CN107084834A - 能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置 - Google Patents

能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置 Download PDF

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Abstract

能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置，属于航空设备上位锁可靠性试验技术领域。本发明是为了解决现有飞机上位锁试验装置整体刚度低，并且不能实现锁环横向位置人为调整的问题。它的上位锁是试件，安装在支撑台架上；锁环模块、曲柄模块和加载驱动模块分别位于上位锁的下方，分别通过支座固定在振动台的台面上；锁环模块用于模拟真实情况下锁环的上下运动，且能实现锁环横向位置的调整；加载驱动模块用于驱动锁环上下运动，并通过锁环模块对上位锁加载工作载荷；曲柄模块位于锁环模块和加载驱动模块之间，用于将加载驱动模块的运动和载荷传递到锁环模块上。本发明用于上位锁的可靠性试验。

Description

能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置
技术领域
本发明涉及能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置，属于航空设备上位锁可靠性试验技术领域。
背景技术
上位锁是飞机的重要零部件，不仅存在于起落架、起落架舱门、运输机后货舱门等传统机构中，也存在于一些新型机构中，如F-35的升力风扇舱门机构、X-37B空天飞机的货仓舱门机构等。上位锁用于锁定或解锁飞机上的各类运动机构，一旦发生失效，容易造成飞机任务失败，甚至机毁人亡的严重事故。因此，上位锁的可靠性是飞机设计人员关注的重点内容。为了评估飞机上位锁的可靠性指标，暴露主要失效模式和薄弱环节，并实现可靠性水平的提高，在实验室环境下对上位锁进行可靠性试验是十分必要的。
飞行过程中，上位锁使用条件恶劣，同时承受随机振动、高低温、湿度、锁环载荷、液压压力等多种因素的综合作用。因此需要试验装置能模拟上位锁的运动功能，对锁钩加载使用载荷，同时具有较小的体积、重量和较大的刚度，以能安装在空间较小的综合环境试验箱中。另外，锁环横向位置是影响上位锁开/闭锁功能和可靠性的关键因素之一，有必要在试验过程中实现锁环横向位置的人为控制和调整。
中国专利《一种飞机舱门锁可靠性试验装置》，公布号为102530265，和《一种飞机上位锁可靠性试验装置》，公布号为104019983，分别针对舱门转轴与锁钩转轴相垂直和平行的情况提出了两种试验装置，它不能调整锁环的横向位置。
中国专利《用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的立式试验装置》，公布号为103983444，针对触发式上位锁提供了一种试验装置，它通过“前导槽”和“后导槽”的位置来调整和控制锁环的横向位置。中国专利《用于飞机起落架舱门上位锁可靠性试验的卧式试验装置》，公布号为103983443，和中国专利《一种改进的飞行器起落架舱门锁试验装置》，公布号为105841951，两种试验装置中，通过“转动横梁”的长度来控制和调整锁环横向位置。上述五种试验装置存在的共有问题是：整体刚度较低，在随机振动的低频区域会产生严重的共振现象，无法使上位锁承受的随机振动功率谱密度处于规定的误差限之内。
发明内容
本发明目的是为了解决现有飞机上位锁试验装置整体刚度低，并且不能实现锁环横向位置人为调整的问题，提供了一种能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置。
本发明所述能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置，它包括支撑台架，它还包括锁环模块、曲柄模块和加载驱动模块；
上位锁安装在支撑台架上，锁环模块、曲柄模块和加载驱动模块设置于上位锁的下方；
支撑台架包括上位锁安装板、加强板和底板，上位锁安装板垂直安装在底板上，加强板固定连接在上位锁安装板的侧面并且固定在底板上；上位锁安装在上位锁安装板上；
锁环模块包括锁环、摇臂、锁环调节杆、摇臂支座和连杆，摇臂一端设置一对耳片，一对耳片上分别设置销子孔，锁环通过销子安装在一对耳片之间，并位于上位锁下方与上位锁的锁钩相适应的位置；摇臂另一端设置螺纹孔，锁环调节杆有螺纹的一端安装在摇臂的螺纹孔内，锁环调节杆另一端具有关节轴承，该关节轴承通过摇臂支座固定；
曲柄模块包括一号曲柄、转轴、二号曲柄和曲柄支座，转轴水平的安装在曲柄支座上，转轴的内侧端固结一号曲柄的一端，一号曲柄的另一端与锁环之间通过连杆连接；转轴的外侧端固结二号曲柄的一端；
加载驱动模块包括螺杆接头、螺杆、调节螺母、弹簧、加载框、作动筒、加载框支座和直线滑动轴承，
加载框的两端设置安装孔，用于安装直线滑动轴承，螺杆可滑动的安装在加载框的两个直线滑动轴承内，螺杆的一端通过螺纹连接螺杆接头，螺杆接头上设置两组安装耳片，一组安装耳片通过销子连接二号曲柄的另一端；另一组安装耳片通过销子连接作动筒拉杆的末端条形孔；
加载框远离螺杆接头的一端上下两侧分别设置一对耳片，上侧的一对耳片用于安装作动筒的外侧端，下侧的一对耳片用于连接加载框支座；弹簧和调节螺母安装在螺杆上，位于加载框的内部。
本发明的优点：本发明针对飞机上位锁可靠性试验中需加载振动应力，并模拟上位锁运动和锁环载荷加载的需求而提出，具有体积小、重量轻、刚度足够大和使用寿命长的优势。本发明能实现锁环横向位置的人为控制和调整，从而有利于在试验过程中研究锁环横向位置对上位锁运动功能和可靠性的影响。
本发明包括支撑台架、锁环模块、曲柄模块和加载驱动模块，上位锁是试件，安装在支撑台架上。锁环模块、曲柄模块和加载驱动模块分别位于上位锁的下方，分别通过支座固定在振动台的台面上。锁环模块用于模拟真实情况下锁环的上下运动，且能实现锁环横向位置的调整；加载驱动模块用于驱动锁环上下运动，并通过锁环模块对上位锁加载工作载荷；曲柄模块位于锁环模块和加载驱动模块之间，用于将加载驱动模块的运动和载荷传递到锁环模块上。
本发明通过摇臂和锁环调节杆实现了锁环横向位置的人为控制和调整，且操作较为方便，能用于研究锁环横向位置对上位锁运动功能和可靠性的影响；本发明中直线滑动轴承所承受的径向载荷用于克服作动筒拉力对螺杆产生的扭矩，由于力臂较短，直线滑动轴承所受的径向载荷较小，不会产生剧烈的磨损，试验装置的使用寿命较长；开锁后，在弹簧弹力的作用下，作动筒拉杆和锁环自动回复到闭锁前的位置，不需再给作动筒提供压力，因此整个试验的控制***得以简化。
附图说明
图1是本发明所述试验装置在上位锁打开状态下的立体装配图；
图2是试验装置在上位锁被触发时的立体装配图；
图3是试验装置在上位锁关闭状态下的立体装配图；
图4是支撑台架上安装锁钩的立体示意图；
图5是锁环模块的立体图；
图6是加载驱动模块的立体图；
图7是加载框的立体图；
图8是曲柄与转轴的立体图；
图9是转轴的立体图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式所述能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置，它包括支撑台架，它还包括锁环模块、曲柄模块和加载驱动模块；
上位锁安装在支撑台架上，锁环模块、曲柄模块和加载驱动模块设置于上位锁的下方；
支撑台架包括上位锁安装板1、加强板2和底板3，上位锁安装板1垂直安装在底板3上，加强板2固定连接在上位锁安装板1的侧面并且固定在底板3上；上位锁安装在上位锁安装板1上；
锁环模块包括锁环5、摇臂6、锁环调节杆7、摇臂支座8和连杆9，摇臂6一端设置一对耳片，一对耳片上分别设置销子孔，锁环5通过销子安装在一对耳片之间，并位于上位锁下方与上位锁的锁钩4相适应的位置；摇臂6另一端设置螺纹孔，锁环调节杆7有螺纹的一端安装在摇臂6的螺纹孔内，锁环调节杆7另一端具有关节轴承，该关节轴承通过摇臂支座8固定；
曲柄模块包括一号曲柄10、转轴11、二号曲柄12和曲柄支座13，转轴11水平的安装在曲柄支座13上，转轴11的内侧端固结一号曲柄10的一端，一号曲柄10的另一端与锁环5之间通过连杆9连接；转轴11的外侧端固结二号曲柄12的一端；
加载驱动模块包括螺杆接头14、螺杆15、调节螺母16、弹簧17、加载框18、作动筒19、加载框支座20和直线滑动轴承21，
加载框18的两端设置安装孔，用于安装直线滑动轴承21，螺杆15可滑动的安装在加载框18的两个直线滑动轴承21内，螺杆15的一端通过螺纹连接螺杆接头14，螺杆接头14上设置两组安装耳片，一组安装耳片通过销子连接二号曲柄12的另一端；另一组安装耳片通过销子连接作动筒19拉杆的末端条形孔；
加载框18远离螺杆接头14的一端上下两侧分别设置一对耳片，上侧的一对耳片用于安装作动筒19的外侧端，下侧的一对耳片用于连接加载框支座20；弹簧17和调节螺母16安装在螺杆15上，位于加载框18的内部。
本实施方式中，支撑台架的底板位于最下部，水平放置，设置有与振动台连接的螺栓孔。上位锁安装板以竖直方式固结在底板上方，并设置有上位锁安装孔。加强板以竖直方式固结在底板的上方，并与上位锁安装板固结，加强板2对上位锁安装板1的垂直刚度进行加强。
锁环模块中锁环通过销子安装在摇臂端部，位于上位锁下方。摇臂的根部设置有螺纹孔。锁环调节杆一端有螺纹，安装在摇臂根部的螺纹孔内，通过旋进或旋出锁环调节杆即可调整锁环的横向位置。锁环调节杆另一端通过销子安装在摇臂支座上，使摇臂可上下摆动。
曲柄模块中转轴以水平方式安装在曲柄支座上，一号曲柄和二号曲柄分别固结在转轴的两端。为防止运动干涉，一号曲柄与二号曲柄之间设置有合适的夹角。连杆安装在锁环与一号曲柄之间。
加载驱动模块的加载框为长方体框形结构，沿纵向设置有用于安装螺杆的通孔，根部设置有与加载框支座和作动筒连接的两组耳片。螺杆安装在加载框上，弹簧和调节螺母安装在螺杆上，位于加载框内部。螺杆接头固结在螺杆末端，设置有与二号曲柄和作动筒连接的销子。作动筒拉杆的末端有条形孔。
结合图1至图4，支撑台架中的上位锁安装板1、加强板2和底板3均由铝合金板整体切割而成，三者通过焊接的方式固结在一起。
图5所示，摇臂6由铝合金板整体加工而成，端部设置有用于安装锁环5的耳片和销子孔，根部设置有用于安装锁环调节杆7的螺纹孔。锁环5通过销子安装在摇臂端部的耳片内，位于锁钩4的下方。锁环调节杆7为外螺纹的杆端关节轴承，有螺纹的一端安装在摇臂6根部的螺纹孔内，有关节轴承的一端通过摇臂支座8直接安装在振动台的台面上，使摇臂可以上下摆动。
图6和图7中，加载框18由铝合金整体加工而成。直线滑动轴承21通过螺栓安装在加载框18的两端。加载框18通过加载框支座20直接安装在振动台的台面上，并可上下摆动。螺杆15安装在直线滑动轴承21的孔内，并可自由滑动。在加载框18内部，弹簧17位于靠近加载框支座20的一侧，弹簧17的自由端通过调节螺母16调节。
具体实施方式二：下面结合图8和图9说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，转轴11两端有台阶，一号曲柄10和二号曲柄12分别连接在转轴11两侧的低台阶处，并通过安装螺母锁死；一号曲柄10和二号曲柄12通过平键或花键与转轴11固结。
图8和图9所示，转轴11两端有台阶，用于安装一号曲柄10和二号曲柄12，台阶的外侧有螺纹，用于安装螺母，从而将两个曲柄锁死。两个曲柄通过平键或花键方式与转轴11固结。转轴11以水平方式安装在曲柄支座13上的轴孔内。
具体实施方式三：下面结合图8说明本实施方式，本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，一号曲柄10和二号曲柄12之间的夹角为120°。
为防止运动过程中二号曲柄12与螺杆接头14发生干涉，一号曲柄与二号曲柄之间设置有120°的夹角。连杆9安装在锁环5与一号曲柄10之间。
本试验装置在试验过程的使用中，通过旋进或旋出锁环调节杆7，即可调整和控制锁环5上下摆动的半径，从而调整锁环5的横向位置。锁环5横向位置调整过程中，由于锁环调节杆7通过销子与摇臂支座8连接，锁环调节杆7的转动角度应为180°的整倍数，因此最小调节步长为锁环调节杆7的1/2螺距。
试验开始前，调节作动筒19拉杆的长度，使作动筒19缩回到极限位置时，锁环5能达到触发上位锁的位置。实际上，并不需要很高的调节精度，当作动筒19缩回到极限位置时，锁环5位置略微超过理论触发位置，比如超过1mm也是可接受的，并不会影响试验结果。另外，试验开始前调整调节螺母16的位置，使上位锁关闭后，锁环5承受的载荷位于要求的误差限之内。
本发明的试验装置操作过程如下：
步骤1：闭锁前，锁钩4位于打开状态，锁环5位于最低位置。
步骤2：闭锁时，上位锁和作动筒19同时供压，作动筒19的拉杆缩回并压缩弹簧17，同时通过曲柄模块带动锁环5向上运动并撞击锁钩4。
步骤3：作动筒19缩回到极限位置时，锁环5触发上位锁。
步骤4：上位锁被触发后，锁钩4主动关闭，同时通过锁环5和曲柄模块带动螺杆15缩回，并继续压缩弹簧17。
步骤5：上位锁关闭后，作动筒19泄压。
步骤6：开锁时，上位锁提供开锁压力并打开到极限位置，螺杆15和作动筒19拉杆在弹簧17弹力的驱动下伸出，同时带动锁环5运动到最低位置。

Claims (3)

1.一种能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置，它包括支撑台架，其特征在于，它还包括锁环模块、曲柄模块和加载驱动模块；
上位锁安装在支撑台架上，锁环模块、曲柄模块和加载驱动模块设置于上位锁的下方；
支撑台架包括上位锁安装板(1)、加强板(2)和底板(3)，上位锁安装板(1)垂直安装在底板(3)上，加强板(2)固定连接在上位锁安装板(1)的侧面并且固定在底板(3)上；上位锁安装在上位锁安装板(1)上；
锁环模块包括锁环(5)、摇臂(6)、锁环调节杆(7)、摇臂支座(8)和连杆(9)，摇臂(6)一端设置一对耳片，一对耳片上分别设置销子孔，锁环(5)通过销子安装在一对耳片之间，并位于上位锁下方与上位锁的锁钩(4)相适应的位置；摇臂(6)另一端设置螺纹孔，锁环调节杆(7)有螺纹的一端安装在摇臂(6)的螺纹孔内，锁环调节杆(7)另一端具有关节轴承，该关节轴承通过摇臂支座(8)固定；
曲柄模块包括一号曲柄(10)、转轴(11)、二号曲柄(12)和曲柄支座(13)，转轴(11)水平的安装在曲柄支座(13)上，转轴(11)的内侧端固结一号曲柄(10)的一端，一号曲柄(10)的另一端与锁环(5)之间通过连杆(9)连接；转轴(11)的外侧端固结二号曲柄(12)的一端；
加载驱动模块包括螺杆接头(14)、螺杆(15)、调节螺母(16)、弹簧(17)、加载框(18)、作动筒(19)、加载框支座(20)和直线滑动轴承(21)，
加载框(18)的两端设置安装孔，用于安装直线滑动轴承(21)，螺杆(15)可滑动的安装在加载框(18)的两个直线滑动轴承(21)内，螺杆(15)的一端通过螺纹连接螺杆接头(14)，螺杆接头(14)上设置两组安装耳片，一组安装耳片通过销子连接二号曲柄(12)的另一端；另一组安装耳片通过销子连接作动筒(19)拉杆的末端条形孔；
加载框(18)远离螺杆接头(14)的一端上下两侧分别设置一对耳片，上侧的一对耳片用于安装作动筒(19)的外侧端，下侧的一对耳片用于连接加载框支座(20)；弹簧(17)和调节螺母(16)安装在螺杆(15)上，位于加载框(18)的内部。
2.根据权利要求1所述的能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置，其特征在于，转轴(11)两端有台阶，一号曲柄(10)和二号曲柄(12)分别连接在转轴(11)两侧的低台阶处，并通过安装螺母锁死；一号曲柄(10)和二号曲柄(12)通过平键或花键与转轴(11)固结。
3.根据权利要求2所述的能实现锁环横向位置调整的上位锁可靠性试验装置，其特征在于，一号曲柄(10)和二号曲柄(12)之间的夹角为120°。
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