一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置的制造方法
【专利摘要】一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置，包括加载盘、轴向液压加载缸、磁力制动器、滚动轴承、径向液压加载缸；该加载盘套设于滚动轴承上并与旋翼轴连接，轴向液压加载缸设有五个并按相差角度为72°轴向均匀分布于加载盘上平面，径向液压加载设有两个并按相差角度为90°径向分布于加载盘外圆柱面，磁力制动器设置于旋翼轴的端部用于控制旋翼轴的旋转；它能有效模拟各种工况下直升机主减速器的合理真实载荷，为分析主减速器的载荷特性和振动特性提供科学依据，并且整体结构科学合理，安装简便，制造成本低，市场前景广阔，便于推广使用；它广泛适用于直升机主减速器的模拟故障分析、健康维护方法与策略研究。
【专利说明】
一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及直升机技术领域，尤其涉及一种基于液压加载的直升机主减速器 旋翼加载装置。
【背景技术】
[0002] 传动系统是直升机三大关键部件之一，是涡轴发动机唯一的动力输出部件，直升 机性能在很大程度上取决于传动系统的性能；由于直升机飞行环境往往比较恶劣，气流变 化及飞行调整造成的工况多变性使得直升机传动系统故障频发，传动系统是直升机最容易 发生故障的部分，一旦发生故障往往引起严重事故，直接威胁直升机的飞行安全；统计表 明，因机械故障导致的直升机飞行事故中，68%的事故是由于传动系统故障引起的，传动系 统的维修费用占总维修费用的58%，可见传动系统的安全对于直升机至关重要。
[0003] 直升机主减速器是直升机传动系统的关键传动部件之一，它将发动机功率按需要 传递给旋翼轴、尾桨、附件等，是传动系统中最复杂、最大、最重的部件;在飞行过程中，飞行 工况复杂多变，桨叶将产生扭矩载荷、升力及弯矩载荷，并传递给主减速器，给主减速器带 来复杂多变的动载响应，而现有技术难以模拟复杂工况下直升机主减速器真实合理的载 荷，给相关研究带来了困难。
【发明内容】
[0004] 针对上述情况，本实用新型的目的在于提供一种基于液压加载的直升机主减速器 旋翼加载装置，它采用对加载盘设置轴向和径向液压加载缸，能有效模拟各种工况下直升 机主减速器的合理真实载荷，为分析主减速器的载荷特性和振动特性提供科学依据，实现 传动系统安全高效运行。
[0005] 为实现上述任务，一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置，包括加载 盘、轴向液压加载缸、磁力制动器、滚动轴承、径向液压加载缸;所述加载盘经滚动轴承与旋 翼轴连接，所述轴向液压加载缸设置于加载盘上平面，所述径向液压加载缸设置于加载盘 外圆柱面，所述磁力制动器设置于旋翼轴的端部用于控制旋翼轴的旋转。
[0006] 为实现本实用新型结构、效果优化，其进一步的措施:所述加载盘套设于滚动轴承 外圈，该滚动轴承内圈套设于旋翼轴上。
[0007] 所述滚动轴承的内外圈分别与旋翼轴、加载盘采用过盈配装。
[0008] 所述磁力制动器设置于加载盘上方的旋翼轴端部。
[0009] 所述轴向液压加载缸设有五个，并按相差角度为72°轴向均匀分布于加载盘上平 面。
[0010]所述径向液压加载缸设有两个，并按相差角度为90°径向分布于加载盘外圆柱面。 [0011 ]所述轴向液压加载缸均匀分布于加载盘上平面中心的外周。
[0012]本实用新型提供一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置，包括加载 盘、轴向液压加载缸、磁力制动器、滚动轴承、径向液压加载缸;所述加载盘套设于滚动轴承 上并与旋翼轴连接，所述轴向液压加载缸设有五个并按相差角度为72°轴向均匀分布于加 载盘上平面，所述径向液压加载缸设有两个并按相差角度为90°径向分布于加载盘外圆柱 面，所述磁力制动器设置于旋翼轴的端部用于控制旋翼轴的旋转的技术方案;它采用对加 载盘设置轴向和径向液压加载缸，能有效模拟各种工况下直升机主减速器的合理真实载 荷，为分析主减速器的载荷特性和振动特性，确保传动系统安全高效运行提供科学依据，并 且整体结构科学合理，安装简便，制造成本低，市场前景广阔，便于推广使用。
[0013] 本实用新型相比现有技术所产生的有益效果：
[0014] I、本实用新型采用在旋翼轴上设置加载盘，并分别设置轴向液压加载缸和径向液 压加载缸，从而实现了直升机主减速器轴力和弯矩的综合加载，有利于分析各种工况下直 升机主减速器载荷特性，有利于开展主减速器振动测试研究；
[0015] n、本实用新型采用在旋翼轴上设置磁力制动器，实现了直升机主减速器扭矩的 加载，有利于分析各种工况下直升机主减速器载荷特性，有利于开展主减速器振动测试研 究；
[0016] m、本实用新型便于更全面的进行直升机主减速器的故障演化机理、信号特征提 取方法、早期故障诊断方法、健康维护方法与策略研究；
[0017] IV、本实用新型能有效模拟各种工况下直升机主减速器的合理真实载荷，为分析 主减速器的载荷特性和振动特性，确保传动系统安全高效运行提供科学依据，并且整体结 构科学合理，安装简便，制造成本低，具有显著的经济效益和社会效益，市场前景广阔，便于 推广使用。
[0018] 本实用新型适用于直升机主减速器的模拟故障分析、健康维护方法与策略研究。
[0019] 下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型整体安装结构主视图。
[0021 ]图2为本实用新型整体安装结构俯视图。
[0022] 图3为本实用新型的整体结构主视图。
[0023] 图中：1-加载盘，2-轴向液压加载缸，3-磁力制动器，4-滚动轴承，5-径向液压加载 缸，6-旋翼轴，7-主减速器，8-变频器，9-齿轮机构，10-驱动电机。
【具体实施方式】
[0024]参照附图，本实用新型的工作原理:通过磁力制动器3控制旋翼轴6的转动，可模拟 飞行中旋翼轴6所受到的扭矩;而其加载盘1经滚动轴承4与旋翼轴6连接，并通过五个轴向 液压加载缸2加载轴向力，模拟直升机飞行中旋翼轴6所受到的轴向应力，两个径向液压加 载缸5加载径向力，模拟直升机飞行中旋翼轴6受到的弯矩，通过改变不同方向径向力的大 小，可以实现各个方向的弯矩加载;所述轴向液压加载缸2和径向液压加载缸5分别与液压 控制系统连接，该液压控制系统用于为轴向液压加载缸2和径向液压加载缸5提供高压油源 并控制油缸力的输出。
[0025]通过现有某型直升机飞行载荷谱的统计数据，可计算得到该旋翼加载装置所应加 载的载荷大小;例如:通过查询某相似机型飞行载荷谱的统计数据，得到载荷数据为旋翼轴 轴向力Fm=17140N，旋翼轴弯矩M=10477N ? m，旋翼轴扭矩Me = 4722N ? m;
[0026]每个轴向液压加载缸应加载力的大小为:Fi = FM/n = 17410/5 = 3482N(n为轴向液 压加载缸个数）；由此可根据液压加载缸选型参考选择杆径为18mm，缸径为32mm的液压加载 缸，其加载范围为推力6KN，压力4KN。
[0027] 径向液压加载缸应加载力的大小分别为Fx、Fy，其合力为尸=由弯矩计算 公式M = FXL可得到两个液压加载缸应加载的合力大小约为:F = M/L= 10477/1.1 = 9525N (L为主减速器旋翼轴长度）;根据液压加载缸选型参考选择杆径为25_，缸径为50mm的液压 加载缸，而Fx、F y只需保证合力大小不变，其自身大小可改变，从而实现不同方向弯矩的加 载;而加载扭矩所用到的磁力制动器，则根据旋翼轴扭矩1的大小来选取合适的型号。
[0028] 如图3所示，本实用新型的加载盘1套设于滚动轴承4上并与旋翼轴6连接，所述滚 动轴承4的内外圈分别与旋翼轴6、加载盘1采用过盈配装;所述磁力制动器3设置于加载盘1 的上方并与旋翼轴6的端部连接用于控制旋翼轴6的旋转;所述轴向液压加载缸2设有五个， 并按相差角度为72°轴向均匀分布于加载盘1上平面，该轴向液压加载缸2并以加载盘1的轴 向中心为圆心均匀分布于加载盘1上平面外周，所述径向液压加载缸5设有两个，并按相差 角度为90°径向分布于加载盘1外圆柱面。
[0029] 如图1和图2所示，本实用新型对直升机主减速器振动特性实验平台加载的具体实 施方法如下：
[0030] 步骤一：启动两台驱动电机10,两台驱动电机10采用两个高性能矢量变频器8控 制，保证两台驱动电机10的功率与转速相同；驱动电机10的动力通过齿轮机构9传递给主减 速器7,驱动旋翼轴6、尾翼轴及其他附件转动;旋翼轴6的转速可根据不同飞行工况下转速 的不同由变频器8端子控制；
[0031] 步骤二:然后利用本实用新型模拟直升机主减速器7受到的载荷，根据不同的飞行 工况，模拟直升机在前飞、上升、侧飞等不同情况下的载荷;模拟时通过五个轴向液压加载 缸2施加轴向力，并且五个轴向液压加载缸2同时工作所施加同等大小的力;再通过两个或 三个径向液压加载缸5施加径向力，模拟旋翼轴6受到的弯矩，通过改变径向液压加载缸5施 力的大小，可实现各个方向的弯矩加载;驱动磁力制动器3工作，向旋翼轴6施加与其转动方 向相反的摩檫力，可模拟旋翼轴6受到的扭矩;各个液压加载缸通过液压控制系统控制，并 由液压栗站为载荷施加提供高压油源。
[0032] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化;凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置，其特征在于包括加载盘、轴向 液压加载缸、磁力制动器、滚动轴承、径向液压加载缸;所述加载盘经滚动轴承与旋翼轴连 接，所述轴向液压加载缸设置于加载盘上平面，所述径向液压加载缸设置于加载盘外圆柱 面，所述磁力制动器设置于旋翼轴的端部用于控制旋翼轴的旋转。2. 根据权利要求1所述的一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置，其特征 在于所述加载盘套设于滚动轴承外圈，该滚动轴承内圈套设于旋翼轴上。3. 根据权利要求2所述的一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置，其特征 在于所述滚动轴承的内外圈分别与旋翼轴、加载盘采用过盈配装。4. 根据权利要求1所述的一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置，其特征 在于所述磁力制动器设置于加载盘上方的旋翼轴端部。5. 根据权利要求1所述的一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置，其特征 在于所述轴向液压加载缸设有五个，并按相差角度为72°轴向均匀分布于加载盘上平面。6. 根据权利要求1所述的一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置，其特征 在于所述径向液压加载缸设有两个，并按相差角度为90°径向分布于加载盘外圆柱面。7. 根据权利要求5所述的一种基于液压加载的直升机主减速器旋翼加载装置，其特征 在于所述轴向液压加载缸均匀分布于加载盘上平面中心的外周。
【文档编号】G01M13/02GK205593747SQ201620421724
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】蒋玲莉, 邓贞勇, 韩清凯, 唐思文, 李学军, 郭帅平
【申请人】湖南科技大学