CN113212796B - 一种起落架强度试验水平载荷加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于结构强度试验领域，公开了一种起落架强度试验水平载荷加载装置，包括：四根立柱、八根承载横梁、八根垂向导轨梁、N根横向导轨梁和N个液压作动筒；四根立柱分立四角固定在地面上，四根立柱组成矩形的四个顶点；每相邻两根立柱之间平行固定两根承载横梁；相互平行的两根承载横梁之间平行固定两根垂向导轨梁；相互平行的两根垂向导轨梁之间连接横向导轨梁，横向导轨梁可在竖直平面内沿垂向导轨梁滑动；液压作动筒根部与横向导轨梁内侧连接，液压作动筒头部通过测力传感器连接起落架假轮，液压作动筒可在水平面内沿横向导轨梁滑动。利用本发明所述装置可以实现起落架航向和侧向载荷的随动加载。

Description

一种起落架强度试验水平载荷加载装置

技术领域

本发明属于结构强度试验领域，特别涉及一种起落架强度试验水平载荷加载装置。

背景技术

在飞机实际使用过程中，飞机起落架缓冲器的压缩行程是随着垂向载荷的变化而不断变化的。但是由于设备、技术、经验等方面的限制，在以往的飞机起落架疲劳试验中，缓冲器压缩行程通常采用固定行程，导致难以反映起落架实际受载情况。

另一方面，不管是对静力试验还是疲劳试验，起落架受载后，轮心的加载点位置会发生改变，但是现有的试验方法中，加载作动筒根部通常是固定的，这将使加载力线出现倾斜，导致加载不准确。

发明内容

本发明提供一种起落架试验随动的水平载荷加载装置，实现起落架静力或疲劳试验的自动变行程加载，减少换装工作量，同时实现试验水平载荷的随动加载，提高加载的精度。

一种起落架强度试验水平载荷加载装置，包括：四根立柱1、八根承载横梁2、八根垂向导轨梁4、N根横向导轨梁5和N个液压作动筒7；

所述四根立柱1分立四角固定在地面上，四根立柱组成矩形的四个顶点；

每相邻两根立柱1之间平行固定两根所述承载横梁2；相互平行的两根承载横梁2之间平行固定两根所述垂向导轨梁4；

相互平行的两根垂向导轨梁之间连接所述横向导轨梁5，所述横向导轨梁5可在竖直平面内沿垂向导轨梁滑动；

所述液压作动筒7根部与横向导轨梁5内侧连接，液压作动筒7头部通过测力传感器连接起落架假轮，所述液压作动筒7可在水平面内沿横向导轨梁滑动。

进一步，所述加载装置还包括：四根扣重横梁3和N个扣重单元6；

每相邻两根立柱1顶部之间固定一根扣重横梁3；

所述扣重单元6与液压作动筒7连接以抵消液压作动筒7和横向导轨梁的自重。

进一步，所述扣重单元6包括：扣重块601、滑轮组件603、承载横梁604和两个承载接头605；

所述两个承载接头605固定于扣重横梁3两端；所述承载横梁604固定于两个承载接头605之间；

所述滑轮组件603包括滑轮和绳索；所述滑轮固定在承载横梁上，所述绳索绕过所述滑轮，所述绳索一端连接扣重块601，另一端连接液压作动筒7。

进一步，所述垂向导轨梁4包括：工字梁401、滑块-导轨组件402和螺钉；

滑块-导轨组件中的导轨通过螺钉固定在工字梁401翼缘中部，滑块可沿导轨自由滑动。

进一步，所述横向导轨梁5包括：变截面工字梁501、导轨-滑块组件502、第一铰接组件503和第二铰接组件504；

所述变截面工字梁501两端分别通过第一铰接组件和第二铰接组件与两根垂向导轨梁4各自的滑块铰接。

进一步，所述第一铰接组件和第二铰接组件均为固定铰接组件504，所述固定铰接组件包括：两个双耳座和滚动轴承；两个双耳座分别与垂向导轨梁4的滑块和变截面工字梁501端部固定；且两个双耳座通过滚动轴承铰接。

进一步，所述第一铰接组件为固定铰接组件，所述第二铰接组件为活动铰接组件503，所述活动铰接组件503包括：双耳座、铰接杆、滚动轴承和关节轴承；

所述双耳座与垂向导轨梁4的滑块固定，所述铰接杆与变截面工字梁501端部固定；所述铰接杆与所述双耳座铰接，铰接杆一端安装滚动轴承，铰接杆另一端安装关节轴承。

进一步，所述扣重单元6还包括：杠杆组件602；所述杠杆组件一端与液压作动筒连接，另一端与横向导轨梁连接，中部与滑轮组件的绳索连接；所述杠杆组件与扣重块配合以平衡液压作动筒和横向导轨梁自重。

进一步，扣重块601重量等于液压作动筒7和横向导轨梁的自重之和

进一步，N≥4。

与现有技术相比，在不增加控制通道的情况下，实现了起落架航向载荷和侧向载荷的自动变行程随动加载，既降低了劳动强度、缩短试验周期，又提高了加载精度，试验结果更为可靠。

附图说明

图1——起落架强度试验水平载荷加载装置正视图；

图2——起落架强度试验水平载荷加载装置俯视图；

图3——立柱1轴测图；

图4——承载横梁2轴测图；

图5——扣重横梁3轴测图；

图6——垂向导轨梁4示意图；

图7——横向导轨梁5示意图；

图8——扣重系统6示意图；

1-立柱，2-承载横梁，3-扣重横梁，4-垂向导轨梁，5-横向导轨梁，6-扣重系统，7-液压作动筒，101-通用小立柱，102-带连接盘立柱，401-工字梁，402-导轨-滑块装置，403-螺母，501-变截面工字梁，502-导轨-滑块装置，503-活动铰接组件，504-固定铰接组件，601-扣重块，602-杠杆系统，603-滑轮系统，604-承载横梁，605-承载接头。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

图1、图2分别为水平载荷加载装置正视图和俯视图，包括4根立柱1、8根承载横梁2、4根扣重横梁3、8根垂向导轨梁4、6根横向导轨梁5、扣重系统6以及液压作动筒7。整个装置通过立柱1下部的螺栓安装在支持夹具上，同时试验件也安装在支持夹具上，使整个系统组成一个自平衡装置。

立柱1如图3所示，包括若干个小立柱，这些小立柱可分为两类，一类是通用小立柱101，长约1m，由钢板及边长400壁厚12的冷弯方形空心型钢焊接而成；一类是带连接盘立柱102，由钢板及边长400壁厚12的冷弯方形空心型钢焊接成，并在水平方向上焊接两个连接段，用于和承载横梁2、扣重横梁连接。与空心型钢焊接的钢板四周加工有8个螺栓孔，用于零件之间的连接。

承载横梁2安装于两个立柱1之间，主要承受水平方向载荷，主体由两个槽钢及钢板焊接而成，如附图4所示，钢板焊接在前后左右面上，并设计有加强筋。

扣重横梁3形式同通用小立柱101，如图5所示，由钢板及冷弯方形空心型钢焊接而成。

所述四根立柱1相当于组成了矩形的四个顶点，在矩形的四条边、两根立柱之间各设置三根承载梁。下面两根承载横梁2主要用于承受水平载荷；上面一根扣重横梁3主要用于承受扣重载荷。这样，即组成了主承力框架，可以承受各个方向的载荷。所述立柱和承载梁组成了主框架的四面墙，分别用于主要承受正负航向、正负侧向四个方向的载荷，下面以其中一面墙上装置来说明，但每面墙上均是相似结构。

垂向导轨梁4搭接在两个承载横梁上，如图6所示，由工字梁401及滑块-导轨装置402用内六角圆柱头螺钉连接而成。滑块-导轨装置402的导轨安装在工字梁401翼缘的中间位置，在工字梁401的腹板上打拱形孔，与螺钉配套的螺母403嵌套在拱形孔内。

导轨-滑块装置401摩擦系数可低至0.003以下，导轨上滑块数量可根据加载点数量设置。

工字梁402由3块钢板焊接而成，并在缘条和腹板之间设置加强筋，同时在梁上下两端焊接钢管，作为螺栓孔与承载横梁2连接。

横向导轨梁5安装在两个垂向导轨梁4的滑块上，如图7所示，由变截面工字梁501、导轨-滑块装置502、活动铰接组件503、固定铰接组件504组成。

变截面工字梁501由45号钢锻件加工而成，并设置有加强筋。在变截面工字梁内侧安装导轨-滑块装置，所谓内侧，是指所述主承力框架中心方向。液压作动筒根部固定在滑块上用于加载，头部与测力传感器及起落架的加载假轮连接。

所述导轨-滑块装置与工字形梁(垂向导轨梁或横向导轨梁)安装方式为：导轨紧贴梁翼缘，翼缘上开有一系列螺栓孔，与导轨上沉头螺栓孔对应，通过紧固件将导轨与工字形梁固定。梁腹板与螺栓孔对应位置开有槽，槽高度能容纳紧固件长度，宽度刚好能卡住紧固件螺母。这样的设计既有利于承载，又便于安装。

活动铰接组件503由双耳座、铰接杆组成，铰接杆一端孔安装滚动轴承，另一端孔安装关节轴承，并配轴承盖。固定铰接组件504由两个不同的双耳座组成，并在连接孔内安装滚动轴承，并配轴承盖。

变截面工字梁501两端分别通过活动铰接组件503、固定铰接组件504与两根垂向导轨梁4上的滑块连接，这样的连接方式允许发生以下情况时两个导轨-滑块装置仍能顺畅运行：由于安装或者加载变形导致两根垂向导轨梁不在一个平面或不平行。考虑到垂向导轨梁是安装于承载框架上的，因此受力变形导致的滑块运行不顺是经常会发生的问题。

扣重系统6由扣重块601、杠杆系统602、滑轮系统603、承载横梁604、承载接头605组成，如图8所示。

承载横梁604通过承载接头与由立柱1、承载横梁2、扣重横梁3组成的主承力框架相连。

滑轮系统603的滑轮安装于承载横梁604上。滑轮系统603的绳索一端与杠杆系统相连，另一端放置扣重块。

杠杆系统602与本发明所述的活动部分，即横向导轨梁5及液压作动筒7连接。扣重块与杠杆系统配合，克服作动筒自重带来的倾斜。

当然也可不使用杠杆系统，直接将滑轮系统的绳索一端与液压作动筒相连。

但是直接将绳索与液压作动筒相连，很难找准液压作动筒重心位置，而当连接点偏离重心时，扣重不准确从而不能很好的平衡液压作动筒自重。而使用杠杆系统连接横向导轨梁与液压作动筒，连接处不再只是一个点，而是一条线，便可以通过同时调节扣重块质量与杠杆系统以更准确的将扣重折算至液压作动筒重心处。扣重块质量等于液压作动筒和横向导轨梁自重之和。

通过以上的设置，可以实现起落架航向和侧向载荷的自随动加载。

其原理如下：首先控制系统令液压作动筒有一预紧力，当作动筒未达到水平时，此预紧力产生的垂直平面内的分力将使作动筒根部发生移动，直至作动筒垂直于导轨平面(或接近垂直，考虑到导轨-滑块间微小的摩擦力)。当起落架缓冲支柱行程发生变化或试验载荷导致加载假轮位置发生变化时，液压作动筒的头部跟随假轮移动，这时加载力线产生偏移，但由此产生的垂向平面内的分力导致液压作动筒重新回到垂直于垂向平面的位置。

此方法的理论误差为最终残留的垂向平面内分力大小，这与导轨-滑块装置的摩擦系数有关，而其摩擦系数小于0.003，因此，理论误差不超过水平载荷的0.3％。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种起落架强度试验水平载荷加载装置，其特征在于：所述加载装置包括：四根立柱（1）、八根第一承载横梁（2）、八根垂向导轨梁（4）、N根横向导轨梁（5）、N个液压作动筒（7）、四根扣重横梁（3）和N个扣重单元（6）；

所述四根立柱（1）分立四角固定在地面上，四根立柱组成矩形的四个顶点；

每相邻两根立柱（1）之间平行固定两根所述第一承载横梁（2）；相互平行的两根第一承载横梁（2）之间平行固定两根所述垂向导轨梁（4）；垂向导轨梁（4）包括：工字梁（401）、滑块-导轨组件（402）和螺钉；滑块-导轨组件中的导轨通过螺钉固定在工字梁（401）翼缘中部，滑块可沿导轨自由滑动；

相互平行的两根垂向导轨梁之间连接所述横向导轨梁（5），所述横向导轨梁（5）可在竖直平面内沿垂向导轨梁滑动；所述横向导轨梁（5）包括：变截面工字梁（501）、导轨-滑块组件（502）、第一铰接组件和第二铰接组件；所述变截面工字梁（501）两端分别通过第一铰接组件和第二铰接组件与两根垂向导轨梁（4）各自的滑块铰接；

所述液压作动筒（7）根部与横向导轨梁（5）内侧连接，液压作动筒（7）头部通过测力传感器连接起落架假轮，所述液压作动筒（7）可在水平面内沿横向导轨梁滑动；

每相邻两根立柱（1）顶部之间固定一根扣重横梁（3）；扣重单元（6）包括：扣重块（601）、杠杆组件（602）、滑轮组件（603）、第二承载横梁（604）和两个承载接头（605）；所述两个承载接头（605）固定于扣重横梁（3）两端；所述第二承载横梁（604）固定于两个承载接头（605）之间；所述滑轮组件（603）包括滑轮和绳索；所述滑轮固定在第二承载横梁上，所述绳索绕过所述滑轮，所述杠杆组件一端与液压作动筒连接，另一端与横向导轨梁连接，所述绳索一端连接扣重块（601），另一端连接杠杆组件中部；所述杠杆组件与扣重块配合以平衡液压作动筒和横向导轨梁的自重。

2.根据权利要求1所述的一种起落架强度试验水平载荷加载装置，其特征在于：所述第一铰接组件和第二铰接组件均为固定铰接组件（504），所述固定铰接组件包括：两个双耳座和滚动轴承；两个双耳座分别与垂向导轨梁（4）的滑块和变截面工字梁（501）端部固定；且两个双耳座通过滚动轴承铰接。

3.根据权利要求1所述的一种起落架强度试验水平载荷加载装置，其特征在于：所述第一铰接组件为固定铰接组件，所述第二铰接组件为活动铰接组件（503），所述活动铰接组件（503）包括：双耳座、铰接杆、滚动轴承和关节轴承；

所述双耳座与垂向导轨梁（4）的滑块固定，所述铰接杆与变截面工字梁（501）端部固定；所述铰接杆与所述双耳座铰接，铰接杆一端安装滚动轴承，铰接杆另一端安装关节轴承。

4.根据权利要求1所述的一种起落架强度试验水平载荷加载装置，其特征在于：扣重块（601）重量等于液压作动筒（7）和横向导轨梁的自重之和。

5.根据权利要求1所述的一种起落架强度试验水平载荷加载装置，其特征在于：N≥4。