一种舱门作动器开关门静力疲劳试验系统及方法与流程

本发明涉及一种舱门作动器开关门静力疲劳试验系统及方法，属于长寿命伺服机构及系统。

背景技术：

1、大飞机舱门作动系统采用直线式机电作动方案作为开关舱门的执行机构，在运动至开、关门到位位置后存在两种工况：1)在开门到位位置作动器需持续支撑舱门，该时间段内存在舱门重力载荷以及风载叠加载荷；2)在关门到位位置作动器需受持续3s以内的密封载荷。按照全生命周期的设计要求，需对作动器进行试验验证。按照常规试验方法搭建模拟负载台考核这些指标需要浪费大量的人力、物力和财力(数百万级)。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种舱门作动器开关门静力疲劳试验系统及方法，等效模拟作动器在开关门到位位置的载荷工况，提高试验效率。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种舱门作动器开关门静力疲劳试验系统，包括加载控制及数据采集系统、加载试验台、测力计、位移传感器、应变计；

4、加载控制及数据采集系统配置试验载荷曲线、加载次数以及加载频率，为加载试验台提供加载控制及驱动指令，并采集测力计及位置传感器的数据；

5、所述加载试验台上安装被测作动器，执行加载控制及驱动指令，对被测作动器施加载荷；

6、若干个所述位移传感器放置在加载试验台与被测作动器前、后支耳连接位置，测量被测作动器受载荷后导致结构变形产生的位移；

7、若干个所述应变计放置在被测作动器丝杠中部的周向上，记录并监测所在位置应力变化量；

8、所述测力计用于测量加载试验台施加的载荷量。

9、优选的，所述加载测试及数据采集系统包括控制模块、驱动模块、测试系统显示及操作单元；

10、所述测试系统显示及操作单元包括显示面板、加载控制输入参数设置子模块，通过配置自动生成试验载荷曲线，调加载次数、频率，生成指令信号发送至控制模块；

11、控制模块对指令信号解析后发送至驱动模块，监控驱动模块发送的电流电压信号，采集压力、位移信息，在电流、电压、压力、位移任一项超过预设阈值时，控制驱动模块停止工作；

12、驱动模块包括驱动电路、电机，驱动电路根据解析后的信号，生成驱动电机的三相uvw信号并发送至电机，并实时反馈电机的电流电压信号至控制模块。

13、优选的，控制模块根据电流信号，检测电机输出是否满足指令要求。

14、优选的，所述加载试验台包括基座、立柱梁、弯矩梁、液压缸、被测作动器连接转接工装；

15、所述基座是加载试验台的底座，力柱梁轴向安装于基座两端；弯矩梁安装于垂直立柱梁的方向，是液压缸以及被测作动器的支撑承力部件；

16、所述液压缸垂直安装于弯矩梁中心位置，与被测作动器前支耳连接，对被测作动器施加处于开、关门位置所受的压力、拉力负载；

17、所述被测作动器连接转接工装固定在基座上，与被测作动器后支耳铰接。

18、优选的，所述加载试验台还包括激光发射器，安装于液压缸与被测作动器连接转接工装之间，用于对被测作动器安装位置校准。

19、一种舱门作动器开关门静力疲劳试验方法，包括：

20、根据试验要求及被测作动器的性能指标，确定开门到位载荷变化曲线、关门到位密封载荷、开门加载频率、开门加载次数、关门加载次数，将被测作动器安装在舱门作动器开关门静力疲劳试验系统上；

21、循环执行预定次数的下述操作：

22、将被测作动器调整至开门到位位置；按照开门加载次数，依次施加等效开门到位的常规工况下载荷变化曲线，再施加等效开门到位的大侧风工况下载荷变化曲线，测力计、应变计、位移传感器敏感压力、应变量、位移数据，加载测试及数据采集系统监测上述数据及电机电压电流数据；

23、将被测作动器调整至关门到位位置，按照关门加载次数，施加反向关门到位密封载荷，测力计、应变计、位移传感器敏感压力、应变量、位移数据，加载测试及数据采集系统监测上述数据及电机电压电流数据；

24、上述操作执行完毕后，对被测作动器进行质量检查，确定被测作动器开关门静力疲劳极限下是否发生疲劳损伤，若未损伤则认定作动器功能性能良好。

25、优选的，试验载荷通过机上试验测试确定，将被测作动器安装于货舱门上，安装应变计及位移传感器，得到开门到位位置在常规工况、大侧风工况下受舱门重力拉力，关门到位位置密封压力；叠加不同工况下的低频小幅交变风载力，形成在开门到位位置的实际载荷变化曲线。

26、优选的，若加载测试及数据采集系统监测压力、应变量、位移数据任一项数据超过预设阈值，则认定被测作动器功能性能存在缺陷；若电机电压电流数据超过预设阈值，则加载测试及数据采集系统控制试验暂停。

27、优选的，施加等效开门到位的常规工况下载荷变化曲线，再施加等效开门到位的大侧风工况下载荷变化曲线，常规工况的次数与大侧风工况下的次数比为不小于8：1。

28、优选的，加载频率为被测作动器低频振动上限值。

29、本发明与现有技术相比的优点在于：

30、(1)本发明提出一种适用于民用航空舱门用作动器静力疲劳试验方法，直接在开关门到位位置施加载荷，不需要执行十万次甚至百万次的开关门操作，试验便捷简单，且验证准确。

31、(2)本发明提出一种适用于民用航空舱门用作动器静力疲劳试验装置，装置简单且能同时满足被试验件载荷、位移、应变闭环反馈试验控制。

技术特征：

1.一种舱门作动器开关门静力疲劳试验系统，其特征在于，包括加载控制及数据采集系统、加载试验台、测力计、位移传感器、应变计；

2.根据权利要求1所述的舱门作动器开关门静力疲劳试验系统，其特征在于，所述加载测试及数据采集系统包括控制模块、驱动模块、测试系统显示及操作单元；

3.根据权利要求2所述的舱门作动器开关门静力疲劳试验系统，其特征在于，控制模块根据电流信号，检测电机输出是否满足指令要求。

4.根据权利要求1所述的舱门作动器开关门静力疲劳试验系统，其特征在于，所述加载试验台包括基座、立柱梁、弯矩梁、液压缸、被测作动器连接转接工装；

5.根据权利要求4所述的舱门作动器开关门静力疲劳试验系统，其特征在于，所述加载试验台还包括激光发射器，安装于液压缸与被测作动器连接转接工装之间，用于对被测作动器安装位置校准。

6.一种舱门作动器开关门静力疲劳试验方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的一种舱门作动器开关门静力疲劳试验方法，其特征在于，试验载荷通过机上试验测试确定，将被测作动器安装于货舱门上，安装应变计及位移传感器，得到开门到位位置在常规工况、大侧风工况下受舱门重力拉力，关门到位位置密封压力；叠加不同工况下的低频小幅交变风载力，形成在开门到位位置的实际载荷变化曲线。

8.根据权利要求6所述的一种舱门作动器开关门静力疲劳试验方法，其特征在于，若加载测试及数据采集系统监测压力、应变量、位移数据任一项数据超过预设阈值，则认定被测作动器功能性能存在缺陷；若电机电压电流数据超过预设阈值，则加载测试及数据采集系统控制试验暂停。

9.根据权利要求6所述的一种舱门作动器开关门静力疲劳试验方法，其特征在于，施加等效开门到位的常规工况下载荷变化曲线，再施加等效开门到位的大侧风工况下载荷变化曲线，常规工况的次数与大侧风工况下的次数比为不小于8：1。

10.根据权利要求6所述的一种舱门作动器开关门静力疲劳试验方法，其特征在于，加载频率为被测作动器低频振动上限值。

技术总结
本发明公开了一种舱门作动器开关门静力疲劳试验系统及方法，该系统包括加载控制及数据采集系统、加载试验台、测力计、位移传感器、应变计。加载控制及数据采集系统配置试验载荷曲线、加载次数以及加载频率，为加载试验台提供加载控制及驱动指令，并采集测力计及位置传感器的数据；加载试验台上安装被测作动器，执行加载控制及驱动指令，对被测作动器施加载荷。通过本发明的应用，可以快速高效地完成舱门作动器开关门静力疲劳验证。

技术研发人员：王丹阳,吴昊,王晓露,聂振金,郭鹏,王嘉傲,王鑫,白航,孟楠
受保护的技术使用者：北京精密机电控制设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8