[發明專利]起飛/中止起飛時飛機機輪軸承工況的模擬試驗方法

有效

• 申請號: 201410594171.1
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104344958B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 鄧偉林;張煒;馬曉軍
• 申請（專利權）人: 西安航空制動科技有限公司
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及一種飛機機輪軸承負荷試驗機，具體是一種模擬飛機機輪軸承在飛機起飛與中止起飛狀態時承受負荷工況的試驗方法。

背景技術

隨著飛機的發展，飛機起飛與著陸時速度及重量逐漸增加，起飛與著陸過程中的安全問題日益突出，對機輪軸承的性能與可靠性要求也越來越高，它關系到飛機的安全返航、持續作戰能力和適應機場的能力。

機輪軸承不僅用來支撐機輪，引導機輪的旋轉方向，減小轉動過程中的摩擦，并承受對機輪和輪軸之間的各種載荷。而且，軸承對飛機的工作性能、壽命、各項經濟指標及可靠性都有很大影響，甚至在某些情況下也會造成飛行安全事故。

作為易損件的機輪軸承，因為機輪軸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飛機著陸時的安全性，提高飛機對各種載荷狀況、跑道狀況、氣候條件的適應能力，成為飛機機輪軸承的主要研究目標。

大部分軸承的運動方式是外圈固定、內圈旋轉。飛機機輪軸承有它獨特之處，區別于其他軸承最大的特點是外圈旋轉、內圈固定的運動方式，以及它在使用過程中的工況。

由于飛機采用的圓錐軸承的幾何特點及設計特點，它可以承受徑向和軸向的綜合載荷。外滾道與軸承中心線夾角越大，能承受的軸向推力和徑向推力的比值越大，滾棒和滾道的接觸線越長，那么承受載荷的能力越強。飛機處于不同的工作狀態，軸承的受力情況不同。

1、飛機處于靜止狀態，軸承主要承受靜止載荷。飛機的重力產生的停機載荷P通過軸承的滾棒傳遞給外滾道，即輪轂。P可沿軸向分解為軸向力N和垂直于外滾道的力F。

2、飛機在地面滑行時，主要也承受垂直載荷。由于地面的不絕對平整，飛機的上下震動的幅度大于飛機的重力。

3、著陸時，機輪接地的瞬間首先主要受到巨大的靜止垂直沖擊載荷，繼而機輪以很高的加速度加速達到與飛機同樣的速度在地面滑跑。如果飛機產生了重著陸，軸承在未運轉的狀態下承受這種沖擊載荷的危害是很大的。如果帶側滑接地，如側風較大的時候，機輪還要收到較大的側向載荷，機輪受到側向摩擦力時，由于慣性作用，飛機有向一側傾斜的趨勢。因此作用在外側軸承上的垂直載荷和側向載荷要比內側大。

軸承常見的幾種失效方式中，對飛機機輪軸承威脅最大的為機輪軸承在承受較大的沖擊載荷后，由于過載包括局部過載而使接觸面發生塑性屈服，稱為塑性變形失效。

隨著目前世界各國對大型運輸機的需求越來越大，研制高轉速重負荷的機輪軸承也越來越迫切，人們也越來越認識到機輪軸承試驗的重要性。軸承試驗是軸承設計和制造過程中一個不可或缺的重要驗證過程，在軸承試驗機上按照軸承的實際安裝工況、實際運行狀態，即軸承的轉速、軸向載荷、徑向載荷以及環境溫度、潤滑狀態等按照實際工況給定進行運轉，達到預定壽命或到軸承失效。

中國專利CN201010254885中公開了一種外圈旋轉內圈固定的滾動軸承模擬試驗方法。此類方法實施時，將電機轉子通過聯軸節與試驗軸承的外圈連接，軸承內圈固定于內圈軸，內圈軸固定于加載套上。試驗時，電機通過聯軸節直接帶動試驗軸承外圈同步旋轉，徑向加載時，徑向力通過內圈軸施加于試驗軸承的內圈上。

這一利用驅動電機直接帶動試驗軸承外圈同步旋轉的方法，缺陷很多。

一方面，在進行徑向加載時，徑向力從加載套通過內圈軸施加于試驗軸承的內圈上，但此徑向的加載載荷，是為了消除滾動軸承的徑向游隙，達到減小軸承旋轉時的振動的目的，因此此類軸承試驗機所能承受的徑向加載力很小。當徑向載荷大于額定的載荷值時必然導致旋轉的不平衡，導致此類試驗機只能適合于試驗如航空發動機等個別工況的軸承。

另一方面，如需進行軸向加載，軸向施加力通過試驗軸承外圈直接作用在電機轉子，而電機轉子不可能承受上百千牛的軸向推力，因此不能實現軸向加載，使得此類方法不能模擬航空機輪的側偏加載。

因此，上述方法只能簡單地實現對滾動軸承外圈旋轉的驅動，而不具備對軸承的試驗能力，尤其是對高轉速高負荷工況的航空機輪軸承的試驗更是望塵莫及。

目前國內外軸承試驗機種類繁多，可均為鐵路用軸承、風電軸承和機床軸承等軸承試驗機，結構上大體為使用電主軸帶動安裝在軸承座內的試驗軸承的內圈旋轉，如中國專利CN201210103079公開的高速軸承試驗機，軸承軸向的另一側利用軸向加載裝置實現軸向載荷加載，軸承徑向一側利用徑向加載裝置實現徑向載荷加載。

試驗機的工作方式決定了被測件的試驗方法，因此，現有技術中的軸承試驗方法均大同小異，其方法及原理如用于航空機輪軸承試驗，就顯得力不從心了。