技术领域
[0001] 本
发明涉及一种加载测量分析设备，具体地说是一种直升机旋翼系统弹性轴承加载测量设备。
背景技术
[0002] 弹性轴承是第三代旋翼系统的三大技术之一，是旋翼系统的重要组成部件，其
刚度特性及
质量对直升机安全至关重要，直接影响直升机的质量。弹性轴承刚度特性是衡量弹性轴承最重要的特性之一，所以有必要其进行精准的检测。然而加载测量弹性轴承的加载方式应为多维
力与力矩综合施力系统，因而使得加载测量设备的设计技术尤为复杂。目前国内尚未有直升机弹性轴承多维力与力矩一次性同时进行加载及测量的设备。
现有技术的加载测量弹性轴承手段是在不同加载设备上分别进行某个单项的加载测量，这造成检测效率低，检测人员的工作强度大，检测过程安全性差，检测结果
精度低等缺点。
发明内容
[0003] 针对上述现有状况存在的不足，本发明提供一种直升机旋翼系统弹性轴承加载测量设备。
[0004] 一种直升机旋翼系统弹性轴承加载测量设备，包括测量
基座、X轴向测试机构、Y轴向和Z轴向弯曲测试机构、对定
锁止机构、绕X轴向扭转测试机构。
[0005] 测量基座由检测台底座1、转动轴2、轴承大端夹具3组成设置在该设备的底部。
[0006] 检测台底座1上端面设有轴承座。转动轴2的轴体芯部设有
花键孔,转动轴2轴体腰部设有转盘，且转盘上对称地设有一对
铰链孔。轴承大端夹具3其尾部为花键轴，其头部设有U形钳口，且钳口外部两侧设有安装孔。
[0007] 转动轴2轴体下部通过止推轴承套设在检测台底座1轴承座孔内。转动轴2的轴体花键连接着轴承大端夹具3的尾部。轴承大端夹具3的U形钳口朝上。
[0008] X轴向测试机构设置在该设备的顶部。X轴向测试机构的安装中心与检测台底座1轴承座孔中心同轴，且两者形成加载测量系统的X向轴心线。
[0009] 绕X轴向扭转测试机构、对定锁止机构、Y轴向和Z轴向弯曲测试机构分别沿X向轴心线由下至上依次对应地设置在该设备的下层、中层和上层。
[0010] 绕X轴向扭转测试机构包括以扭转测试
液压缸A24和扭转测试液压缸B18为动力源，由
连杆D26、力
传感器C25、和连杆E28、力传感器D 27构成
水平共面的力偶施力系统，且通过转动轴2连接在一起设置在设备的下层。
[0011] 所述扭转测试液压缸A24
活塞法兰端朝向右设置在转动轴2的左后方，且通过
螺栓依次连接着法兰盘和连杆D26的法兰端。力传感器C25夹套在两连接法兰盘的芯部之间。连杆D26连杆端铰接在转动轴2转盘的一端铰链孔上。
[0012] 扭转测试液压缸B18活塞法兰端朝向左设置在转动轴2的右前方，且通过螺栓依次连接着法兰盘和连杆E28的法兰端。力传感器D 27夹套在两连接法兰盘的芯部之间。连杆E28连杆端铰接在转动轴2转盘的另一端铰链孔上。
[0013] 设置在设备顶部的X轴向测试机构包括以压缩测试液压缸10为动力源，由连杆A9、力传感器A21构成竖直向下的施力系统。
[0014] 连杆A9其上端为球头端，其下端为法兰盘。
[0015] 压缩测试液压缸10通过螺栓固定连接在该设备的
支架上，压缩测试液压缸10的
活塞头竖直向下，且通过球铰链A11与连杆A9的球头端连接。连杆A9的法兰盘端通过螺栓依次连接着法兰盘和连杆A9的法兰端，力传感器A21夹套在两连接法兰盘的芯部之间。
[0016] Y轴向和Z轴向弯曲测试机构包括以弯曲测试液压缸B14和弯曲测试液压缸A6为动力源，由连接轴8、连杆C22、力传感器B23、连杆B12和连杆F30、力传感器E32、连杆G31构成水平共面相互垂直的两个方向作用在同一点的施力系统。
[0017] 连接轴8的方形体其上部设有法兰，其下部的圆凸台芯部设有花键孔，且连接轴8方形体的正前面和右侧面分别设有一竖向滑槽。
[0018] 连杆F30与连杆B12外形结构相同，一端为法兰盘,另一端为球头端。
[0019] 连杆G31与连杆C22外形结构相同，一端为圆销头,另一端为法兰盘。
[0020] 连接轴8的法兰端通过法兰盘与X轴向测试机构的连杆A9的法兰端连接。
[0021] Y轴向和Z轴向弯曲测试机构通过与连接轴8连接设置在设备的上层。
[0022] 弯曲测试液压缸A6的活塞轴碗与连接轴8方形体正前面相对应。弯曲测试液压缸A6的活塞轴碗通过球铰链C29与连杆F30球头端铰接在一起，连杆F30法兰端通过螺栓依次连接着法兰盘和连杆G31法兰盘端，力传感器E32夹套在两连接法兰盘的芯部之间，连杆G31圆销头端嵌入连接轴8方形体正前面的滑槽内。
[0023] 弯曲测试液压缸B14的活塞轴碗与连接轴8方形体右侧面相对应。弯曲测试液压缸B14的活塞轴碗与通过球铰链B13与连杆B12球头端铰接在一起，连杆B12法兰端通过螺栓依次连接着法兰盘和连杆C22法兰盘端，力传感器B23夹套在两连接法兰盘的芯部之间，连杆C22圆销头端嵌入连接轴8方形体右侧面的滑槽内。
[0024] 对定锁止机构包括锁止液压缸A7、锁止液压缸B15和轴承小端夹具5。
[0025] 轴承小端夹具5的腰部为扁方体，扁方体的上部设有花键轴，扁方体的下部为条形
块，且条形块上设有安装孔。
[0026] 锁止液压缸A7、锁止液压缸B15活塞头端均设有条块U形钳口。
[0027] 对定锁止机构设置在设备的中层是以锁止液压缸A7和锁止液压缸B15为动力源，且与轴承小端夹具5构成水平共面且共线的两个方向作用在同一点的施力系统。
[0028] 轴承小端夹具5上部花键连接在Y轴向和Z轴向弯曲测试机构的连接轴8的花键孔内。
[0029] 锁止液压缸A7活塞头端与锁止液压缸B15活塞头端相对设置在轴承小端夹具5的左、右侧，且锁止液压缸A7的U形钳口与锁止液压缸B15的U形钳口分别夹持在轴承小端夹具5的扁方体的左、右边上。
[0030] 本发明的技术效果体现在下述几个方面：
[0031] 1.从设计机构方面充分考虑了在分别进行不同刚度特性检测以及多种刚度特性耦合检测时的运动干涉问题，并且通过在轴承小端夹具左右两侧布置液压缸消除了弹性轴承小端绕X轴的
自由度，从而提高在进行弹性轴承绕X轴扭转刚度测试时检测的精确度；
[0032] 2.可以通过更换弹性轴承夹具来对不同型号的弹性轴承进行检测，实现了在一台检测台上对不同型号直升机旋翼系统弹性轴承刚度特性的检测，通用型好；
[0033] 3.从实际操作方面，本发明满足弹性轴承一次装夹，可进行对弹性轴承三维力及力矩的分别或同时加载，整个多维刚度特性的检测可以在一台检测台上实现，取消了现有技术的在进行不同刚度特性检测时更换实验台的过程，提高了检测效率，降低了检测人员的检测强度，提高了检测过程人员的安全性；
[0034] 4.从整体分析来看，通过本发明的应用，可以实现弹性轴承在一台检测台上一次装夹，同时进行多维方向力(力矩)的加载与测量,使产品的检测效率可以提高约20％、检测人员工作强度减少60％左右。
附图说明
[0035] 图1为本发明的三维示意图。
[0036] 图2为本发明测试装置的主视图。
[0037] 图3为本发明沿X向轴心线方向检测装置各主要部件的分解图。
[0038] 图4为本发明的测量基座和绕X轴向扭转测试机构分解图。
[0039] 图5为本发明的Y轴向和Z轴向弯曲测试机构分解图。
[0040] 图中序号：1检测台底座、2转动轴、3轴承大端夹具、4激光位移传感器A、5轴承小端夹具、6弯曲测试液压缸A、7锁止液压缸A、8连接轴、9连杆A、10压缩测试液压缸、11球铰链A 12连杆B、13球铰链B、14弯曲测试液压缸B、15锁止液压缸B、16激光位移传感器B、17激光位移传感器C、18扭转测试液压缸B、19激光位移传感器D、20弹性轴承、21力传感器A、22连杆C、
23力传感器B、24扭转测试液压缸A、25力传感器C、26连杆D、27力传感器D、28连杆E、29球铰链C、30连杆F、31连杆G、32力传感器E。
具体实施方式
[0041] 下面结合附图，通过
实施例对本实用新型作进一步地描述。
[0042] 参见图1。一种直升机旋翼系统弹性轴承加载测量设备，包括测量基座、X轴向测试机构、Y轴向和Z轴向弯曲测试机构、对定锁止机构、绕X轴向扭转测试机构。
[0043] 参见图4。测量基座由检测台底座1、转动轴2、轴承大端夹具3组成设置在该设备的底部；检测台底座1上端面设有轴承座。检测台底座1固定于地面上且具有足够的强度，可以保证测试过程的安全性与测试结果的
稳定性。转动轴2的轴体芯部设有花键孔,转动轴2轴体腰部设有转盘，且转盘上对称地设有一对铰链孔。轴承大端夹具3其尾部为花键轴，其头部设有U形钳口，且钳口外部两侧设有安装孔；转动轴2轴体下部通过止推轴承套设在检测台底座1轴承座孔内。转动轴2的轴体花键连接着轴承大端夹具3的尾部。轴承大端夹具3的U形钳口朝上。
[0044] 参见图2。弹性轴承20其底部为方形体，其腰部为圆锥台，其上部设有U形口。弹性轴承20的方形体安装在轴承大端夹具5的U形钳口上，且通过螺栓固定；X轴向测试机构设置在该设备的顶部。X轴向测试机构的安装中心与检测台底座1轴承座孔中心同轴，且两者形成加载测量系统的X向轴心线；绕X轴向扭转测试机构、对定锁止机构、Y轴向和Z轴向弯曲测试机构分别沿X向轴心线由下至上依次对应地设置在该设备的下层、中层和上层。
[0045] 参见图4。绕X轴向扭转测试机构包括以扭转测试液压缸A24和扭转测试液压缸B18为动力源，由连杆D26、力传感器C25、和连杆E28、力传感器D 27构成水平共面的力偶施力系统，且通过转动轴2连接在一起设置在设备的下层；扭转测试液压缸A24活塞法兰端朝向右设置在转动轴2的左后方，且通过螺栓依次连接着法兰盘和连杆D26的法兰端。力传感器C25夹套在两连接法兰盘的芯部之间。连杆D26连杆端铰接在转动轴2转盘的一端铰链孔上。
[0046] 扭转测试液压缸B18活塞法兰端朝向左设置在转动轴2的右前方，且通过螺栓依次连接着法兰盘和连杆E28的法兰端。力传感器D 27夹套在两连接法兰盘的芯部之间。连杆E28连杆端铰接在转动轴2转盘的另一端铰链孔上；扭转测试液压缸A24与扭转测试液压缸B18规格型号相同。该组的力传感器用以测定扭转测试液压缸A24与扭转测试液压缸B18施加于转动轴2上的顺
时针或逆时针方向的力，进而根据转盘半径换算出施加于转动轴2上的顺时针或逆时针方向力矩。
[0047] 检测台底座1上安装有激光位移传感器D19，当扭转测试液压缸A24与扭转测试液压缸B18推动转盘转动进而通过转动轴2和轴承大端夹具5给弹性轴承20施加一定
扭矩时，激光位移传感器D19可以测定转盘转过的
角度，从而确定弹性轴承20转过的角度。
[0048] 参见图3。设置在设备顶部的X轴向测试机构包括以压缩测试液压缸10为动力源，由连杆A9、力传感器A21构成竖直向下的施力系统；连杆A9其上端为球头端，其下端为法兰盘；压缩测试液压缸10通过螺栓固定连接在该设备的支架上，压缩测试液压缸10的活塞头竖直向下，且通过球铰链A11与连杆A9的球头端连接。所述通过球铰链连接可以保证连杆A9具有Y轴向与Z轴向的自由度，避免了连杆A9在Y轴向与Z轴向上的弯曲
变形干涉。连杆A9的法兰盘端通过螺栓依次连接着法兰盘和连杆A9的法兰端。力传感器A21夹套在两连接法兰盘的芯部之间，该
压力传感器用以测定压缩测试液压缸10施加于弹性轴承20上的压力。
[0049] 在从Z轴正向偏向Y轴正向45度方向设有激光位移传感器C17，当压缩测试液压缸10给弹性轴承20施加X轴向一定压力时，激光位移传感器C17可以测定弹性轴承20在X轴向的压缩量。
[0050] 参见图5。Y轴向和Z轴向弯曲测试机构包括以弯曲测试液压缸B14和弯曲测试液压缸A6为动力源，由连接轴8、连杆C22、力传感器B23、连杆B12和连杆F30、力传感器E32、连杆G31构成水平共面相互垂直的两个方向作用在同一点的施力系统。
[0051] 连接轴8的方形体其上部设有法兰，其下部的圆凸台芯部设有花键孔，且连接轴8方形体的正前面和右侧面分别设有一竖向滑槽。连接轴8正前面和右侧面的竖向滑槽其作用在于可以保证连接轴8在X轴向的自由度，能满足弹性轴承X轴向压缩位移量(最大2毫米)，避免运动干涉，同时该滑槽能够保证连杆C22与连杆连杆G31始终垂直于连接轴8平面；连杆F30与连杆B12外形结构相同，一端为法兰盘,另一端为球头端；连杆G31与连杆C22外形结构相同，一端为圆销头,另一端为法兰盘；连接轴8的法兰端通过法兰盘与X轴向测试机构的连杆A9的法兰端连接。
[0052] Y轴向和Z轴向弯曲测试机构通过与连接轴8连接设置在设备的上层。
[0053] 弯曲测试液压缸A6的活塞轴碗与连接轴8方形体正前面相对应。弯曲测试液压缸A6的活塞轴碗通过球铰链C29与连杆F30球头端铰接在一起，连杆F30法兰端通过螺栓依次连接着法兰盘和连杆G31法兰盘端，力传感器E32夹套在两连接法兰盘的芯部之间。连杆G31圆销头端嵌入连接轴8方形体正前面的滑槽内，可以在滑槽内上下方向短距离滑动(不超过3毫米)。力传感器E32可以测定弯曲测试液压缸A6作用于连接轴8上的Z轴正向或反向力；弯曲测试液压缸B14的活塞轴碗与连接轴8方形体右侧面相对应。弯曲测试液压缸B14的活塞轴碗与通过球铰链B13与连杆B12球头端铰接在一起，连杆B12法兰端通过螺栓依次连接着法兰盘和连杆C22法兰盘端，力传感器B23夹套在两连接法兰盘的芯部之间。连杆C22圆销头端嵌入连接轴8方形体右侧面的滑槽内，可以在滑槽内上下方向短距离滑动(不超过3毫米)。力传感器B23可以测定弯曲测试液压缸B14作用于连接轴8上的Y轴正向或反向力。
[0054] 参见图3。对定锁止机构包括锁止液压缸A7、锁止液压缸B15和轴承小端夹具5。
[0055] 轴承小端夹具5的腰部为扁方体，扁方体的上部设有花键轴，扁方体的下部为条形块，且条形块上设有安装孔；锁止液压缸A7、锁止液压缸B15活塞头端均设有条块U形钳口；对定锁止机构设置在设备的中层是以锁止液压缸A7和锁止液压缸B15为动力源，且与轴承小端夹具5构成水平共面且共线的两个方向作用在同一点的施力系统；轴承小端夹具5上部花键连接在Y轴向和Z轴向弯曲测试机构的连接轴8的花键孔内。
[0056] 锁止液压缸A7活塞头端与锁止液压缸B15活塞头端相对设置在轴承小端夹具5的左、右侧，且锁止液压缸A7的U形钳口与锁止液压缸B15的U形钳口分别夹持在轴承小端夹具5的扁方体的左、右边上；弹性轴承20的U形口卡在轴承小端夹具5的条形块上，通过且通过螺栓固定。
[0057] 在安装时，保证弹性轴承20与X向轴心线同轴。
[0058] 轴承小端夹具5左右两端对称布置锁止液压缸A7和锁止液压缸B15其作用在于可在弹性轴承20进行扭转刚度检测时将其固定在轴承小端夹具5上，以保证对弹性轴承20施加扭矩的准确性。
[0059] 弹性轴承20在或承受弯曲测试液压缸A6或承受弯曲测试液压缸B14的作用力而发生弯曲时，整个弹性轴承20和连接轴8会因为弯曲而伸长，但因为伸长量很小，键连接可以在
键槽上稍微滑动以补偿该伸长量，从而防止运动干涉，以提高测试的准确性和设备的安全性；在弹性轴承20的正前方设有激光位移传感器A4，当弹性轴承20在Z轴承受弯曲测试液压缸A6施加的力时，激光位移传感器A4可以测定弹性轴承20在Z轴方向的偏移量。
[0060] 在弹性轴承20的右侧设有激光位移传感器B16，当弹性轴承20在Y轴承受弯曲测试液压缸B28施加的力时，激光位移传感器B16可以测定弹性轴承20在Y轴方向的偏移量。
[0061] 本发明的工作原理：
[0062] 1、对弹性轴承进行X轴向刚度特性测试
[0063] 参见图2。保持压缩测试液压缸10工作时向弹性轴承20施加压力，其余液压缸不工作，通过压力传感器A21可以直接测出弹性轴承20所承受的压力，同时可通过激光位移传感器C17测出此压力下弹性轴承20的X轴向压缩变形量，通过测出的压力与压缩变形量，计算出X轴向压缩刚度；
[0064] 2、对弹性轴承进行Z轴向的弯曲刚度特性测试
[0065] 参见图5。保持弯曲测试液压缸A6工作，其余液压缸不工作，通过力传感器E32可以直接测出弹性轴承20在Z轴方向所受的弯曲力，并进一步计算出弯矩，同时可通过激光位移传感器A4测算出此弯曲力下弹性轴承20的弯曲角度，通过测出的Z轴向弯矩与弯曲角度，可以计算出Z轴向的弯曲刚度。此测试中，由控制台控制
阀的作用下，弯曲测试液压缸A6可以分别对弹性轴承20施加Z轴向方向的力，通过力传感器E32测出压力，最终可以测算弹性轴承20在Z轴向方向的弯曲刚度；
[0066] 3、对弹性轴承进行Y轴向的弯曲刚度特性测试
[0067] 参见图5。保持弯曲测试液压缸B14工作，其余液压缸不工作，通过力传感器B23可以直接测出弹性轴承20在Y轴方向所受的弯曲力，并进一步计算出弯矩，同时可通过激光位移传感器B16测算出此弯曲力下弹性轴承20的弯曲角度，通过测出的Y轴向弯矩与弯曲角度，可以计算出Y轴向的弯曲刚度。在此测试中，由控制台
控制阀的作用下，弯曲测试液压缸B14可以分别对弹性轴承20施加Y轴向方向的力，通过力传感器B23测出压力，最终可以测算弹性轴承20在Y轴向方向的弯曲刚度；
[0068] 4、对弹性轴承进行绕X轴向扭转刚度测试
[0069] 参见图2、图4。锁止液压缸A7与锁止液压缸B15工作将弹性轴承20固定住，同时扭转测试液压缸A24与扭转测试液压缸B18工作，通过转盘向转动轴2施加作用力，通过力传感器C25与力传感器D27测出此时扭转测试液压缸A24与扭转测试液压缸B18作用于转动轴2上的力，因为转盘半径一定且已知，因此可通过扭转测试液压缸A24与扭转测试液压缸B18作用于转动轴2上的力得出弹性轴承20所受的扭矩。同时可通过激光位移传感器D19测算弹性轴承20绕X轴偏转的角度，通过测出的扭矩与转动角度，可以计算出弹性轴承20绕X轴的扭转刚度。在此测试中，由控制台控制阀的作用下，扭转测试液压缸A24与扭转测试液压缸B18可以对弹性轴承20提供顺时针与逆时针两个方向的扭矩，所以可以测算弹性轴承20绕X轴顺时针与逆时针两个方向的扭转刚度；
[0070] 5、上述四种刚度测试方法同时进行，可以测试弹性轴承在承受压缩、扭转、弯曲等同时耦合作用下的各维度的刚度特性。
