-27次之间，由电控系统控制循环200次后停止。

实施例四

本发明能够进行所述的锁扣1万次疲劳试验，试验目的为模拟民用航空器乘客安全带在使用寿命中，验证乘客极限开合锁扣状态下对锁扣使用寿命的影响，该实验的基本原理为：ctsoa手册要求使用可以打开锁扣的力，完全开合锁扣1万次；如附图42所示，可靠性试验旋转轴(807)与锁扣拨动轴(809)之间距离为58mm，，设定锁扣可靠性试验装置(8)的伺服电机(805)的输出扭矩为2n.m，锁扣拨动轴(809)处的力为f＝m/l＝2/58*1000＝34.48n(34.48n的力可以打开锁扣)，通过锁扣拨动轴(809)打开锁扣，可靠性试验旋转轴(807)以26r/min的速度反转带动锁扣拨动轴(809)拨动锁扣完全打开后，可靠性试验旋转轴(807)以26r/min的速度正转带动锁扣拨动轴(809)至锁扣闭合，锁扣闭合过程依靠锁扣自身弹簧回弹力闭合，以上试验过程为一个循环，每分钟循环26-27次之间，由电控系统控制循环1万次后停止。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。