一种辐板与毂芯组合的航空机轮的制作方法

本发明涉及航空机轮，具体是一种组合式航空机轮。

背景技术：

航空机轮是飞机起落架重要承力件，也是旋转件，配装有航空轮胎和刹车装置，安装在起落架支柱底端轮轴上，供飞机起飞、着陆滑跑，刹车和支撑飞机用。前起落架机轮通常不带刹车装置，称为无刹车机轮；主起落架机轮带刹车装置，称为刹车机轮。

这里作为知识性也作为对本发明理解，有必要稍微说明一下有关“轮”的概念和“轮”的发展。很久很久以前遥远古代，我们先人就知道轮和轴，这种最简单、最基本的机械元件或零件，并因此发明和打造出车和轮的木器载具；轮包括：毂(轮毂)，辐(轮辐)，辋(轮辋)这三要素或结构部分，这三个零组件主要用榫卯连接在一起。轮毂中心用来穿插轮轴，将轴支撑在毂上，或者说轮毂支撑在轮轴上；轮辐(辐条或辐板，腹板)用来将轮辋连接支撑在轮毂上。随着冶炼技术发达，铸造出、锻造出三件一体的铜轮，铁轮，钢轮。橡皮的应用，给轮辋安装橡胶轮胎，成就了现代意义上的车轮，工程机械轮等各种负重行走轮；轮辋也叫轮圈，轮缘，轮辋两端侧有凸起的轮缘，用来固定安装的轮胎。此外，与轮相关的还有辖(轮辖)，就是轮键，限制轮子在轴上移动。

航空机轮主要由机轮轮毂组成。机轮在起落架轮轴上的位置由轮轴上的凸台和轮轴螺母限制固定，没有用轮键。所述航空机轮轮毂包括毂(轮毂)，辐(轮辐)，辋(轮辋)，通常是连体件，或单件体整体式结构。由于航空轮胎刚性硬，轮辋两端轮缘必须有一个设计成可卸轮缘或活动轮缘，以便装卸轮胎。过去，航空机轮主要用铸件制造，技术性能较低；现在，航空机轮主要用轻合金锻件制造，技术性能较高。随着大型、重载飞机和高速飞机的发展，需要负荷能力更强、尺寸更大的航空机轮，这对航空机轮的设计、制造带来新挑战。为了配置更大的刹车热库，希望机轮内腔大，内腔深。现有锻件机轮结构大体分单辐板(腹板)或碗形式和对开式，单辐板结构纵剖面基本是“e”形，包含了轮毂、轮辐和轮辋。对开式为二个单辐板结构，二个半轮毂纵剖面也基本是“e”形。单辐板结构机轮内腔深大，是刹车机轮首选的型式，但结构复杂，不利于生产制造。对开式结构便于制造和维修，但一般机轮内腔浅小，不便布置大的刹车热库，应用受限。轮毂、轮辐和轮辋一体化单件整体式结构确实有优点：简洁，便于装配，结构完整性好，但也在发展中遇到问题。机轮轮毂是航空机轮的大件。现有机轮结构设计存在的不足是整体式机轮轮毂缺乏维修性，使用出现裂纹就要拆卸报废，基本不可修理；加工制造工艺性差，大尺寸(机轮结合径一般在450mm以上)轮毂锻件机械性能不高，散差大；此外，锻件尺寸大，结构复杂，现有锻压设备难以适应，对锻压设备吨位提出更高要求；这二者都加大了生产制造周期和生产成本。在改善生产工艺的同时，优化和改进航空机轮结构设计是生产实际和飞机发展的迫切需要。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的整体式机轮轮毂缺乏维修性，加工制造工艺性差的不足，本发明提出了一种辐板与毂芯组合的航空机轮。

本发明包括轮缘、毂芯和辐板，其特征在于，所述的轮缘分为内半轮缘、外半轮缘，并将该内半轮缘、外半轮缘均与辐板固连；对接后的内半轮缘和外半轮缘形成的圆筒形件两端端头处的外圆周表面上分别有径向凸出的凸缘，并且位于内半轮缘端头处的凸缘为内凸缘，位于外半轮缘端头处的凸缘为外凸缘。所述内半轮缘的内端与外半轮缘的内端分别卡在所述辐板的外圆周上并固连，使所述内半轮缘内端的端面与外半轮缘内端的端面对接；所述内半轮缘与外半轮缘对接面的气密性通过安放在所述对接面上的密封圈保证；所述的辐板为独立辐板，通过连接螺栓将内半轮缘、外半轮缘与该辐板的外缘连接在一起，通过连接紧固件辐板螺栓将辐板的内缘与毂芯连接在一起；所述的独立辐板为一个或两个。装配后的所述的毂芯与独立辐板、内半轮缘和外半轮缘四者同轴。

当所述独立辐板为一个时，该辐板套装在毂芯的外圆周表面，使该辐板内缘的一个端面与毂芯外圆周上法兰的内端面贴合并固紧，使该独立辐板外缘位于所述内半轮缘上的内法兰和外半轮缘上的外法兰之间并固紧。

当所述独立辐板为两个时，该两个独立辐板均套装毂芯的外圆周表面，使两个独立辐板的内缘分别与毂芯外圆周上法兰的两个端面贴合并固紧，使两个独立辐板的外缘分别位于所述内半轮缘上的内法兰和外半轮缘上的外法兰两侧并固紧。采用两个独立辐板时，各独立辐板的轴向尺寸比所述一个独立辐板的轴向尺寸减小1/3；

所述内半轮缘与外半轮缘连接一端为内端，该内端的内端的内圆周表面有径向凸出的内法兰；所述外半轮缘与内半轮缘连接一端为内端，内端的内圆周表面有径向凸出的外法兰；当采用一个独立辐板时，所述外法兰与内法兰相邻的端面分别与该独立辐板的两个端面配合。当采用两个独立辐板时，所述外法兰与内法兰相邻的端面贴合，所述外法兰与内法兰相背的端面分别与两个独立辐板的表面贴合。

毂芯两端端头处的内表面有轴承孔座用于安装机轮轴承，将组合航空机轮支撑在轮轴上；所述的机轮轴承通过内侧的轴承限位台定位；该轴承限位台为毂芯内表面径向凸出的凸台。在该毂芯外圆周表面中部的外径大于该毂芯两端的外径，形成了法兰座，在该法兰座上有径向凸出的法兰；所述法兰内端面的位置须保证连接后的辐板处于垂直状态。当采用一个独立辐板时，所述法兰的一个表面与该独立辐板的一个端面配合。当采用两个独立辐板时，所述法兰的两个表面分别与该独立辐板的两个端面配合。

所述独立辐板采用轻合金或复合材料制造。

在内半轮缘内端端面处的外圆周表面开有环形的外台阶；在外半轮缘内端端面处的内圆周表面开有环形的内台阶，并在该内台阶的下表面加工有斜面。当所述内半轮缘的内端端面与外半轮缘的内端端面对接后，该外台阶与内台阶嵌合为一个安放密封圈的环形容腔，形成了对内半轮缘和外半轮缘的对接面密封，保持航空轮胎充气压力不由对接面泄漏。在密封对接面时，所述内台阶下表面的斜面与该密封圈表面接触，对该密封圈同时产生径向和轴向的压力。

本发明将一体化单件整体式结构机轮轮毂，分解或分割为轮毂、独立辐板、轮缘，取单辐板和对开式的优点，取消纵剖面呈“e”形的整体式轮毂结构，将现有非独立的轮缘作为一个独立的大圆筒形件，毂芯和独立辐板作为一个大圆板形加小圆筒的独立件，再用紧固件将各部件连接为一个整体件。这样，有利于锻件机械性能保证和提高，现有锻压设备仍可使用，满足大尺寸、深腔机轮制品技术要求。

本发明中，独立辐板采用一个或两个，均为中央带开口的圆盘件，在圆盘的外周缘均匀布置有一圈螺栓孔，所述螺栓孔与内半轮缘的内法兰和外半轮缘的外半轮缘法兰各自上的螺栓孔相对贯通，用以安插连接螺栓，将内半轮缘和外半轮缘连接起来，紧固在辐板上；在圆盘的内周缘均匀布置有一圈螺栓孔，用以安装辐板螺栓，连接毂芯。

毂芯基本是小圆筒形件，毂芯几何轴线与辐板和内半轮缘、外半轮缘的轴线同心；毂芯两端位于辐板的两面，毂芯两端设置有轴承孔座，用以安装机轮轴承，将组合航空机轮支撑在轮轴上；毂芯有外凸法兰，在法兰上均匀布置有一圈螺栓孔，该孔与辐板内周缘螺栓孔相对贯通；毂芯法兰一侧用作连接面。

辐板通过内周缘螺栓孔，用连接紧固件辐板螺栓，将作为基板的辐板与毂芯连接在一起。

本发明采用化整为零，简化零件，便于制造、维护的思路设计制造航空机轮，将一体化单件整体式结构机轮轮毂，分解为简单件加工制造，没有复杂的“e”形轮毂结构，再用紧固件将简单件连接为一个整体件，继承了单辐板和对开式机轮的优点。这样，有利于锻件机械性能保证和提高，现有锻压设备仍可使用，满足大尺寸、深腔机轮制品技术要求；改善了航空机轮维修性，使基本不可修的机轮轮毂能够维修，方便外场航材备件订货，提高航空产品制造和使用综合效益；本发明适应大型、重载飞机和高速飞机对负荷能力更强、尺寸更大的大容腔航空机轮设计制造的发展需求。本发明具有明显的设计制造和技术使用综合经济效益。

附图说明

附图1是单件辐板航空机轮的结构示意图。

附图2是半辐板航空机轮的结构示意图。

附图3是内半轮与外半轮缘的密封示意图。

图中：1.内半轮缘；2.外半轮缘；3.法兰；4.连接螺栓；5.内轮缘；6.内法兰；7.螺栓孔；8.外轮缘；9.外半轮缘法兰；10.密封圈；11.辐板螺栓；12.毂芯；13.充气孔；14.独立辐板；15.轴承孔座；16.轴承；17.气门嘴。

具体实施方式

实施例1

本实施例是一种组合式航空机轮，包括轮缘、毂芯24和独立辐板14，所述的轮缘分为内半轮缘1、外半轮缘2，并将该内半轮缘、外半轮缘均与独立辐板固连；对接后的内半轮缘和外半轮缘形成了圆筒形件，在该圆筒形件两端端头处的外圆周表面上分别有径向凸出的凸缘，并且位于内半轮缘端头处的凸缘为内凸缘5，位于外半轮缘端头处的凸缘为外凸缘8。所述内半轮缘的内端与外半轮缘的内端分别卡在所述独立辐板的外圆周上并固连，使所述内半轮缘内端的端面与外半轮缘内端的端面对接；所述内半轮缘与外半轮缘对接面的气密性通过安放在所述对接面上的密封圈10保证；所述的独立辐板为一个，通过连接螺栓4将内半轮缘、外半轮缘与该独立辐板的外缘连接在一起，通过连接紧固件辐板螺栓将辐板的内缘与毂芯连接在一起。装配后的所述的毂芯与独立辐板、内半轮缘和外半轮缘四者同轴。

本实施例中的独立辐板14通过连接螺栓4与内半轮缘1、外半轮缘2连接在一起；同时，通过连接紧固件辐板螺栓11，将该独立辐板14与毂芯24连接在一起。内半轮缘1和外半轮缘2内部对接面气密性由对接面上的密封圈10保证。连接时，将所述内半轮缘的内端与外半轮缘2的内端分别卡在所述辐板23的外圆周上并通过连接螺栓4固连，使所述内半轮缘内端的端面与外半轮缘内端的端面对接；所述内半轮缘1与外半轮缘2对接面的气密性通过安放在所述对接面上的密封圈10保证；对接后的内半轮缘1和外半轮缘2形成的圆筒形件两端端头处的外圆周表面上分别有径向凸出的凸缘，并且位于内半轮缘端头处的凸缘为内凸缘5，位于外半轮缘端头处的凸缘为外凸缘8。装配后的所述的毂芯24与辐板23、内半轮缘1和外半轮缘2四者同轴。

所述的内半轮缘1为圆形壳体。所述内半轮缘1与外半轮缘连接一端为内端，该内端的内端的内圆周表面有径向凸出的内法兰6；该内法兰6上均布有多个螺栓孔7；所述内法兰的外端面与该内半轮缘1的内端面之间的距离为1/2辐板23的轴向长度。

所述的外半轮缘2为圆形壳体。所述外半轮缘1与内半轮缘连接一端为内端，内端的内圆周表面有径向凸出的外半轮缘法兰9；该外半轮缘法兰9上亦均匀布置有一圈螺栓孔7；所述外半轮缘法兰的内端面与该外半轮缘2的内端面之间的距离为独立辐板14轴向长度的1/2。在所述外半轮缘2的内表面有充气孔13，并且该充气孔位于所述外半轮缘法兰外端面与该外半轮缘内表面相交处。

所述独立辐板14为中心有通孔的圆盘件。在该独立辐板14盘表面的外缘均布有多个螺栓孔7；所述螺栓孔7与分别位于法兰6和外半轮缘法兰9上的螺栓孔同心，用以安插连接螺栓4，以将内半轮缘1和外半轮缘2连接起来，紧固在辐板23上。在所述独立辐板14盘表面的的内缘均匀布置有多个辐板螺栓11的安装孔，通过所述辐板螺栓将独立辐板与毂芯24固连。

毂芯24为圆形筒件。该毂芯24两端端头处的内表面有轴承孔座15用于安装机轮轴承16，将组合航空机轮支撑在轮轴上；所述的机轮轴承通过内侧的轴承限位台定位；该轴承限位台为毂芯内表面径向凸出的凸台。在该毂芯24外圆周表面中部的外径大于该毂芯两端的外径，形成了法兰座，在该法兰座上有径向凸出的法兰3；该法兰上均布有用于连接辐板的螺孔；所述法兰内端面的位置须保证连接后的辐板23处于垂直状态。

所述独立辐板14采用轻合金或复合材料制造，如2014铝合金锻件、7055铝合金喷射成型件、钛合金件或铝基复合材料件，本实施例中，该独立辐板14采用钛合金等温锻件。

在内半轮缘1内端端面处的外圆周表面开有环形的外台阶11；在外半轮缘2内端端面处的内圆周表面开有环形的内台阶12，并在该内台阶的下表面加工有斜面。当所述内半轮缘的内端端面与外半轮缘的内端端面对接后，该外台阶与内台阶嵌合为一个安放密封圈10的环形容腔，形成了对内半轮缘和外半轮缘的对接面密封，保持航空轮胎充气压力不由对接面泄漏。在密封对接面时，所述内台阶下表面的斜面与该密封圈表面接触，对该密封圈同时产生径向和轴向的压力。

本实施例特别适宜特大飞机轮，象美国b52“同温层堡垒”战略轰炸机一人高轮子：轮胎直径达1420mm，结合径710mm的制造。

实施例2

本实施例是一种组合式航空机轮，包括轮缘、毂芯24和独立辐板14，所述的轮缘分为内半轮缘1、外半轮缘2，并将该内半轮缘、外半轮缘均与独立辐板固连；对接后的内半轮缘和外半轮缘形成了圆筒形件，在该圆筒形件两端端头处的外圆周表面上分别有径向凸出的凸缘，并且位于内半轮缘端头处的凸缘为内凸缘5，位于外半轮缘端头处的凸缘为外凸缘8。所述内半轮缘的内端与外半轮缘的内端分别卡在所述独立辐板的外圆周上并固连，使所述内半轮缘内端的端面与外半轮缘内端的端面对接；所述内半轮缘与外半轮缘对接面的气密性通过安放在所述对接面上的密封圈10保证；所述的独立辐板为两个，通过连接螺栓4将内半轮缘、外半轮缘与该独立辐板的外缘连接在一起，通过连接紧固件辐板螺栓将辐板的内缘与毂芯连接在一起。装配后的所述的毂芯与独立辐板、内半轮缘和外半轮缘四者同轴。

本实施例中的内半轮缘1、外半轮缘2、和毂芯24的结构与实施例中的内半轮缘1、外半轮缘2和毂芯24的结构相近。

内半轮缘1的内法兰6和外半轮缘2的外法兰9的端面抵靠贴合，并将所述一个独立辐板靠近外圆周的内端面与所述内法兰6的外端面贴合，将另一个独立辐板靠近外圆周的内端面与所述外法兰9的外端面贴合；将相互贴合的两个独立辐板、内法兰和外法兰之间通过连接螺栓4固连。将所述毂芯24外圆周表面的法兰置于所述两个独立辐板靠近内圆周一侧的盘面之间，并通过辐板螺栓11将所述毂芯的法兰与两个独立辐板固连。

所述的内半轮缘1为圆形壳体。所述内半轮缘1与外半轮缘连接一端为内端，该内端的内端的内圆周表面有径向凸出的内法兰6；该内法兰6上均布有多个螺栓孔7；所述内法兰的外端面与该内半轮缘1的内端面之间的距离为1/2辐板23的轴向长度。在所述内半轮缘1外端内表面的一侧有导轨14.

所述的外半轮缘2为圆形壳体。所述外半轮缘1与内半轮缘连接一端为内端，内端的内圆周表面有径向凸出的外半轮缘法兰9；该外半轮缘法兰9上亦均布有螺栓孔7。在所述外半轮缘2的内表面有充气孔13，并且该充气孔位于所述外半轮缘法兰外端面与该外半轮缘内表面相交处。

在内半轮缘1内端端面处的外圆周表面开有环形的外台阶11；在外半轮缘2内端端面处的内圆周表面开有环形的内台阶12，并在该内台阶的下表面加工有斜面。当所述内半轮缘的内端端面与外半轮缘的内端端面对接后，该外台阶与内台阶嵌合为一个安放密封圈10的环形容腔，形成了对内半轮缘和外半轮缘的对接面密封，保持航空轮胎充气压力不由对接面泄漏。在密封对接面时，所述内台阶下表面的斜面与该密封圈表面接触，对该密封圈同时产生径向和轴向的压力。

两个独立辐板14均为中心有通孔的圆盘件。在该独立辐板盘面的外缘处均布有螺栓孔7，该螺栓孔与分别位于内半轮缘的内法兰6和外半轮缘的外法兰9上的螺栓孔同心，用与安装连接螺栓4，以将该半辐板与内半轮缘和外半轮缘固连。所述的内法兰6和外法兰9的端面相互抵靠，并位于两个独立辐板之间，被两个独立辐板夹紧固定。在独立辐板盘面的内缘处均布有螺栓孔，辐板螺栓11穿入该螺栓孔将两个独立辐板与毂芯24固紧。所述独立辐板采用轻合金或复合材料制造；本实施例独立辐板采用铝合金模锻件。

根据机轮径侧向联合载荷试验的结果确定两个独立辐板的轴向尺寸。本实施例中，所述的两个独立辐板1均与实施例1中记载的辐板23的结构相同，但所述的两个半辐板的轴向尺寸比实施例1中记载的一个辐板的轴向尺寸减小1/3。

所述的毂芯24为圆形筒件。该毂芯24两端端头出的内表面有轴承孔座15用于安装机轮轴承16，将组合航空机轮支撑在轮轴上；所述的机轮轴承通过内侧的轴承限位台定位；该轴承限位台为毂芯内表面径向凸出的凸台。在该毂芯24外圆周表面中部的外径大于该毂芯两端的外径，形成了法兰座，在该法兰座上有径向凸出的法兰；该法兰上均布有用于连接两个半辐板的螺孔；连接后的两个半辐板处于垂直状态。

采用两个独立辐板连接，有利于调节辐板连接刚性，适应不同的机轮技术要求。