一种多功能摆振试验台的研发

吴 量，张广勇，胡觉凡，彭 磊，孙向阳

(中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)

0 前言

摆振试验台是起落架及轮胎研发设计所需的重要设备之一，其用途是提供航空轮胎及起落架的加载，完成起落架摆振试验。航空轮胎在实际负载过程中，不仅承受径向方向的作用力，而且受到轴向的侧向力。为了更好地分析轮胎在实际工作中复杂的受力状况，更好地在实验室对轮胎和起落架的受力状况进行模拟和分析，需要开发一种能在轮胎的径向和轴向都能方便实现加载，且加载力调整操作方便的、调整范围大的试验台。

1 摆振试验台组成和工艺参数

摆阵试验台如图1所示。设备主要由压下机构、加载吊篮和固定吊篮、侧向加载装置、机架、抽尘装置等组成，另外还有机械限位和实现控制所必需的压力传感器、位移传感器、行程开关等。设备采用先进的计算机自动化测控技术、试验技术和试验方法，整个试验过程可全部自动化完成。在这套设备中可完成多种试验，可以进行径向加载和侧向加载，可以满足目前国产现有尺寸飞机轮胎及起落架的动力和刹车试验。飞机起落架摆阵试验台的性能参数如表1所示。

完成加载试验后，将轮胎和起落架从活动吊篮上卸下。

图1 摆振试验台

项目内容轮胎外径规格/mmϕ420～ϕ1200起落架高度(含夹具、轮胎)/m0.9～2.2刹车试验时径向加载力(不含起落架)/kN≤380摆振试验时径向加载力(含起落架)/kN≤130加载吊篮工作行程/mm1500侧向加载力(双向)/kN≤40驱动方式液压驱动液压系统工作压力/MPa21工作方式断续运行润滑方式手动加油脂控制元件旋转编码器;行程开关;机械限位;压力及位移传感器

根据起落架和航空轮胎的规格尺寸，将固定吊篮固定在立柱上合适高度的位置；压下机构升高，将安装好轮胎的起落架吊至一层平台，安装在活动吊篮底部；压下机构下降，将轮胎与鼓轮刚刚接触且无加载，即液压缸中的压力传感器开始读数时，停止下降。固定吊篮上端的螺旋升降机调整至预定位置，在加载过程中的机械限位作用，防止爆胎。启动鼓轮旋转，烟尘收集装置开始工作；当轮胎的线速度达到预定值后，提供径向加载和轴向加载，采取和记录所需数据。

2 关键设备及工作原理

2.1 压下机构

主要功能是向起落架和机轮提供径向加载力，主要动作是上下移动，使起落架和机轮产生径向位移，满足试验要求,结构如图2所示。横梁主要起承载径向加载力和驱动部件重量，横梁两端由两个固定的丝杠支撑，旋转螺母安装在平台横梁上。电机驱动将动力传给旋转螺母，使旋转螺母在丝杠上进行上下移动，从而带动横梁及液压缸完成上升下降。

上下移动的机构横梁。通过压下机构横梁的上下移动实现高度方向上的粗定位，主液压缸的伸缩实现精确定位，大大增大了起落架和轮胎尺寸的适用范围，而且提高了精度。由于起落架规格中高度范围较大，但实际加载位移较小，为减少液压缸行程，减小立柱高度，从而减少投资。液压缸装在横梁上，为试验提供径向加载力，液压缸中安装有压力及位移传感器，保证试验加载过程中检测和控制的需要。

图2 压下机构

2.2 加载吊篮和固定吊篮

加载吊篮和固定吊篮主要功能是安装试验件适配器，同时使加载吊篮处于良好的受力状态,结构如图3所示。固定吊篮内装有滚轮，外侧装有角板与立柱上的滑板用螺栓联结。同时在机架立柱上的滑板竖直方向上开有一排螺栓孔，可根据试验时不同高度的位置需要，将固定吊篮安装在立柱上，使加载吊篮始终处于受力最佳位置。

加载吊篮四周有滚道与固定吊篮内的滚轮形成滚动联结，由于滚动联结阻力小，可提高试验件测试精度。加载吊篮上部与横梁上的液压缸联结，承受径向加载力，底部有螺栓孔用于联结试验件适配器，满足不同规格起落架安装要求。

固定吊篮在立柱上的安装位置可以上下调整，可以满足更多尺寸规格的起落架和轮胎的试验需求，同时保证了加载时整个设备的刚度，提高加载数值的精确性的和测量数值的准确性。活动吊篮在固定吊篮里通过滚轮滚道可以实现上下移动，在提供水平支撑的同时，又保证了活动吊篮上下动作的灵活性。

固定吊篮上方装有螺旋升降机，不同规格轮胎做试验时,按轮胎承受的最大力时规定的压缩距离调整螺旋升降机丝杠顶部与加载吊篮横梁的距离,防止爆胎。为实现自动调整，螺旋升降机由电机(带编码器)驱动。由于丝杠带自锁，可实现精确调整。

图3 加载吊篮和固定吊篮

2.3 侧向加载装置

侧向加载装置主要功能是提供起落架摆振试验的侧向力,结构如图4所示。侧向加载装置主要由液压缸、机架、滚珠丝杠、滑块滑轨、配重块等组成。侧向加载装置为满足与起落架联结需要，液压缸应满足X轴、Y轴、Z轴移动和自身摆动四个自由度，因此在机架上下方向和前后方向上都开有滑槽，液压缸支撑座上装有滑块，这样能完成液压缸上下方向和前后方向的调整动作。机架底部安装有滑块，平台上安装有滑轨，装置总体安装在滑轨上，通过滑块滑轨结构，能够实现左右方向上的调整动作。液压缸采用中间摆动式液压缸，允许在加载过程中有小角度的摆动。液压缸装有压力及位移传感器，保证试验需要。

侧向加载机构可以左右移动，满足了对起落架和轮胎侧向进行加载时实现更大角度范围内的调整。侧向加载机构中液压缸可以实现上下移动，可以更好地匹配不同尺寸规格的起落架和轮胎在高度方向上的调整需求。

图4 侧向加载装置

2.4 机架

机架主要功能是提供设备的骨架，其中平台、栏杆、梯子主要功能是方便操作人员日常工作和设备的维护、保养,结构如图5所示。

机架由四个立柱通过横梁联结而成，立柱底部有地脚螺栓孔，立柱内侧面装有滑板，立柱上的滑板竖直方向上开有一排螺栓孔，根据不同位置的需要联结固定吊篮。

平台分为三层，一层平台为操作平台，平台上有小车用于接送货物，二、三层平台为检修平台。

图5 机架

2.5 抽尘装置

抽尘装置由风口、底座、液压缸组成，将底座焊在一层平台上，风口上的波纹管、抽风机安装好后，液压缸动作推动风口朝向鼓轮，抽走试验中产生的烟尘,结构如图6所示。烟尘收集装置抽走试验时的烟尘，保证了试验时试验车间的试验环境，维护实验室的卫生，避免对操作工人有粉尘伤害。

图6 抽尘装置

整套设备现场已成功完成安装调试，如图7所示。

图7 摆振试验台现场图片

3 结束语

该新设备已经在用户现场成功完成安装调试，经过反复的调试试验，设备完美地实现了预定的加载动作，精确地保证了加载数值，达到甚至超过了试验所需的设计参数，而且加载力调整操作方便，电气检测精准和控制精确，达到甚至超过了试验所需的设计参数。

飞机起落架摆振试验台是航空轮胎和飞机起落架试制的重要设备，中国重型机械研究院将此套设备研究设计到安装调试成功，对我国打破航空轮胎的国外垄断，实现国产化、自主化意义重大，助力我国航空产业的发展。