一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置的制造方法
【專利摘要】一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置，包括加載盤、軸向液壓加載缸、磁力制動(dòng)器、滾動(dòng)軸承、徑向液壓加載缸；該加載盤套設(shè)于滾動(dòng)軸承上并與旋翼軸連接，軸向液壓加載缸設(shè)有五個(gè)并按相差角度為72°軸向均勻分布于加載盤上平面，徑向液壓加載設(shè)有兩個(gè)并按相差角度為90°徑向分布于加載盤外圓柱面，磁力制動(dòng)器設(shè)置于旋翼軸的端部用于控制旋翼軸的旋轉(zhuǎn)；它能有效模擬各種工況下直升機(jī)主減速器的合理真實(shí)載荷，為分析主減速器的載荷特性和振動(dòng)特性提供科學(xué)依據(jù)，并且整體結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，安裝簡便，制造成本低，市場前景廣闊，便于推廣使用；它廣泛適用于直升機(jī)主減速器的模擬故障分析、健康維護(hù)方法與策略研究。
【專利說明】
一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及直升機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器 旋翼加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳動(dòng)系統(tǒng)是直升機(jī)三大關(guān)鍵部件之一，是渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)唯一的動(dòng)力輸出部件，直升 機(jī)性能在很大程度上取決于傳動(dòng)系統(tǒng)的性能；由于直升機(jī)飛行環(huán)境往往比較惡劣，氣流變 化及飛行調(diào)整造成的工況多變性使得直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障頻發(fā)，傳動(dòng)系統(tǒng)是直升機(jī)最容易 發(fā)生故障的部分，一旦發(fā)生故障往往引起嚴(yán)重事故，直接威脅直升機(jī)的飛行安全；統(tǒng)計(jì)表 明，因機(jī)械故障導(dǎo)致的直升機(jī)飛行事故中，68%的事故是由于傳動(dòng)系統(tǒng)故障引起的，傳動(dòng)系 統(tǒng)的維修費(fèi)用占總維修費(fèi)用的58%，可見傳動(dòng)系統(tǒng)的安全對于直升機(jī)至關(guān)重要。
[0003] 直升機(jī)主減速器是直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵傳動(dòng)部件之一，它將發(fā)動(dòng)機(jī)功率按需要 傳遞給旋翼軸、尾槳、附件等，是傳動(dòng)系統(tǒng)中最復(fù)雜、最大、最重的部件;在飛行過程中，飛行 工況復(fù)雜多變，槳葉將產(chǎn)生扭矩載荷、升力及彎矩載荷，并傳遞給主減速器，給主減速器帶 來復(fù)雜多變的動(dòng)載響應(yīng)，而現(xiàn)有技術(shù)難以模擬復(fù)雜工況下直升機(jī)主減速器真實(shí)合理的載 荷，給相關(guān)研究帶來了困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述情況，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器 旋翼加載裝置，它采用對加載盤設(shè)置軸向和徑向液壓加載缸，能有效模擬各種工況下直升 機(jī)主減速器的合理真實(shí)載荷，為分析主減速器的載荷特性和振動(dòng)特性提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn) 傳動(dòng)系統(tǒng)安全高效運(yùn)行。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置，包括加載 盤、軸向液壓加載缸、磁力制動(dòng)器、滾動(dòng)軸承、徑向液壓加載缸;所述加載盤經(jīng)滾動(dòng)軸承與旋 翼軸連接，所述軸向液壓加載缸設(shè)置于加載盤上平面，所述徑向液壓加載缸設(shè)置于加載盤 外圓柱面，所述磁力制動(dòng)器設(shè)置于旋翼軸的端部用于控制旋翼軸的旋轉(zhuǎn)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)、效果優(yōu)化，其進(jìn)一步的措施:所述加載盤套設(shè)于滾動(dòng)軸承 外圈，該滾動(dòng)軸承內(nèi)圈套設(shè)于旋翼軸上。
[0007] 所述滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈分別與旋翼軸、加載盤采用過盈配裝。
[0008] 所述磁力制動(dòng)器設(shè)置于加載盤上方的旋翼軸端部。
[0009] 所述軸向液壓加載缸設(shè)有五個(gè)，并按相差角度為72°軸向均勻分布于加載盤上平 面。
[0010]所述徑向液壓加載缸設(shè)有兩個(gè)，并按相差角度為90°徑向分布于加載盤外圓柱面。 [0011 ]所述軸向液壓加載缸均勻分布于加載盤上平面中心的外周。
[0012]本實(shí)用新型提供一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置，包括加載 盤、軸向液壓加載缸、磁力制動(dòng)器、滾動(dòng)軸承、徑向液壓加載缸;所述加載盤套設(shè)于滾動(dòng)軸承 上并與旋翼軸連接，所述軸向液壓加載缸設(shè)有五個(gè)并按相差角度為72°軸向均勻分布于加 載盤上平面，所述徑向液壓加載缸設(shè)有兩個(gè)并按相差角度為90°徑向分布于加載盤外圓柱 面，所述磁力制動(dòng)器設(shè)置于旋翼軸的端部用于控制旋翼軸的旋轉(zhuǎn)的技術(shù)方案;它采用對加 載盤設(shè)置軸向和徑向液壓加載缸，能有效模擬各種工況下直升機(jī)主減速器的合理真實(shí)載 荷，為分析主減速器的載荷特性和振動(dòng)特性，確保傳動(dòng)系統(tǒng)安全高效運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)，并 且整體結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，安裝簡便，制造成本低，市場前景廣闊，便于推廣使用。
[0013] 本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果：
[0014] I、本實(shí)用新型采用在旋翼軸上設(shè)置加載盤，并分別設(shè)置軸向液壓加載缸和徑向液 壓加載缸，從而實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)主減速器軸力和彎矩的綜合加載，有利于分析各種工況下直 升機(jī)主減速器載荷特性，有利于開展主減速器振動(dòng)測試研究；
[0015] n、本實(shí)用新型采用在旋翼軸上設(shè)置磁力制動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)主減速器扭矩的 加載，有利于分析各種工況下直升機(jī)主減速器載荷特性，有利于開展主減速器振動(dòng)測試研 究；
[0016] m、本實(shí)用新型便于更全面的進(jìn)行直升機(jī)主減速器的故障演化機(jī)理、信號(hào)特征提 取方法、早期故障診斷方法、健康維護(hù)方法與策略研究；
[0017] IV、本實(shí)用新型能有效模擬各種工況下直升機(jī)主減速器的合理真實(shí)載荷，為分析 主減速器的載荷特性和振動(dòng)特性，確保傳動(dòng)系統(tǒng)安全高效運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)，并且整體結(jié) 構(gòu)科學(xué)合理，安裝簡便，制造成本低，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，市場前景廣闊，便于 推廣使用。
[0018] 本實(shí)用新型適用于直升機(jī)主減速器的模擬故障分析、健康維護(hù)方法與策略研究。
[0019] 下面將參照圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實(shí)用新型整體安裝結(jié)構(gòu)主視圖。
[0021 ]圖2為本實(shí)用新型整體安裝結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0022] 圖3為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)主視圖。
[0023] 圖中：1-加載盤，2-軸向液壓加載缸，3-磁力制動(dòng)器，4-滾動(dòng)軸承，5-徑向液壓加載 缸，6-旋翼軸，7-主減速器，8-變頻器，9-齒輪機(jī)構(gòu)，10-驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]參照附圖，本實(shí)用新型的工作原理:通過磁力制動(dòng)器3控制旋翼軸6的轉(zhuǎn)動(dòng)，可模擬 飛行中旋翼軸6所受到的扭矩;而其加載盤1經(jīng)滾動(dòng)軸承4與旋翼軸6連接，并通過五個(gè)軸向 液壓加載缸2加載軸向力，模擬直升機(jī)飛行中旋翼軸6所受到的軸向應(yīng)力，兩個(gè)徑向液壓加 載缸5加載徑向力，模擬直升機(jī)飛行中旋翼軸6受到的彎矩，通過改變不同方向徑向力的大 小，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向的彎矩加載;所述軸向液壓加載缸2和徑向液壓加載缸5分別與液壓 控制系統(tǒng)連接，該液壓控制系統(tǒng)用于為軸向液壓加載缸2和徑向液壓加載缸5提供高壓油源 并控制油缸力的輸出。
[0025]通過現(xiàn)有某型直升機(jī)飛行載荷譜的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到該旋翼加載裝置所應(yīng)加 載的載荷大小;例如:通過查詢某相似機(jī)型飛行載荷譜的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到載荷數(shù)據(jù)為旋翼軸 軸向力Fm=17140N，旋翼軸彎矩M=10477N ? m，旋翼軸扭矩Me = 4722N ? m;
[0026]每個(gè)軸向液壓加載缸應(yīng)加載力的大小為:Fi = FM/n = 17410/5 = 3482N(n為軸向液 壓加載缸個(gè)數(shù)）；由此可根據(jù)液壓加載缸選型參考選擇桿徑為18mm，缸徑為32mm的液壓加載 缸，其加載范圍為推力6KN，壓力4KN。
[0027] 徑向液壓加載缸應(yīng)加載力的大小分別為Fx、Fy，其合力為尸=由彎矩計(jì)算 公式M = FXL可得到兩個(gè)液壓加載缸應(yīng)加載的合力大小約為:F = M/L= 10477/1.1 = 9525N (L為主減速器旋翼軸長度）;根據(jù)液壓加載缸選型參考選擇桿徑為25_，缸徑為50mm的液壓 加載缸，而Fx、F y只需保證合力大小不變，其自身大小可改變，從而實(shí)現(xiàn)不同方向彎矩的加 載;而加載扭矩所用到的磁力制動(dòng)器，則根據(jù)旋翼軸扭矩1的大小來選取合適的型號(hào)。
[0028] 如圖3所示，本實(shí)用新型的加載盤1套設(shè)于滾動(dòng)軸承4上并與旋翼軸6連接，所述滾 動(dòng)軸承4的內(nèi)外圈分別與旋翼軸6、加載盤1采用過盈配裝;所述磁力制動(dòng)器3設(shè)置于加載盤1 的上方并與旋翼軸6的端部連接用于控制旋翼軸6的旋轉(zhuǎn);所述軸向液壓加載缸2設(shè)有五個(gè)， 并按相差角度為72°軸向均勻分布于加載盤1上平面，該軸向液壓加載缸2并以加載盤1的軸 向中心為圓心均勻分布于加載盤1上平面外周，所述徑向液壓加載缸5設(shè)有兩個(gè)，并按相差 角度為90°徑向分布于加載盤1外圓柱面。
[0029] 如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型對直升機(jī)主減速器振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)加載的具體實(shí) 施方法如下：
[0030] 步驟一：啟動(dòng)兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)10,兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)10采用兩個(gè)高性能矢量變頻器8控 制，保證兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)10的功率與轉(zhuǎn)速相同；驅(qū)動(dòng)電機(jī)10的動(dòng)力通過齒輪機(jī)構(gòu)9傳遞給主減 速器7,驅(qū)動(dòng)旋翼軸6、尾翼軸及其他附件轉(zhuǎn)動(dòng);旋翼軸6的轉(zhuǎn)速可根據(jù)不同飛行工況下轉(zhuǎn)速 的不同由變頻器8端子控制；
[0031] 步驟二:然后利用本實(shí)用新型模擬直升機(jī)主減速器7受到的載荷，根據(jù)不同的飛行 工況，模擬直升機(jī)在前飛、上升、側(cè)飛等不同情況下的載荷;模擬時(shí)通過五個(gè)軸向液壓加載 缸2施加軸向力，并且五個(gè)軸向液壓加載缸2同時(shí)工作所施加同等大小的力;再通過兩個(gè)或 三個(gè)徑向液壓加載缸5施加徑向力，模擬旋翼軸6受到的彎矩，通過改變徑向液壓加載缸5施 力的大小，可實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向的彎矩加載;驅(qū)動(dòng)磁力制動(dòng)器3工作，向旋翼軸6施加與其轉(zhuǎn)動(dòng)方 向相反的摩檫力，可模擬旋翼軸6受到的扭矩;各個(gè)液壓加載缸通過液壓控制系統(tǒng)控制，并 由液壓栗站為載荷施加提供高壓油源。
[0032] 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化;凡在本實(shí)用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置，其特征在于包括加載盤、軸向 液壓加載缸、磁力制動(dòng)器、滾動(dòng)軸承、徑向液壓加載缸;所述加載盤經(jīng)滾動(dòng)軸承與旋翼軸連 接，所述軸向液壓加載缸設(shè)置于加載盤上平面，所述徑向液壓加載缸設(shè)置于加載盤外圓柱 面，所述磁力制動(dòng)器設(shè)置于旋翼軸的端部用于控制旋翼軸的旋轉(zhuǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置，其特征 在于所述加載盤套設(shè)于滾動(dòng)軸承外圈，該滾動(dòng)軸承內(nèi)圈套設(shè)于旋翼軸上。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置，其特征 在于所述滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈分別與旋翼軸、加載盤采用過盈配裝。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置，其特征 在于所述磁力制動(dòng)器設(shè)置于加載盤上方的旋翼軸端部。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置，其特征 在于所述軸向液壓加載缸設(shè)有五個(gè)，并按相差角度為72°軸向均勻分布于加載盤上平面。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置，其特征 在于所述徑向液壓加載缸設(shè)有兩個(gè)，并按相差角度為90°徑向分布于加載盤外圓柱面。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于液壓加載的直升機(jī)主減速器旋翼加載裝置，其特征 在于所述軸向液壓加載缸均勻分布于加載盤上平面中心的外周。
【文檔編號(hào)】G01M13/02GK205593747SQ201620421724
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】蔣玲莉, 鄧貞勇, 韓清凱, 唐思文, 李學(xué)軍, 郭帥平
【申請人】湖南科技大學(xué)