[发明专利]飞机机轮轴承动态载荷模拟试验方法

摘要

一种飞机机轮轴承动态载荷模拟试验方法，所使用的试验机包括拖动系统和加载系统组成，通过拖动系统使试验轴承按规定的转速旋转，加载系统为试验轴承提供试验载荷，保证试验轴承按规定的载荷试验，模拟飞机在起飞、高速滑行、着陆时冲击瞬间、侧偏着陆以及停止过程中机轮轴承受力工况、试验条件等使用工况状态，能够全面地反映机轮轴承的工况，以及强度、寿命的准确评估，为研究更高转速、更重负荷的航空机轮轴承提供可信的试验依据，有效缩短了研制周期。

主权项

一种飞机机轮轴承动态载荷模拟试验方法，通过轴承试验机的加载装置进行所述的飞机机轮轴承静态载荷模拟试验；所述的轴承试验机的加载装置包括液压缸、固定板、载荷传感器、立柱、活动板、橡胶轮、加载头、加载轴、制动器和制动盘；加载装置通过立柱固定在地基板的上表面；固定板固定在立柱顶端端面上；液压缸安装在所述固定板上表面的几何中心，并使该液压缸的伸缩杆穿过固定板后位于该固定板的下表面与活动板上表面之间；所述活动板水平安装在所述立柱的中部，并以立柱为导轨上下移动；所述活动板上表面几何中心安装有载荷传感器；所述活动板下表面有导轨槽，加载头的加载基板安装在该导轨槽内；在液压缸的伸缩杆的端面与活动板之间固定安装载荷传感器；加载轴的两端分别固定在加载头的两个加载臂上；试验轴承安装在加载轴的中部；橡胶轮套装在所述试验轴承的外圈上；制动盘套装在加载轴上，并且该制动盘上的法兰与橡胶轮的一个端面固定连接；所述制动盘的制动碟片位于制动器的制动夹片中；所述制动器的上端固定在加载头内加载基板的下表面； 其特征在于，所述飞机机轮轴承负荷冲击载荷的试验的步骤是： 步骤1：负荷滑行试验，模拟飞机重负荷高速滑行状态；所述的负荷滑行试验内容包括试验轴承在试验载荷及转速下有无裂纹、变形，有无疲劳剥落或剥落深度、面积大小，以及在载荷及转速的作用下试验轴承内圈的温度变化曲线，试验前后游隙变化； 第一步：测量并记录试验前轴承游隙，安装试验轴承；试验轴承一组两套对称固定安装在橡胶轮内，试验轴承的外圈固定在钢圈内，内圈安装在加载轴上；加载轴两端通过轴套安装在加载头的加载臂上；在各轴承内圈表面粘贴热电偶，并将该热电偶与数据采集器通过导线连接； 第二步：载荷传感器调零；启动加载系统，提升加载装置活动板的高度，使安装在该活动板下方的橡胶轮处于悬空状态；因活动板及加载头的自重，垂直加载时所述自重的重力将作为垂直载荷的一部分施加于试验轴承上，因此在橡胶轮处于悬空状态下，调整载荷传感器至零位； 第三步：调整试验机至加载的临界状态；加载活动板沿立柱以1mm/s的速度向下移动；通过加载活动板调整安装在加载头上的橡胶轮的位置，使该橡胶轮的圆周表面与静止的鼓轮的圆周表面接触； 第四步：负荷滑行试验； Ⅰ确定加载试验的参数；所述的加载试验参数包括：油缸输出的工作压力、试验轴承的试验载荷；其中： 油缸输出的工作压力通过公式(1)确定： 式中：D是液压缸内径，单位为m；F是液压缸推力，单位为N；P是工作压力，单位为MPa； 根据橡胶轮的线速度与鼓轮的线速度相同的原理，得到公式 胶轮直径×π×轴承的最高工作转速＝鼓轮直径×π×鼓轮转速度 通过所述公式确定鼓轮的转速； 橡胶轮的转速与轴承的转速相同；电机的转速与鼓轮的转速相同； Ⅱ对试验轴承进行转速和载荷谱加载试验；试验中： 启动三相交流变频调速异步电机，通过离合器、联轴器带动鼓轮旋转；通过数据采集器采集热电偶的数据；通过载荷传感器监测所施加在试验轴承上的载荷； 驱动及加载阶段：鼓轮在0～6秒内线性加速，并在第6秒时达到1468rpm，同时使试验轴承转速为额定试验转速7100rmp；在鼓轮线性加速的同时，使油缸输出的工作压力在0～6s内线性增加至4.47MPa，向轴承施加径向载荷；所述作用在试验轴承的试验载荷在0～6s内线性加载至275KN； 恒速恒载荷保持阶段：当试验轴承载荷达到275KN，转速达到7100rpm时，保持载荷和转速20s； 减速和卸载阶段：当保持该载荷20s后，通过减小加载油缸进口处的油压，使油缸输出的工作压力在0～6s内线性减小至0MPa，使作用在试验轴承的试验载荷在0～6s内线性卸载至0KN；在卸载的同时，通过三相交流变频调速异步电机控制鼓轮在0～6秒内线性减速，使试验轴承的转速在0～6s内线性减速至停止转动； 第五步：试验轴承卸载并止转后，向上移动加载头使得橡胶轮离开鼓轮；拆卸试验轴承并采用常规方法检测该轴承的有无裂纹、变形，有无疲劳剥落或剥落深度、面积大小，以及分析在载荷及转速的作用下试验轴承内圈的温度变化曲线，测量和记录实验后游隙； 按常规方法分析所测量记录的数据，若判定试验轴承失效则试验结束，反之进行步骤2； 步骤2：侧偏负荷滑行试验：模拟飞机侧偏重负荷高速滑行状态；所述侧偏负荷滑行试验内容包括试验轴承在载荷下有无裂纹和变形，有无疲劳剥落或剥落深度、面积大小，以及在载荷及转速的作用下试验轴承内圈温度的变化和试验前后游隙变化； 试验过程如下： 第一步：确定U型加载头的侧偏角度α；所述侧偏角度为飞机的侧偏角；所述的侧偏角α为0～20°；调整加载头的偏移角度，使其与垂直方向的夹角从0°调整至0～20°并固紧； 第二步：测量并记录试验前轴承游隙，安装试验轴承；试验轴承一组两套对称安装在橡胶轮内，试验轴承的外圈固定在钢圈内，内圈安装在加载轴上，并通过圆螺母紧固；加载轴两端通过轴套安装于加载头的加载臂上；在完成安装后的各轴承内圈表面粘贴热电偶，并将该热电偶与数据采集器通过导线连接； 第三步：载荷传感器调零；按照步骤1第二步的方法将载荷传感器调零； 第四步：调整试验机至加载的临界状态；加载活动板沿立柱12以1mm/s的速度向下移动；通过加载活动板调整安装在加载头上的橡胶轮的位置，使该橡胶轮的圆周表面与静止的鼓轮的圆周表面接触； 第五步：侧偏负荷滑行试验； Ⅰ确定加载试验的参数；所述的加载试验参数包括：油缸输出的工作压力、试验轴承的试验载荷； 根据橡胶轮的线速度与鼓轮的线速度相同的原理，得到公式 胶轮直径×π×轴承的最高工作转速＝鼓轮直径×π×鼓轮转速度 通过所述公式确定鼓轮的转速； 橡胶轮的转速与轴承的转速相同；三相交流变频调速异步电机的转速与鼓轮的转速相同； Ⅱ对试验轴承进行转速和载荷谱加载试验；试验中： 启动三相交流变频调速异步电机，通过离合器、联轴器带动鼓轮旋转；通过数据采集器采集热电偶的数据；通过载荷传感器监测所施加在试验轴承上的载荷； 驱动及加载阶段：通过三相交流变频调速异步电机控制鼓轮在0～6秒内线性加速，并在第六秒时达到1468rpm，同时使试验轴承转速为额定试验转速7100rmp；在鼓轮线性加速的同时，通过加大加载油缸进口处的油压，使油缸输出的工作压力在0～6s内线性增加至4.47MPa，通过加载头上的橡胶轮向鼓轮施加载荷，继而将该载荷传递给位于鼓轮内的轴承；轴承受到的载荷为径向载荷；所述作用在试验轴承的试验载荷在0～6s内线性加载至275KN； 恒速恒载荷保持阶段：当试验轴承载荷达到275KN，转速达到7100rpm时，保持载荷和转速20s； 减速和卸载阶段：当保持该载荷20s后，通过减小加载油缸进口处的油压，使油缸输出的工作压力在0～6s内线性减小至0MPa，使作用在试验轴承的试验载荷在0～6s内线性卸载至0KN；在卸载的同时，通过三相交流变频调速异步电机控制鼓轮在0～6秒内线性减速，使试验轴承的转速在0～6s内线性减速至停止转动； 第六步：试验轴承卸载并止转后，向上移动加载头使得橡胶轮离开鼓轮；拆卸试验轴承并采用常规方法检测该轴承的有无裂纹、变形，有无疲劳剥落或剥落深度、面积大小，测量和记录实验后游隙；采用常规方法对数据采集器采集到的热电偶的数据进行分析；至此完成对轴承的动态载荷模拟试验。