СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ АМОРТИЗАТОРОВ
PROCEDURE AND DEVICE FOR SHOCK ABSORBER TEST

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к тестированию узла, включающего амортизационную стойку, в частности узла управляемого колеса, включающего амортизационную стойку.
Уровень техники
Носовое колесо шасси воздушного судна монтируется на конце амортизационной стойки и может управляться тогда, когда воздушное судно находится на земле. Предусматривается самоцентрирующийся механизм, который действует так, чтобы удерживать колесо в ориентированном вперед положении, когда стойка находится в выпущенном ненагруженном состоянии, в частности во время взлета и посадки, и который функционирует таким образом, чтобы отпускать колесо для обеспечения возможности рулевого управления, когда стойка втянута/нагружена воздушным судном, находящимся на земле.
В процессе конструирования узлы носового колеса в шасси необходимо тестировать с целью гарантировать то, что они будут выдерживать вращающие моменты и нагрузки, которые они испытывают в процессе эксплуатации, поэтому для моделирования возникающих моментов рулевого управления требуется испытательный стенд. Предусматривается привод передачи момента, который через элемент регистрации момента присоединяется к нижнему участку узла шасси так, чтобы к узлу был приложен момент рулевого управления Однако до того, как к узлу можно приложить момент рулевого управления, амортизационная стойка должна быть втянута с целью освобождения центрирующего механизма колеса с тем, чтобы обеспечить возможность перемещений при рулевом управлении. Это достигается путем снятия давления в стойке и поднятия нижнего конца узла с помощью лебедок. Затем устанавливается привод передачи момента и присоединяется через элемент регистрации момента к нижнему концу стойки до повторной подачи давления в стойку, так что после того она находится в рабочем нагруженном состоянии. Далее привод передачи момента в состоянии прикладывать вращающий момент к узлу при величинах вращающего момента, требуемых для целей тестирования.
Раскрытие изобретения
Задача данного изобретения заключается в создании усовершенствованного способа и устройства для тестирования шасси носового колеса воздушного судна.
В соответствии с одним аспектом, изобретение представляет собой способ тестирования узла управляемого колеса воздушного судна, содержащего амортизационную стойку, состоящий в том, что обеспечивают привод, соединяют нижний конец узла с приводом так, что линия линейного действия привода расположена с возможностью обеспечения нагрузки на стойку, и приводят в действие привод с целью обеспечения нагрузки на стойку, отличающийся тем, что привод представляет собой комбинированный линейный и вращательный привод, соединение которого с узлом производится посредством силового соединения, включающего соответствующие взаимно связываемые элементы, относящиеся к приводу и к узлу, с целью передачи как линейной, так и вращающей силы от привода на узел, причем узлом управляют в линейном режиме для соединения взаимно связываемых элементов и сжатия стойки, и управляют во вращательном режиме для прикладывания к узлу вращающего момента, чтобы смоделировать эксплуатационные рабочие условия узла колеса в части момента рулевого управления колесом.
В соответствии со вторым аспектом, изобретение представляет собой систему тестирования, предназначенную для тестирования узла управляемого колеса воздушного судна, включающего амортизационную стойку, содержащую привод, выполненный с возможностью соединения с нижним концом узла так, что линия линейного действия привода выровнена с линией приложения нагрузки к стойке, отличающуюся тем, что привод представляет собой комбинированный линейный и вращательный привод, а между приводом и узлом предусмотрено силовое соединение, содержащее соответствующие взаимно связываемые элементы, соотносящиеся к приводу и к узлу, с целью передачи как линейной, так и вращающей силы от привода на узел, причем линейное действие привода служит для соединения взаимно связываемых элементов и сжатия стойки, а вращательное действие привода служит для прикладывания к узлу вращающего момента, чтобы смоделировать эксплуатационные рабочие условия узла колеса в части момента рулевого управления колесом.
В соответствии с третьим аспектом, изобретение представляет собой устройство для тестирования узла, включающего амортизационную стойку, содержащее привод, выполненный с возможностью соединения с узлом посредством силового соединения с целью прикладывания нагрузки к стойке, отличающееся тем, что привод представляет собой комбинированный линейный и вращательный привод, а силовое соединение включает первую часть на приводе, выполненную с возможностью соединения со второй частью на узле, причем указанные две части выполнены с возможностью взаимной связи и обеспечения самовыравнивания при соединении привода с узлом в линейном режиме. Предпочтительно, одна из двух взаимно связываемых частей содержит сужающееся углубление, а другая из двух частей содержит сужающийся выступ, выполненный с возможностью вхождения в сужающееся углубление. Такая конструкция гарантирует, что осевая нагрузка, создаваемая линейным действием привода, служит для того, чтобы выровнять привод по углу с тестируемым узлом посредством взаимодействия двух частей силового соединения. Вторая часть силового соединения на узле может представлять собой постоянно закрепленную деталь на нижнем конце узла или же может специально прикрепляться к нижнему концу узла в целях тестирования. Вторая часть силового соединения предпочтительно содержит сужающееся углубление.
Привод предпочтительно управляется контурами управления с обратной связью. Датчик нагрузки, генерирующий сигнал обратной связи по нагрузке, регистрирует линейную вертикальную нагрузку, приложенную к узлу управляемого колеса, а датчик момента, генерирующий сигнал обратной связи по моменту, регистрирует вращающий момент, приложенный к узлу во время рулевого управления. Датчики нагрузки и момента предпочтительно комбинируются в элементе датчиков, расположенном между приводом и силовым соединением. В соответствующих контурах управления с обратной связью по линейному и угловому положению могут быть предусмотрены также датчики линейного и углового положения.
Если узел включает центрирующий механизм колеса, то высвобождение привода для тестирования управления может быть зарегистрировано либо датчиком нагрузки, либо датчиком линейного положения в контуре управления с обратной связью.
Линейное нагружающее действие привода моделирует условия вертикальной нагрузки, когда носовое колесо находится на земле, причем изменения нагрузки управляются с помощью управления с обратной связью по нагрузке или по положению. Вращательное действие привода служит для прикладывания вращающего момента к узлу колеса с тем, чтобы смоделировать условия при наличии момента рулевого управления, а изменения во вращающем моменте управляются с помощью управления с обратной связью по положению или по моменту. Условия в полете моделируются путем расположения колеса в ориентированном вперед положении и втягивания привода с тем, чтобы уменьшить нагрузку и рассоединить силовое соединение. После этого носовое колесо шасси можно перемещать с тем, чтобы смоделировать убирание узла колеса в полете. Таким образом, система тестирования способна моделировать все эксплуатационные условия узла колеса, включая условия выруливания на взлетно-посадочной полосе, взлета или приземления. Для работы привода могут использоваться реальные данные мониторинга воздушного судна, или же для тестирования может быть использовано компьютерное моделирование. Кроме того, система тестирования согласно третьему аспекту изобретения может использоваться для тестирования неуправляемого носового колеса, чтобы установить, может ли оно выдерживать вращающие моменты.
Краткое описание чертежей
Далее, изобретение будет описано в виде примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 представляет собой схематический чертеж носового колеса шасси воздушного судна на испытательном стенде согласно данному изобретению.
Фиг. 2 представляет собой разрез через комбинированный линейный и вращательный привод по фиг.1.
Фиг. 3 представляет собой схематический разрез через силовое соединение по фиг.1.
Фиг. 4 представляет собой более подробное изображение силового соединения по фиг.1.
Осуществление изобретения
На фиг.1 проиллюстрирована часть носового колеса шасси воздушного судна, установленного на испытательном стенде. Узел содержит амортизационную стойку 1, включающую масляный блок 2, который на своем нижнем конце несет осевую опору 3 для носового колеса. Между наружным корпусом стойки 1 и осевой опорой 3 монтируется пара выравнивающих звеньев 5. Комбинированный линейный и вращательный привод 6 устанавливается на стенде под стойкой 1, при этом поршневой шток 7 линейного привода 8 вертикально выровнен по оси с масляным блоком 2 и стойкой 1. Привод 6 на своем нижнем конце включает в себя также вращательный привод 9 в виде поворотного двигателя, который при работе вращает поршневой шток 7. Внутреннее устройство привода иллюстрируется на фиг.2, где показан поршневой шток 7, присоединенный к поршню 10 внутри цилиндра 11, и шлицевое соединение 12 между нижним концом поршневого штока 7 и выступающим вверх приводным валом 13 вращательного привода 9. Сервораспределитель 14, установленный снаружи цилиндра 11, управляет потоком гидравлической текучей среды в линейный привод 8 через отверстия 15 и 16, а сервораспределитель 17, установленный снаружи вращательного привода 9, управляет потоком гидравлической текучей среды во вращательный привод через отверстия 18 и 19. Соответствующие контуры управления с обратной связью управляют каждым из сервораспределителей 14, 17 в соответствии с тем, как это описывается в настоящем документе ниже.
Верхний конец поршневого штока 7 несет монтажный фланец 20, к которому присоединен комбинированный элемент 21 регистрации момента и нагрузки, включающий датчик 22 нагрузки и датчик 23 момента, как это показано на фиг. 3. Верхний конец элемента 21 присоединяется к первой части 24 двухэлементного силового соединения, который связывается со второй частью 25 силового соединения, присоединенной к нижней стороне блока осевой опоры 3. На фиг. 1 две части силового соединения 24, 25 показаны в состоянии связи, однако, следует понимать, что они могут быть разделены в осевом направлении.
Как более подробно показано на фиг. 4, нижняя часть 24 силового соединения, присоединенная к элементу 21, имеет идущий вверх выступ 26 в виде диаметрально проходящего выступа с сужающимися внутрь боковыми стенками 27, а верхняя часть 25 силового соединения имеет углубление 28 в виде диаметрально проходящего паза с идущими вниз и наружу боковыми стенками 29, которые соответствуют форме стенок 27 нижней части 24. Соответствующие стенки 27, 29 первой и второй части 24, 25 силового соединения входят в соединение и обеспечивают самовыравнивание, когда линейный привод 8 осуществляет соединение и взаимную связь двух частей узла. Приложенные к узлу осевая нагрузка и вращающий момент передаются посредством этих соединенных стенок 27, 29.
M
C
Датчик 22 нагрузки и датчик 23 момента в элементе 21 подключаются в соответствующие контуры управления с обратной связью, включающие сервораспределители 14 и 17. На фиг.1 показан контур управления с обратной связью по нагрузке, содержащий датчик 22 нагрузки, подающий зарегистрированный сигнал нагрузки, который комбинируется с командным сигналом S нагрузки из управляющего модуля 30 в сумматоре 31 с целью выдачи выходного сигнала, который усиливается в усилителе 32 и передается в сервораспределитель 14 в качестве сигнала S управления с обратной связью по нагрузке. Контур управления с обратной связью по моменту не показан, но является аналогичным описанному с датчиком 23 момента вместо датчика 22 нагрузки, управляющим модулем момента вместо управляющего модуля 30 нагрузки, и сервораспределителем 17 вместо сервораспределителя 14. При использовании линейный привод 8 прикладывает нагрузку к узлу колеса через элемент 21 и силовое соединение 24, 25, и приложенная нагрузка управляется сигналом управления с обратной связью по нагрузке из датчика нагрузки. Аналогичным образом вращательный привод 9 прикладывает вращающий момент к узлу колеса через элемент 21 и силовое соединение 24, 25, и вращающий момент управляется сигналом управления с обратной связью по моменту из датчика момента.
Узел колеса включает самоцентрирующийся механизм (не показан), который может принимать любую известную форму, например, самоцентрирующихся кулачков, которые соединяются для удержания колеса в ориентированном вперед положении, когда амортизационная стойка 1 и масляный блок 2 находятся в выдвинутом состоянии для приземления или взлета. Однако, когда стойка 1 и масляный блок 2 втянуты под нагрузкой, и при этом колесо находится в контакте с взлетно-посадочной полосой, самоцентрирующийся механизм высвобождается с тем, чтобы позволить механизму вращаться для обеспечения возможности рулевого управления. Для регистрации втянутого положения стойки 1 и масляного блока 2, при которых колесо становится управляемым, предусмотрен датчик 33 положения. Как показано на фиг.1, датчик 33 положения содержит устройство LVDT (Linear Variable Differential Transformer - линейный дифференциальный трансформатор с переменным коэффициентом передачи), присоединенное между приводом 6 и плечом 34, отходящим в радиальном направлении от нижней части 24 силового соединения, причем плечо закреплено относительно нее в осевом направлении, но может свободно вращаться относительно указанной нижней части 24. Выходной сигнал от датчика 33 положения подается в контур серворегулирования для управления приводом 6 при перемещении узла колеса по оси во время тестирования. Контур серворегулирования будет аналогичен контурам управления нагрузкой и моментом, но с датчиком 33 положения и модулем управления положением.
В простом варианте конструкции привод 6 управляется таким образом, что линейный привод 8 поднимает осевую опору 3 до положения, в котором механизм центрирования колеса высвобождается, и далее колесо удерживается на этой высоте в то время, как вращательный привод 9 прикладывает вращающий момент к узлу с тем, чтобы смоделировать нагрузки рулевого управления. Затем производится опускание колеса линейным приводом 8 до положения фиксации колеса, соответствующего состоянию взлета воздушного судна. Можно управлять линейным приводом 8 и так, чтобы поднимать колесо до положения рулевого управления, а затем изменять вертикальную нагрузку, прикладываемую к узлу, с тем, чтобы смоделировать изменения в нагрузке при выруливании на взлетно-посадочной полосе.
Устройство включает в себя также датчик 35 углового положения в виде поворотного потенциометра. Как показано на фиг.1, угловой датчик присоединен к нижнему концу приводного вала 13 вращательного привода 9. Вследствие этого создается сигнал углового положения, который используется в контуре серворегулирования для управления угловым положением колеса при тестировании в соответствии с командным сигналом углового положения.
Следует понимать, что изобретение облегчает тестирование носового колеса шасси как для нагрузок рулевого управления, так и для вертикальных нагрузок, без необходимости изменять конфигурацию испытательного стенда для каждого случая. Таким образом, тестирование упрощается и ускоряется. Использование комбинированного линейного и вращательного привода 6, разделяемого силового соединения 24, 25 между приводом и узлом колеса и комбинированного элемента 21 регистрации нагрузки и момента являются важными отличительными признаками изобретения, которые обеспечивают значительные преимущества в работе.
В альтернативном варианте осуществления изобретения верхняя часть 25 силового соединения может быть неотъемлемой частью осевой опоры 3, а не отдельным элементом, который нужно присоединять для целей тестирования.
Третий аспект изобретения может применяться для испытания любого узла, включающего амортизационную стойку, которую нужно втягивать/нагружать для испытания на действие вращающего момента. В качестве примера можно привести систему подвески автомобиля.