吳 量，張廣勇，胡覺(jué)凡，彭 磊，孫向陽(yáng)

(中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司，陜西 西安 710032)

0 前言

擺振試驗(yàn)臺(tái)是起落架及輪胎研發(fā)設(shè)計(jì)所需的重要設(shè)備之一，其用途是提供航空輪胎及起落架的加載，完成起落架擺振試驗(yàn)。航空輪胎在實(shí)際負(fù)載過(guò)程中，不僅承受徑向方向的作用力，而且受到軸向的側(cè)向力。為了更好地分析輪胎在實(shí)際工作中復(fù)雜的受力狀況，更好地在實(shí)驗(yàn)室對(duì)輪胎和起落架的受力狀況進(jìn)行模擬和分析，需要開(kāi)發(fā)一種能在輪胎的徑向和軸向都能方便實(shí)現(xiàn)加載，且加載力調(diào)整操作方便的、調(diào)整范圍大的試驗(yàn)臺(tái)。

1 擺振試驗(yàn)臺(tái)組成和工藝參數(shù)

擺陣試驗(yàn)臺(tái)如圖1所示。設(shè)備主要由壓下機(jī)構(gòu)、加載吊籃和固定吊籃、側(cè)向加載裝置、機(jī)架、抽塵裝置等組成，另外還有機(jī)械限位和實(shí)現(xiàn)控制所必需的壓力傳感器、位移傳感器、行程開(kāi)關(guān)等。設(shè)備采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化測(cè)控技術(shù)、試驗(yàn)技術(shù)和試驗(yàn)方法，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程可全部自動(dòng)化完成。在這套設(shè)備中可完成多種試驗(yàn)，可以進(jìn)行徑向加載和側(cè)向加載，可以滿足目前國(guó)產(chǎn)現(xiàn)有尺寸飛機(jī)輪胎及起落架的動(dòng)力和剎車試驗(yàn)。飛機(jī)起落架擺陣試驗(yàn)臺(tái)的性能參數(shù)如表1所示。

完成加載試驗(yàn)后，將輪胎和起落架從活動(dòng)吊籃上卸下。

圖1 擺振試驗(yàn)臺(tái)

項(xiàng)目?jī)?nèi)容輪胎外徑規(guī)格/mm?420～?1200起落架高度(含夾具、輪胎)/m0.9～2.2剎車試驗(yàn)時(shí)徑向加載力(不含起落架)/kN≤380擺振試驗(yàn)時(shí)徑向加載力(含起落架)/kN≤130加載吊籃工作行程/mm1500側(cè)向加載力(雙向)/kN≤40驅(qū)動(dòng)方式液壓驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)工作壓力/MPa21工作方式斷續(xù)運(yùn)行潤(rùn)滑方式手動(dòng)加油脂控制元件旋轉(zhuǎn)編碼器;行程開(kāi)關(guān);機(jī)械限位;壓力及位移傳感器

根據(jù)起落架和航空輪胎的規(guī)格尺寸，將固定吊籃固定在立柱上合適高度的位置；壓下機(jī)構(gòu)升高，將安裝好輪胎的起落架吊至一層平臺(tái)，安裝在活動(dòng)吊籃底部；壓下機(jī)構(gòu)下降，將輪胎與鼓輪剛剛接觸且無(wú)加載，即液壓缸中的壓力傳感器開(kāi)始讀數(shù)時(shí)，停止下降。固定吊籃上端的螺旋升降機(jī)調(diào)整至預(yù)定位置，在加載過(guò)程中的機(jī)械限位作用，防止爆胎。啟動(dòng)鼓輪旋轉(zhuǎn)，煙塵收集裝置開(kāi)始工作；當(dāng)輪胎的線速度達(dá)到預(yù)定值后，提供徑向加載和軸向加載，采取和記錄所需數(shù)據(jù)。

2 關(guān)鍵設(shè)備及工作原理

2.1 壓下機(jī)構(gòu)

主要功能是向起落架和機(jī)輪提供徑向加載力，主要?jiǎng)幼魇巧舷乱苿?dòng)，使起落架和機(jī)輪產(chǎn)生徑向位移，滿足試驗(yàn)要求,結(jié)構(gòu)如圖2所示。橫梁主要起承載徑向加載力和驅(qū)動(dòng)部件重量，橫梁兩端由兩個(gè)固定的絲杠支撐，旋轉(zhuǎn)螺母安裝在平臺(tái)橫梁上。電機(jī)驅(qū)動(dòng)將動(dòng)力傳給旋轉(zhuǎn)螺母，使旋轉(zhuǎn)螺母在絲杠上進(jìn)行上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)橫梁及液壓缸完成上升下降。

上下移動(dòng)的機(jī)構(gòu)橫梁。通過(guò)壓下機(jī)構(gòu)橫梁的上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)高度方向上的粗定位，主液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)精確定位，大大增大了起落架和輪胎尺寸的適用范圍，而且提高了精度。由于起落架規(guī)格中高度范圍較大，但實(shí)際加載位移較小，為減少液壓缸行程，減小立柱高度，從而減少投資。液壓缸裝在橫梁上，為試驗(yàn)提供徑向加載力，液壓缸中安裝有壓力及位移傳感器，保證試驗(yàn)加載過(guò)程中檢測(cè)和控制的需要。

圖2 壓下機(jī)構(gòu)

2.2 加載吊籃和固定吊籃

加載吊籃和固定吊籃主要功能是安裝試驗(yàn)件適配器，同時(shí)使加載吊籃處于良好的受力狀態(tài),結(jié)構(gòu)如圖3所示。固定吊籃內(nèi)裝有滾輪，外側(cè)裝有角板與立柱上的滑板用螺栓聯(lián)結(jié)。同時(shí)在機(jī)架立柱上的滑板豎直方向上開(kāi)有一排螺栓孔，可根據(jù)試驗(yàn)時(shí)不同高度的位置需要，將固定吊籃安裝在立柱上，使加載吊籃始終處于受力最佳位置。

加載吊籃四周有滾道與固定吊籃內(nèi)的滾輪形成滾動(dòng)聯(lián)結(jié)，由于滾動(dòng)聯(lián)結(jié)阻力小，可提高試驗(yàn)件測(cè)試精度。加載吊籃上部與橫梁上的液壓缸聯(lián)結(jié)，承受徑向加載力，底部有螺栓孔用于聯(lián)結(jié)試驗(yàn)件適配器，滿足不同規(guī)格起落架安裝要求。

固定吊籃在立柱上的安裝位置可以上下調(diào)整，可以滿足更多尺寸規(guī)格的起落架和輪胎的試驗(yàn)需求，同時(shí)保證了加載時(shí)整個(gè)設(shè)備的剛度，提高加載數(shù)值的精確性的和測(cè)量數(shù)值的準(zhǔn)確性?；顒?dòng)吊籃在固定吊籃里通過(guò)滾輪滾道可以實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，在提供水平支撐的同時(shí)，又保證了活動(dòng)吊籃上下動(dòng)作的靈活性。

固定吊籃上方裝有螺旋升降機(jī)，不同規(guī)格輪胎做試驗(yàn)時(shí),按輪胎承受的最大力時(shí)規(guī)定的壓縮距離調(diào)整螺旋升降機(jī)絲杠頂部與加載吊籃橫梁的距離,防止爆胎。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，螺旋升降機(jī)由電機(jī)(帶編碼器)驅(qū)動(dòng)。由于絲杠帶自鎖，可實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整。

圖3 加載吊籃和固定吊籃

2.3 側(cè)向加載裝置

側(cè)向加載裝置主要功能是提供起落架擺振試驗(yàn)的側(cè)向力,結(jié)構(gòu)如圖4所示。側(cè)向加載裝置主要由液壓缸、機(jī)架、滾珠絲杠、滑塊滑軌、配重塊等組成。側(cè)向加載裝置為滿足與起落架聯(lián)結(jié)需要，液壓缸應(yīng)滿足X軸、Y軸、Z軸移動(dòng)和自身擺動(dòng)四個(gè)自由度，因此在機(jī)架上下方向和前后方向上都開(kāi)有滑槽，液壓缸支撐座上裝有滑塊，這樣能完成液壓缸上下方向和前后方向的調(diào)整動(dòng)作。機(jī)架底部安裝有滑塊，平臺(tái)上安裝有滑軌，裝置總體安裝在滑軌上，通過(guò)滑塊滑軌結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)左右方向上的調(diào)整動(dòng)作。液壓缸采用中間擺動(dòng)式液壓缸，允許在加載過(guò)程中有小角度的擺動(dòng)。液壓缸裝有壓力及位移傳感器，保證試驗(yàn)需要。

側(cè)向加載機(jī)構(gòu)可以左右移動(dòng)，滿足了對(duì)起落架和輪胎側(cè)向進(jìn)行加載時(shí)實(shí)現(xiàn)更大角度范圍內(nèi)的調(diào)整。側(cè)向加載機(jī)構(gòu)中液壓缸可以實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，可以更好地匹配不同尺寸規(guī)格的起落架和輪胎在高度方向上的調(diào)整需求。

圖4 側(cè)向加載裝置

2.4 機(jī)架

機(jī)架主要功能是提供設(shè)備的骨架，其中平臺(tái)、欄桿、梯子主要功能是方便操作人員日常工作和設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng),結(jié)構(gòu)如圖5所示。

機(jī)架由四個(gè)立柱通過(guò)橫梁聯(lián)結(jié)而成，立柱底部有地腳螺栓孔，立柱內(nèi)側(cè)面裝有滑板，立柱上的滑板豎直方向上開(kāi)有一排螺栓孔，根據(jù)不同位置的需要聯(lián)結(jié)固定吊籃。

平臺(tái)分為三層，一層平臺(tái)為操作平臺(tái)，平臺(tái)上有小車用于接送貨物，二、三層平臺(tái)為檢修平臺(tái)。

圖5 機(jī)架

2.5 抽塵裝置

抽塵裝置由風(fēng)口、底座、液壓缸組成，將底座焊在一層平臺(tái)上，風(fēng)口上的波紋管、抽風(fēng)機(jī)安裝好后，液壓缸動(dòng)作推動(dòng)風(fēng)口朝向鼓輪，抽走試驗(yàn)中產(chǎn)生的煙塵,結(jié)構(gòu)如圖6所示。煙塵收集裝置抽走試驗(yàn)時(shí)的煙塵，保證了試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)車間的試驗(yàn)環(huán)境，維護(hù)實(shí)驗(yàn)室的衛(wèi)生，避免對(duì)操作工人有粉塵傷害。

圖6 抽塵裝置

整套設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)已成功完成安裝調(diào)試，如圖7所示。

圖7 擺振試驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)圖片

3 結(jié)束語(yǔ)

該新設(shè)備已經(jīng)在用戶現(xiàn)場(chǎng)成功完成安裝調(diào)試，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試試驗(yàn)，設(shè)備完美地實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的加載動(dòng)作，精確地保證了加載數(shù)值，達(dá)到甚至超過(guò)了試驗(yàn)所需的設(shè)計(jì)參數(shù)，而且加載力調(diào)整操作方便，電氣檢測(cè)精準(zhǔn)和控制精確，達(dá)到甚至超過(guò)了試驗(yàn)所需的設(shè)計(jì)參數(shù)。

飛機(jī)起落架擺振試驗(yàn)臺(tái)是航空輪胎和飛機(jī)起落架試制的重要設(shè)備，中國(guó)重型機(jī)械研究院將此套設(shè)備研究設(shè)計(jì)到安裝調(diào)試成功，對(duì)我國(guó)打破航空輪胎的國(guó)外壟斷，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化、自主化意義重大，助力我國(guó)航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。