CN109100107A - 一种侧向可滑移三向测力平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧向可滑移三向测力平台，其包括在三向测力平台上设置机轮触台侧向滑移机构；三向测力平台上设置第一、二X向力传感器组件、第一、二Y向力传感器组件、第一、二、三Z向力传感器组件，且第一X向力传感器组件与第二Z向力传感器组件的作用力线正交于一点，第一Y向力传感器组件与第一Z向力传感器组件的作用力线正交于一点，第二X向力传感器组件、第二Y向力传感器组件与第三Z向力传感器组件的作用力线正交于一点；机轮触台侧向滑移机构上经平面滚针轴承设置滑移板，滑移板的前端设置拉力弹簧，且滑移板的Y向自由度放开。本发明在同一时域下对三向动态载荷实时测量和分析的耦合误差小、测量精度高，可用于各种型式飞机和无人机。

Description

一种侧向可滑移三向测力平台

技术领域

本发明涉及跌落冲击载荷试验用的滑移测力平台，特别是一种侧向可滑移三向测力平台。

背景技术

大、中型运输机、客机、歼击机等飞机起落架落震试验中的三向地面载荷测量普遍采用4个或6个压阻式三向力传感器分布式测量技术，其对传感器安装精度要求较高，造成加工成本高、人工时效率低；同时这种方式幅频响应较低，量程较大，在进行大功量落震试验时基本可满足要求，但对于小功量起落装置，因产品幅频响应高，载荷测量误差较大，不能有效模拟和真实体现产品缓冲性能。

基于某型无人机板簧式主起落架落震试验中机轮在侧向滑移和侧向滑摩边界条件下的侧向载荷测量要求，在国内没有成果应用和技术推广的基础上，因而有必要重新设计一种三向测力平台。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种侧向可滑移三向测力平台，其能实现起落装置冲击试验时机轮侧向滑移条件下的三向载荷测量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种侧向可滑移三向测力平台，包括三向测力平台，其中：

所述三向测力平台上固定连接机轮触台侧向滑移机构；

所述三向测力平台包括调平机座和冲击台面，调平机座顶部与冲击台面之间Z向平行固定设置有第一、二X向力传感器组件、第一、二Y向力传感器组件、第一、二、三Z向力传感器组件，且第一、二X向力传感器组件X向平行设置且Z向高度相同，第一、二Y向力传感器组件Y向平行设置且Z向高度相同，第一、二、三Z向力传感器组件在调平机座上均布且Z向高度相同，第一X向力传感器组件与第二Z向力传感器组件的作用力线正交于一点，第一Y向力传感器组件与第一Z向力传感器组件的作用力线正交于一点，第二X向力传感器组件、第二Y向力传感器组件与第三Z向力传感器组件的作用力线正交于一点；

所述X向、Y向、Z向是指三维直角坐标系中相互正交的X、Y、Z三个方向；

所述机轮触台侧向滑移机构包括底部与所述三向测力平台的冲击台面固定连接的转接底板，转接底板上沿Y向固定设置一组直线平面滚针轴承，一滑移板的下表面与平面滚针轴承接触连接，平面滚针轴承前面的转接底板上设置反向限位销，平面滚针轴承后面的转接底板上设置正向限位销，反向限位销经拉力弹簧连接滑移板，且滑移板的Y向自由度放开。

上述方案中，所述调平机座顶部设置固定底板，固定底板上固定设置第一双向传感器支架、第二双向传感器支架、三向传感器支架，第一、二双向传感器支架分别包括一Y向或X向设置的水平支撑部和一相对固定底板垂直设置的立柱，三向传感器支架包括呈直角设置的两水平支撑部和相对固定底板垂直设置的两立柱，各立柱分别设置于对应水平支撑部的外端；所述冲击台面的下端面上与第一双向传感器支架对应处设置第一双向连接块，与第二双向传感器支架对应处设置第二双向连接块，与三双向传感器支架对应处设置三向连接块；第一双向连接块的一端与第一双向传感器支架的立柱之间连接所述第一Y向力传感器组件，第一双向连接块的底部与第一双向传感器支架的水平支撑部之间连接所述第一Z向力传感器组件；第二双向连接块的一端与第二双向传感器支架的立柱之间连接所述第一X向力传感器组件，第二双向连接块的底部与第二双向传感器支架的水平支撑部之间连接所述第二Z向力传感器组件；三向连接块的一端与三向传感器支架的一立柱之间设置所述第二Y向力传感器组件，三向连接块的另一端与三向传感器支架的另一立柱之间设置所述第二X向力传感器组件，三向连接块的底部与三向传感器支架的两水平支撑部之间设置所述第三Z向力传感器组件。

上述方案中，所述第一、二X向力传感器组件，第一、二Y向力传感器组件，第一、二、三Z向力传感器组件的结构相同且分别包括与第一、二双向连接块或三向连接块连接的第一关节轴承和与第一、二双向传感器支架或三向传感器支架连接的第二关节轴承，第一、二关节轴承之间顺序设置正向锁紧螺母、调节接头、拉压传感器、反向锁紧螺母。

上述方案中，所述转接底板上设置三个导轨槽，导轨槽内偏心内嵌所述平面滚针轴承。

上述方案中，所述滑移板上表面刻有模拟道面特性的花纹，以模拟飞机(无人机)着陆时机场的跑道特性。

本发明基于笛卡尔坐标系，实现起落装置冲击试验时机轮侧向滑移条件下的三向载荷测量。冲击振动时，起落装置以自由落体形式沿Z向(图1)竖直下落撞击滑移板，按质量惯性力、弹簧恢复力和结构阻尼力沿Z向上下震荡冲击，实现耗能衰减至起落装置在测力平台静止。带转情况下，测力平台在整个时域内对X、Y和Z向三个方向进行测量，并按侧向(Y向)滑移试验要求实现边界条件下侧向载荷的实时监控和测量。本发明适用于以下试验需求：

1、用于支柱式起落架或摇臂式起落架落震试验三向载荷测量要求；

2、用于飞机机轮侧向有较大位移的，滑移模拟试验；

3、用于板簧式起落架侧向载荷释放的滑移落震试验；

4、用于其它形式的跌落或冲击侧载试验。

与现有技术相比，本发明所具有的优点如下：

本发明三向滑移测力平台耦合误差小、测量精度高，解决了小规格起落架、无人机起落架的落震试验三向载荷测试需求，满足侧向载荷释放的落震试验测试需求，同时侧向滑移技术也可用于大、中型飞机起落架落震试验及其他行业中产品跌落冲击试验的要求。

附图说明

图1为本发明侧向可滑移三向测力平台结构图。

图2为本发明三向测力平台结构图。

图3为本发明测力传感器组件结构图。

图4为本发明侧向滑移机构结构图。

图5为X、Y、Z向三个正交力传感器安装示意图。

图6为本发明侧向可滑移三向测力平台的正交受力等效图。

图中：

1.三向测力平台；11.调平机座；12.固定底板；13.第一双向传感器支架；14.Y向螺栓紧固件；15.第一Y向力传感器组件；15’.第二Y向力传感器组件；16.第一双向连接块；17.冲击台面；18.Z向螺栓紧固件；19.三向连接块；110.三向传感器支架；111.第二双向连接块；112.第一X向力传感器组件；112’.第二X向力传感器组件；113.航向螺栓紧固件；114.第一Z向力传感器组件；114’.第二Z向力传感器组件；114”.第三Z向力传感器组件；115.第二双向传感器支架；

2.机轮触台侧向滑移机构；21.转接底板；22.滑移板；23.拉力弹簧；24.反向限位销；25.平面滚针轴承；26轴承支撑架；27.正向限位销；

31.第一关节轴承；32.正向锁紧螺母；33.调节接头；34.拉压传感器；35.反向锁紧螺母；36.第二关节轴承。

具体实施方式

如图1所示，本发明侧向可滑移三向测力平台包括三向测力平台1和通过螺纹连接在三向测力平台1上的机轮触台侧向滑移机构2，落震试验时不仅可测量航向(X向)载荷和垂向(Z向)载荷，还可实时测量机轮侧向(Y向)载荷，并可真实有效模拟道面摩擦特性。

如图2所示，三向测力平台1包括调平机座11和冲击台面17。调平机座11顶部设置固定底板12，固定底板12的一角上沿Y向固定设置第一双向传感器支架13，相对角上沿X向设置第二双向传感器支架115，第三角上设置三向传感器支架110，第一、二双向传感器支架13、115分别包括一Y向或X向设置的水平支撑部和一相对固定底板12垂直设置的立柱，三向传感器支架110包括呈直角设置的两水平支撑部和相对固定底板12垂直设置的两立柱，各立柱分别设置于对应水平支撑部的外端。冲击台面17的下端面上与第一双向传感器支架13对应处设置第一双向连接块16，与第二双向传感器支架115对应处设置第二双向连接块111，与三双向传感器支架116对应处设置三向连接块119。第一双向连接块16的一端与第一双向传感器支架13的立柱之间经Y向螺栓紧固件14连接第一Y向力传感器组件15，第一双向连接块16的底部与第一双向传感器支架13的水平支撑部之间经Z向螺栓紧固件18连接第一Z向力传感器组件114。第二双向连接块111的一端与第二双向传感器支架115的立柱之间经X向螺栓紧固件113连接第一X向力传感器组件112，第二双向连接块111的底部与第二双向传感器支架115的水平支撑部之间连接第二Z向力传感器组件114’。三向连接块119的一端与三向传感器支架110的一立柱之间设置第二Y向力传感器组件15’，三向连接块119的另一端与三向传感器支架110的另一立柱之间设置第二X向力传感器组件112’，三向连接块119的底部与三向传感器支架110的两水平支撑部之间设置第三Z向力传感器组件114”。第一、二X向力传感器组件，第一、二Y向力传感器组件，第一、二、三Z向力传感器组件分别相互平行，且垂向高度一致，第一、二、三Z向力传感器组件在固定底板12在均布，以确保在标定时任一方向均实现有效测量且载荷之间耦合误差可控，且在机轮触台后，三个方向传感器对三向正交载荷实现独立测量。

第一、二X向力传感器组件，第一、二Y向力传感器组件，第一、二、三Z向力传感器组件的结构相同，在本实施例中，以测力传感器组件指代第一、二X向力传感器组件，第一、二Y向力传感器组件，第一、二、三Z向力传感器组件中的任一个，并对其进行结构说明。

如图3所示，测力传感器组件包括与第一、二双向连接块或三向连接块连接的第一关节轴承(内螺纹)31和与第一、二双向传感器支架或三向传感器支架连接的第二关节轴承(外螺纹)36，第一、二关节轴承31、36之间顺序设置正向锁紧螺母32、调节接头33、拉压传感器34、反向锁紧螺母35，调节接头33可实现正反向调整，正向锁紧螺母32和反向锁紧螺母35可避免测力传感器组件窜动，两连接端采用第一、二关节轴承可有效避免测量过程中的惯性耦合。使用时，整个组件通过第一关节轴承31连接三向测力平台1的第一、二双向连接块或三向连接块，通过第二关节轴承36连接第一、二双向传感器支架或三向传感器支架，协调装配后确保拉压传感器34仅承受拉压变形，以减小三向传感器(X、Y、Z向传感器)之间的耦合误差。

如图1、图4所示，机轮触台侧向滑移机构2包括底部与三向测力平台1的冲击台面17经螺纹连接的转接底板21，转接底板21上设置三个导轨槽，导轨槽内偏心内嵌一组直线平面滚针轴承25，滑移板22的下表面与平面滚针轴承25接触。转接底板21上的导轨槽和平面滚针轴承25沿Y向设置，转接底板21上对应平面滚针轴承25的前后两端处分别设置反向限位销24和正向限位销27，反向限位销24经拉力弹簧23连接滑移板22，且滑移板22沿导轨槽方向自由度放开。滑移板22上刻有模拟道面特性的花纹。Y向(侧向滑移方向)载荷通过滑移板22沿导轨槽方向滑动来测量侧向载荷，滑移载荷由拉力弹簧23的弹簧张紧力控制，滑移距离由转接底板21两端的反向限位销24和正向限位销27进行限位。机轮轮胎触台后，三向正交载荷测量时，X向和Z向由相应方向的测力传感器组件进行测量，Y向(侧向滑移方向)测量时，滑移板滑动降低滑动摩擦力，实时测量由Y向测力传感器组件进行监控。

在跌落或冲击试验中，被测物直接接触本发明侧向可滑移三向测力平台上表面，7个传感器实现三向力的测量，通过采集器、上位机在时域内动态测量三向载荷并绘制曲线，数据存储、回放。

如图5所示，X、Y与Z向三个测力传感器组件一端通过连接块与三向测力平台1连接，力值作用线交于一点；另一端连接在对应三个方向的三向传感器支架上，保证三个测力传感器组件相互正交。

如图6所示，X、Y与Z向的载荷等效分析示意中，A、B、C为原始安装点，承载后，B点移至B'，移动距离L1为0.5mm，传感器到满量程变形量≯0.5mm。定义BA为航向(X向)，航向移动距离L2为213mm，CB为侧向(Y向)，航向和侧向的载荷干扰值为：Fx'sin0.13°＝Fx'0.0023，耦合误差约为2‰，以此类推，整个本发明测力平台测量中的耦合误差为2‰，同时，测力平台在装配中保证精度要求，并通过耳环状第一、二关节轴承有效降低其他方向的力值耦合误差。

在本发明侧向可滑移三向测力平台组装完成后，对实际的精度指标进行了验证，航向标到30KN，垂向标到30KN，侧向标到20KN，实际标定数据见表1。从标定数据可知道，力值主方向精度、三个方向的耦合精度均小于5‰。

表1实际标定数值

Claims (5)

1.一种侧向可滑移三向测力平台，包括三向测力平台（1），其特征在于，

所述三向测力平台上固定连接机轮触台侧向滑移机构（2）；

所述三向测力平台包括调平机座（11）和冲击台面（17），调平机座顶部与冲击台面之间Z向平行固定设置有第一、二X向力传感器组件（112、112’）、第一、二Y向力传感器组件（15、15’）、第一、二、三Z向力传感器组件（114、114’、114’’），且第一、二X向力传感器组件X向平行设置且Z向高度相同，第一、二Y向力传感器组件Y向平行设置且Z向高度相同，第一、二、三Z向力传感器组件在调平机座上均布且Z向高度相同，第一X向力传感器组件与第二Z向力传感器组件的作用力线正交于一点，第一Y向力传感器组件与第一Z向力传感器组件的作用力线正交于一点，第二X向力传感器组件、第二Y向力传感器组件与第三Z向力传感器组件的作用力线正交于一点；

所述X向、Y向、Z向是指三维直角坐标系中相互正交的X、Y、Z三个方向；

所述机轮触台侧向滑移机构包括底部与所述三向测力平台的冲击台面固定连接的转接底板（21），转接底板上沿Y向固定设置一组直线平面滚针轴承（25），一滑移板（22）的下表面与平面滚针轴承接触连接，平面滚针轴承前面的转接底板上设置反向限位销（24），平面滚针轴承后面的转接底板上设置正向限位销（27），反向限位销经拉力弹簧（23）连接滑移板，且滑移板的Y向自由度放开。

2.根据权利要求1所述的一种侧向可滑移三向测力平台，其特征在于，所述调平机座顶部设置固定底板（12），固定底板上固定设置第一双向传感器支架（13）、第二双向传感器支架（115）、三向传感器支架（110），第一、二双向传感器支架分别包括一Y向或X向设置的水平支撑部和一相对固定底板垂直设置的立柱，三向传感器支架包括呈直角设置的两水平支撑部和相对固定底板垂直设置的两立柱，各立柱分别设置于对应水平支撑部的外端；所述冲击台面的下端面上与第一双向传感器支架对应处设置第一双向连接块（16），与第二双向传感器支架对应处设置第二双向连接块（111），与三双向传感器支架对应处设置三向连接块（119）；第一双向连接块的一端与第一双向传感器支架的立柱之间连接所述第一Y向力传感器组件，第一双向连接块的底部与第一双向传感器支架的水平支撑部之间连接所述第一Z向力传感器组件；第二双向连接块的一端与第二双向传感器支架的立柱之间连接所述第一X向力传感器组件，第二双向连接块的底部与第二双向传感器支架的水平支撑部之间连接所述第二Z向力传感器组件；三向连接块的一端与三向传感器支架的一立柱之间设置所述第二Y向力传感器组件，三向连接块的另一端与三向传感器支架的另一立柱之间设置所述第二X向力传感器组件，三向连接块的底部与三向传感器支架的两水平支撑部之间设置所述第三Z向力传感器组件。

3.根据权利要求1所述的一种侧向可滑移三向测力平台，其特征在于，所述第一、二X向力传感器组件，第一、二Y向力传感器组件，第一、二、三Z向力传感器组件的结构相同且分别包括与第一、二双向连接块或三向连接块连接的第一关节轴承（31）和与第一、二双向传感器支架或三向传感器支架连接的第二关节轴承（36），第一、二关节轴承之间顺序设置正向锁紧螺母（32）、调节接头（33）、拉压传感器（34）、反向锁紧螺母（35）。

4.根据权利要求1所述的一种侧向可滑移三向测力平台，其特征在于，所述转接底板上设置三个导轨槽，导轨槽内偏心内嵌所述平面滚针轴承。

5.根据权利要求1所述的一种侧向可滑移三向测力平台，其特征在于，所述滑移板上表面刻有模拟道面特性的花纹。