[发明专利]起飞/中止起飞时飞机机轮轴承工况的模拟试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机机轮轴承负荷试验机，具体是一种模拟飞机机轮轴承在飞机起飞与中止起飞状态时承受负荷工况的试验方法。

背景技术

随着飞机的发展，飞机起飞与着陆时速度及重量逐渐增加，起飞与着陆过程中的安全问题日益突出，对机轮轴承的性能与可靠性要求也越来越高，它关系到飞机的安全返航、持续作战能力和适应机场的能力。

机轮轴承不仅用来支撑机轮，引导机轮的旋转方向，减小转动过程中的摩擦，并承受对机轮和轮轴之间的各种载荷。而且，轴承对飞机的工作性能、寿命、各项经济指标及可靠性都有很大影响，甚至在某些情况下也会造成飞行安全事故。

作为易损件的机轮轴承，因为机轮轴承未能正常工作的事故占一定的比例，因此如何有效的提高飞机着陆时的安全性，提高飞机对各种载荷状况、跑道状况、气候条件的适应能力，成为飞机机轮轴承的主要研究目标。

大部分轴承的运动方式是外圈固定、内圈旋转。飞机机轮轴承有它独特之处，区别于其他轴承最大的特点是外圈旋转、内圈固定的运动方式，以及它在使用过程中的工况。

由于飞机采用的圆锥轴承的几何特点及设计特点，它可以承受径向和轴向的综合载荷。外滚道与轴承中心线夹角越大，能承受的轴向推力和径向推力的比值越大，滚棒和滚道的接触线越长，那么承受载荷的能力越强。飞机处于不同的工作状态，轴承的受力情况不同。

1、飞机处于静止状态，轴承主要承受静止载荷。飞机的重力产生的停机载荷P通过轴承的滚棒传递给外滚道，即轮毂。P可沿轴向分解为轴向力N和垂直于外滚道的力F。

2、飞机在地面滑行时，主要也承受垂直载荷。由于地面的不绝对平整，飞机的上下震动的幅度大于飞机的重力。

3、着陆时，机轮接地的瞬间首先主要受到巨大的静止垂直冲击载荷，继而机轮以很高的加速度加速达到与飞机同样的速度在地面滑跑。如果飞机产生了重着陆，轴承在未运转的状态下承受这种冲击载荷的危害是很大的。如果带侧滑接地，如侧风较大的时候，机轮还要收到较大的侧向载荷，机轮受到侧向摩擦力时，由于惯性作用，飞机有向一侧倾斜的趋势。因此作用在外侧轴承上的垂直载荷和侧向载荷要比内侧大。

轴承常见的几种失效方式中，对飞机机轮轴承威胁最大的为机轮轴承在承受较大的冲击载荷后，由于过载包括局部过载而使接触面发生塑性屈服，称为塑性变形失效。

随着目前世界各国对大型运输机的需求越来越大，研制高转速重负荷的机轮轴承也越来越迫切，人们也越来越认识到机轮轴承试验的重要性。轴承试验是轴承设计和制造过程中一个不可或缺的重要验证过程，在轴承试验机上按照轴承的实际安装工况、实际运行状态，即轴承的转速、轴向载荷、径向载荷以及环境温度、润滑状态等按照实际工况给定进行运转，达到预定寿命或到轴承失效。

中国专利CN201010254885中公开了一种外圈旋转内圈固定的滚动轴承模拟试验方法。此类方法实施时，将电机转子通过联轴节与试验轴承的外圈连接，轴承内圈固定于内圈轴，内圈轴固定于加载套上。试验时，电机通过联轴节直接带动试验轴承外圈同步旋转，径向加载时，径向力通过内圈轴施加于试验轴承的内圈上。

这一利用驱动电机直接带动试验轴承外圈同步旋转的方法，缺陷很多。

一方面，在进行径向加载时，径向力从加载套通过内圈轴施加于试验轴承的内圈上，但此径向的加载载荷，是为了消除滚动轴承的径向游隙，达到减小轴承旋转时的振动的目的，因此此类轴承试验机所能承受的径向加载力很小。当径向载荷大于额定的载荷值时必然导致旋转的不平衡，导致此类试验机只能适合于试验如航空发动机等个别工况的轴承。

另一方面，如需进行轴向加载，轴向施加力通过试验轴承外圈直接作用在电机转子，而电机转子不可能承受上百千牛的轴向推力，因此不能实现轴向加载，使得此类方法不能模拟航空机轮的侧偏加载。

因此，上述方法只能简单地实现对滚动轴承外圈旋转的驱动，而不具备对轴承的试验能力，尤其是对高转速高负荷工况的航空机轮轴承的试验更是望尘莫及。

目前国内外轴承试验机种类繁多，可均为铁路用轴承、风电轴承和机床轴承等轴承试验机，结构上大体为使用电主轴带动安装在轴承座内的试验轴承的内圈旋转，如中国专利CN201210103079公开的高速轴承试验机，轴承轴向的另一侧利用轴向加载装置实现轴向载荷加载，轴承径向一侧利用径向加载装置实现径向载荷加载。

试验机的工作方式决定了被测件的试验方法，因此，现有技术中的轴承试验方法均大同小异，其方法及原理如用于航空机轮轴承试验，就显得力不从心了。