一種基于液壓加載的直升機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、磁力制動器、滾動軸承、徑向液壓加載缸；該加載盤套設(shè)于滾動軸承上并與旋翼軸連接，軸向液壓加載缸設(shè)有五個并按相差角度為72°軸向均勻分布于加載盤上平面，徑向液壓加載設(shè)有兩個并按相差角度為90°徑向分布于加載盤外圓柱面，磁力制動器設(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主減速器的合理真實載荷，為分析主減速器的載荷特性和振動特性提供科學(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主減速器的模擬故障分析、健康維護方法與策略研究。
【專利說明】
一種基于液壓加載的直升機主減速器旋翼加載裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及直升機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于液壓加載的直升機主減速器 旋翼加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳動系統(tǒng)是直升機三大關(guān)鍵部件之一，是渦軸發(fā)動機唯一的動力輸出部件，直升 機性能在很大程度上取決于傳動系統(tǒng)的性能；由于直升機飛行環(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傳動系統(tǒng)故障頻發(fā)，傳動系統(tǒng)是直升機最容易 發(fā)生故障的部分，一旦發(fā)生故障往往引起嚴(yán)重事故，直接威脅直升機的飛行安全；統(tǒng)計表 明，因機械故障導(dǎo)致的直升機飛行事故中，68%的事故是由于傳動系統(tǒng)故障引起的，傳動系 統(tǒng)的維修費用占總維修費用的58%，可見傳動系統(tǒng)的安全對于直升機至關(guān)重要。
[0003] 直升機主減速器是直升機傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵傳動部件之一，它將發(fā)動機功率按需要 傳遞給旋翼軸、尾槳、附件等，是傳動系統(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)雜多變的動載響應(yīng)，而現(xiàn)有技術(shù)難以模擬復(fù)雜工況下直升機主減速器真實合理的載 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，本實用新型的目的在于提供一種基于液壓加載的直升機主減速器 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 機主減速器的合理真實載荷，為分析主減速器的載荷特性和振動特性提供科學(xué)依據(jù)，實現(xiàn) 傳動系統(tǒng)安全高效運行。
[0005] 為實現(xiàn)上述任務(wù)，一種基于液壓加載的直升機主減速器旋翼加載裝置，包括加載 盤、軸向液壓加載缸、磁力制動器、滾動軸承、徑向液壓加載缸;所述加載盤經(jīng)滾動軸承與旋 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] 為實現(xiàn)本實用新型結(jié)構(gòu)、效果優(yōu)化，其進一步的措施:所述加載盤套設(shè)于滾動軸承 外圈，該滾動軸承內(nèi)圈套設(shè)于旋翼軸上。
[0007] 所述滾動軸承的內(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，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，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]本實用新型提供一種基于液壓加載的直升機主減速器旋翼加載裝置，包括加載 盤、軸向液壓加載缸、磁力制動器、滾動軸承、徑向液壓加載缸;所述加載盤套設(shè)于滾動軸承 上并與旋翼軸連接，所述軸向液壓加載缸設(shè)有五個并按相差角度為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主減速器的合理真實載 荷，為分析主減速器的載荷特性和振動特性，確保傳動系統(tǒng)安全高效運行提供科學(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] 本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果：
[0014] I、本實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，從而實現(xiàn)了直升機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 升機主減速器載荷特性，有利于開展主減速器振動測試研究；
[0015] n、本實用新型采用在旋翼軸上設(shè)置磁力制動器，實現(xiàn)了直升機主減速器扭矩的 加載，有利于分析各種工況下直升機主減速器載荷特性，有利于開展主減速器振動測試研 究；
[0016] m、本實用新型便于更全面的進行直升機主減速器的故障演化機理、信號特征提 取方法、早期故障診斷方法、健康維護方法與策略研究；
[0017] IV、本實用新型能有效模擬各種工況下直升機主減速器的合理真實載荷，為分析 主減速器的載荷特性和振動特性，確保傳動系統(tǒng)安全高效運行提供科學(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)濟效益和社會效益，市場前景廣闊，便于 推廣使用。
[0018] 本實用新型適用于直升機主減速器的模擬故障分析、健康維護方法與策略研究。
[0019] 下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型整體安裝結(jié)構(gòu)主視圖。
[0021 ]圖2為本實用新型整體安裝結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0022] 圖3為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)主視圖。
[0023] 圖中：1-加載盤，2-軸向液壓加載缸，3-磁力制動器，4-滾動軸承，5-徑向液壓加載 缸，6-旋翼軸，7-主減速器，8-變頻器，9-齒輪機構(gòu)，10-驅(qū)動電機。
【具體實施方式】
[0024]參照附圖，本實用新型的工作原理:通過磁力制動器3控制旋翼軸6的轉(zhuǎn)動，可模擬 飛行中旋翼軸6所受到的扭矩;而其加載盤1經(jīng)滾動軸承4與旋翼軸6連接，并通過五個軸向 液壓加載缸2加載軸向力，模擬直升機飛行中旋翼軸6所受到的軸向應(yīng)力，兩個徑向液壓加 載缸5加載徑向力，模擬直升機飛行中旋翼軸6受到的彎矩，通過改變不同方向徑向力的大 小，可以實現(xiàn)各個方向的彎矩加載;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)有某型直升機飛行載荷譜的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可計算得到該旋翼加載裝置所應(yīng)加 載的載荷大小;例如:通過查詢某相似機型飛行載荷譜的統(tǒng)計數(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=由彎矩計算 公式M = FXL可得到兩個液壓加載缸應(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，從而實現(xiàn)不同方向彎矩的加 載;而加載扭矩所用到的磁力制動器，則根據(jù)旋翼軸扭矩1的大小來選取合適的型號。
[0028] 如圖3所示，本實用新型的加載盤1套設(shè)于滾動軸承4上并與旋翼軸6連接，所述滾 動軸承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， 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，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，本實用新型對直升機主減速器振動特性實驗平臺加載的具體實 施方法如下：
[0030] 步驟一：啟動兩臺驅(qū)動電機10,兩臺驅(qū)動電機10采用兩個高性能矢量變頻器8控 制，保證兩臺驅(qū)動電機10的功率與轉(zhuǎn)速相同；驅(qū)動電機10的動力通過齒輪機構(gòu)9傳遞給主減 速器7,驅(qū)動旋翼軸6、尾翼軸及其他附件轉(zhuǎn)動;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:然后利用本實用新型模擬直升機主減速器7受到的載荷，根據(jù)不同的飛行 工況，模擬直升機在前飛、上升、側(cè)飛等不同情況下的載荷;模擬時通過五個軸向液壓加載 缸2施加軸向力，并且五個軸向液壓加載缸2同時工作所施加同等大小的力;再通過兩個或 三個徑向液壓加載缸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，可實現(xiàn)各個方向的彎矩加載;驅(qū)動磁力制動器3工作，向旋翼軸6施加與其轉(zhuǎn)動方 向相反的摩檫力，可模擬旋翼軸6受到的扭矩;各個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] 以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化;凡在本實用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于液壓加載的直升機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、磁力制動器、滾動軸承、徑向液壓加載缸;所述加載盤經(jīng)滾動軸承與旋翼軸連 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)于滾動軸承外圈，該滾動軸承內(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主減速器旋翼加載裝置，其特征 在于所述滾動軸承的內(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主減速器旋翼加載裝置，其特征 在于所述磁力制動器設(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，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，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】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)