专利名称：直升机旋翼垂直铰轴承疲劳试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直升机旋翼垂直铰轴承疲劳试验机。
背景技术：
直升机是旋翼飞行器的一种，是以旋翼作为其主要升力来源的垂直起落机。直升机飞行所需的力是靠旋翼旋转产生的，旋翼轴接近于铅垂，产生向上的拉力以克服直升机重量；同时，旋翼又可通过操纵机构操纵，产生向前、向后、向左、向右的水平分力，因此，直升机能垂直起落、空中悬停、向前后左右各个方向飞行。
可见旋翼系统是直升机最重要的部件之一，旋翼系统性能的优劣对直升机的飞行安全性、机动性、可靠性和服役期的长短均有决定性的影响。旋翼上承受最大交变应力的部位是旋翼的根部，此处也是应力集中最严重的部位。为了减小旋翼根部的应力集中，以提高旋翼的疲劳寿命，一般直升机旋翼根部都设计有三个铰链即轴向铰、水平铰、垂直铰，多数直升机的这三个铰链都采用滚动轴承，这些轴承均承受很大的交变载荷，并且各轴承都不是整周旋转，而是作高频小角度往复摆动，其受力、工况、润滑等条件很差。其中垂直铰轴承是旋翼系统中最主要的支承零件之一。故旋翼垂直铰轴承疲劳寿命的科学准确的评价对直升机旋翼系统以及整个直升机的设计、使用、保养等均有重要影响，而旋翼垂直铰轴承的疲劳寿命的科学准确评价的基础是进行大量的疲劳试验。
过去直升机旋翼垂直铰轴承的疲劳实验多采用将旋翼垂直铰轴承直接安装在旋翼系统中，并使旋翼系统按照接近真实的直升机飞行过程，作各种角速度、角加速度下的旋转运动。为了能准确评价旋翼垂直铰轴承的疲劳寿命，疲劳实验的抽样样本要足够大，即进行疲劳试验的垂直铰轴承的组数必须足够多，进行旋翼垂直铰轴承疲劳实验使用的旋翼就不得不在交变载荷的作用下长期工作；而旋翼垂直铰轴承疲劳实验使用的旋翼必须是直升机的真实旋翼，才能使旋翼垂直铰轴承的实验载荷接近工作过程中的真实载荷，而直升机旋翼的疲劳寿命是一定的，故在实验过程中经常发生旋翼本身疲劳破坏的现象，必须经常更换。由于旋翼的制造成本很高，这就使得旋翼垂直铰轴承疲劳试验得成本太大。同时由于直升机旋翼的直径尺寸一般都在20米到40米之间，故旋翼垂直角轴承疲劳试验所需占用的实验场地很大。另外由于直升机旋翼的转动惯量很大，故使其加减速旋转所需的起动和制动力矩也很大，必须使用大功率电机驱动，因此旋翼垂直铰轴承疲劳实验的能量消耗也很大。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种直升机旋翼垂直铰轴承的专用疲劳试验机，该疲劳试验机能够在旋翼垂直铰轴承疲劳实验中通过各种加载方式真实模拟旋翼垂直铰轴承的工作载荷和旋翼的真实角速度、角加速度等参数，从而可代替疲劳试验中的直升机旋翼，该发明在保证旋翼垂直铰轴承疲劳试验真实、可靠的前提下，极大的减少旋翼垂直铰轴承疲劳试验的成本。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是在支承框架上固联着两个轴承座，轴通过轴承支承在轴承座上，轴的上下两端安装直升机旋翼垂直铰轴承；C形框架的右端通过与其固联的两个轴承孔支承在直升机旋翼垂直铰轴承上，左端固联着两个导向杆，导向杆安装在支承框架上的两个导向孔内；C形框架和支承框架之间能作相对直线移动，但不能相对转动；加载油缸的活塞杆通过一个球铰与C形框架相连，加载油缸的缸体通过一个球铰与支承框架相连；在轴的中间位置固联着一个摇杆轴，摇杆轴通过铰链与连杆相连，连杆通过铰链与曲柄相连，曲柄连接在伺服电机的输出轴上；伺服电机的正反向旋转运动，通过曲柄、连杆、摇杆轴和轴带动旋翼垂直铰轴承作往复高频摆动；加载油缸通过C形框架施加给旋翼垂直铰轴承一个等于旋翼离心力的载荷。
图1为直升机旋翼垂直铰轴承专用疲劳试验机结构示意图。
在图1中，1、支承框架，2、导向杆，3、加载油缸，4、垂直铰轴承，5、轴承，6、轴承，7、摇杆轴，8、铰链，9、连杆，10、曲柄，11、伺服电机，12、轴，13、垂直铰轴承，14、C形框架，15、导向杆，16、轴承座，17、轴承座。
具体实施方式
图1是本实用新型公开的一个实施例(见图1)，直升机旋翼垂直铰轴承专用疲劳试验机的支承框架1上固联着两个轴承座16、17，轴12通过轴承5、6支承在轴承座16、17上，轴12的上下两端安装直升机旋翼垂直铰轴承4、13。C形框架14的右端通过与其固联的两个轴承孔支承在直升机旋翼垂直铰轴承4、13上，左端固联着两个导向杆2、15，导向杆2、15安装在支承框架1上的两个导向孔内。C形框架14和支承框架1之间能作相对直线移动，但不能相对转动。轴向加载油缸3的活塞杆通过一个球铰与C形框架相连，加载油缸3的缸体通过一个球铰与支承框架1相连。在轴12的中间位置固联着一个摇杆轴7，摇杆轴7通过铰链8与连杆9相连，连杆9通过铰链与曲柄10相连，曲柄10固定在伺服电机11的输出轴上。
科学准确的评价直升机旋翼垂直铰轴承的疲劳寿命，首先必须保证进行旋翼垂直铰轴承疲劳试验时的工况、运动、载荷、润滑等条件与该轴承在直升机飞行过程中的真实情况相吻合。在直升机工作过程中，要经常进行起飞、升速、减速、降落等操作，这些操作过程中都必须伴随这旋翼主轴转速的变化，同时由于旋翼是一个刚度很低、长度很大的梁，再加上风速的变化，必然发生旋翼在旋转面内(与旋翼驱动轴垂直的平面)的高频振动。在直升机飞行过程中，旋翼垂直铰轴承还要承受旋翼高速旋转产生的离心力。
在本实用新型中，伺服电机11的正反向旋转运动，通过曲柄10、连杆9、摇杆轴7和轴12带动旋翼垂直铰轴承作往复高频摆动。加载油缸3通过C形框架施加给旋翼垂直铰轴承一个等于旋翼离心力的载荷。
由于伺服电机的速度是可以任意设定的，故能找到一个伺服电机的速度曲线，使疲劳试验中旋翼垂直铰轴承的运动规律与直升机飞行过程中旋翼垂直铰轴承的真实运动规律一致。加载油缸3所施加的轴向拉力通过液压系统的控制能真实再现旋翼在不同转速下所产生的离心力。
权利要求1.一种直升机旋翼垂直铰轴承疲劳试验机，包括轴承(5，6)、垂直铰轴承(4，13)、加载油缸(3)及伺服电机(11)，其特征是支承框架(1)上固联两个轴承座(16，17)，轴(12)通过轴承(5，6)支承在轴承座(16，17)上，轴(12)的上下两端安装直升机旋翼垂直铰轴承(4)、(13)；C形框架(14)的右端通过与其固联的两个轴承孔支承在直升机旋翼垂直铰轴承(4，13)上，左端固联着两个导向杆(2，15)，导向杆(2)、(15)安装在支承框架1上的两个导向孔内。
2.根据权利要求1所述直升机旋翼垂直铰轴承疲劳试验机，其特征在于加载油缸(3)的活塞杆通过一个球铰与C形框架(14)相连，加载油缸(3)的缸体通过一个球铰与支承框架(1)相连。
3.根据权利要求1或2所述直升机旋翼垂直铰轴承疲劳试验机，其特征在于在轴(12)的中间位置固联着一个摇杆轴(7)，摇杆轴(7)通过铰链(8)与连杆(9)相连，连杆(9)通过铰链与曲柄(10)相连，曲柄(10)固定在伺服电机(11)的输出轴上。
专利摘要本实用新型公开一种直升机旋翼垂直铰轴承疲劳试验机。其特征是支承框架(1)上固联两个轴承座(16)、(17)，轴(12)通过轴承(5)、(6)支承在轴承座(16)、(17)上，轴(12)的上下两端安装直升机旋翼垂直铰轴承(4)、(13)；C形框架(14)的右端通过与其固联的两个轴承孔支承在直升机旋翼垂直铰轴承(4)、(13)上，左端固联着两个导向杆(2)、(15)，导向杆(2)、(15)安装在支承框架1上的两个导向孔内。本实用新型能够在旋翼垂直铰轴承疲劳实验中通过各种加载方式真实模拟旋翼垂直铰轴承的工作载荷和旋翼的真实角速度、角加速度等参数，从而可代替疲劳试验中的直升机旋翼。该实用新型在保证旋翼垂直铰轴承疲劳试验真实、可靠的前提下，极大地减少直升机旋翼垂直铰轴承疲劳试验的成本。
文档编号G01M99/00GK2876753SQ20062002383
公开日2007年3月7日 申请日期2006年3月17日 优先权日2006年3月17日
发明者刘喜平, 杨育林, 齐效文 申请人:燕山大学