[發明專利]一種球形隔片疲勞試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201910167044.6
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN110044585B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 陳高升;王文博;賴亮慶;黃艷華;馮林兆;蘇正濤;劉嘉
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N3/08
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陸峰

本發明提供一種球形隔片疲勞試驗裝置及試驗方法，用于模擬彈性軸承的金屬隔片的疲勞考核，所述球形隔片疲勞試驗裝置包括：剛性下支座(1)、球形隔片(2)、若干個橡膠層(3)、壓塊(4)、振動壓頭(5)和鎖緊螺栓(6)，其特征在于：球形隔片(2)通過鎖緊螺栓(6)在剛性下支座(1)和壓塊(4)之間進行固定，剛性下支座(1)、球形隔片(2)和壓塊(4)通過橡膠層(3)硫化粘接在一起，振動壓頭(5)下表面與球形隔片外緣上表面接觸，剛性下支座(1)、球形隔片(2)、壓塊(4)、振動壓頭(5)中心同軸。本發明具有結構簡單、安裝維護方面、試驗方式控制靈活、成本低等優點。

技術領域

本發明屬于疲勞試驗技術，用于模擬彈性軸承的金屬隔片的疲勞考核，涉及一種球形隔片疲勞試驗方法。

技術背景

球形彈性軸承是直升機旋翼系統的重要功能構件，常見的基本結構由大接頭、小接頭、球形金屬隔片和橡膠疊層組成，同時承受壓縮載荷、扭轉載荷、揮舞載荷和徑向載荷，軸承疲勞壽命是關鍵的技術考核指標，其中對彈性軸承疲勞影響最大的主要由壓縮載荷和揮舞載荷的疊加載荷決定，其疲勞破壞形式主要表現為橡膠和金屬隔片的疲勞裂紋，隔片的疲勞裂紋首先出現在與揮舞方向一致的兩側外緣，對彈性軸承進行疲勞試驗盡管可以準確的監測金屬隔片的疲勞壽命，但對疲勞試驗設備和技術提出了較高的要求，同時疲勞時間周期長，試驗成本高，對于材料或結構更改后相同載荷條件下隔片的疲勞壽命評估需提供一種簡單有效的評價方法。

發明內容

本發明的目的是：提供結構簡單、安裝維護方面、試驗方式控制靈活、成本低的球形隔片疲勞試驗方法。

本發明的技術方案是：一種球形隔片疲勞試驗裝置，用于模擬彈性軸承的金屬隔片的疲勞考核，所述球形隔片疲勞試驗裝置包括：剛性下支座1、球形隔片2、若干個橡膠層3、壓塊4、振動壓頭5和鎖緊螺栓6，其特征在于：球形隔片2通過鎖緊螺栓6在剛性下支座1和壓塊4之間進行固定，剛性下支座1、球形隔片2和壓塊4通過橡膠層3硫化粘接在一起，振動壓頭5下表面與球形隔片外緣上表面接觸，剛性下支座1、球形隔片2、壓塊4、振動壓頭5中心同軸。

優選地，壓塊4外緣直徑D1、振動壓頭5內緣直徑D2、剛性下支座1的外緣直徑D3和球形隔片2的外緣直徑D4之間滿足：D1＜D2＜D4，D1＜D3＜D4。

優選地，通過對鎖緊螺栓6來施加球形隔片2承受的壓縮載荷，通過振動壓頭5施加軸向位移載荷使球形隔片2產生局部動應力；通過壓塊4和振動壓頭5施加載荷使球形隔片2外緣產生的應力幅值與彈性軸承的金屬隔片在實際工況下的應力幅值近似相等。

優選地，通過有限元分析計算球形彈性軸承在疊加載荷下各金屬隔片的應力分布趨勢，選取應力最大的金屬隔片作為疲勞考核對象；建立剛性下支座1、球形隔片2、橡膠層3、壓塊4和振動壓頭5的有限元分析模型；在壓塊4上施加壓縮位移使球形隔片2產生的最大應力與考核對象金屬隔片在壓縮載荷條件下的最大應力一致，在壓塊4上施加壓縮位移的基礎上，同時在振動壓頭5上施加壓縮位移載荷使球形隔片2產生的最大應力與考核對象金屬隔片在疊加載荷條件下的最大應力一致，將計算得到壓塊4上的壓縮位移作為鎖緊螺栓6的靜載荷，計算得到振動壓頭5上的壓縮位移作為振動壓頭5的動載荷。本發明的技術效果是：提供了有法蘭邊結構球形隔片一種簡易的疲勞試驗方法，顯著降低了球形隔片疲勞壽命考核的技術要求和設備復雜程度，減小了試驗成本，縮短了試驗周期，能夠產生較大的經濟效益。

附圖說明

圖1本發明結構示意圖；

圖2實施實例結構尺寸示意圖；

圖3是隔片外緣集中應力幅值與加載位移數值模擬關系曲線。

具體實施方式

本發明結合球形彈性軸承的結構和承載特性，對其結構和載荷進行了部分簡化，保證隔片疲勞試驗時的最大應力基本一致，顯著簡化了彈性軸承球形隔片的考核方式，大幅縮短了試驗成本和周期。下面結合實施例和附圖對本發明做進一步的說明：