飛機用滑輪的輪緣強度測試裝置及測試方法

白亞玲

（中航飛機起落架有限責任公司，陜西漢中723200）

0 引言

滑輪是飛機操縱系統的重要元件，主要用于飛機操縱系統的轉彎處。滑輪按制造材料分為金屬和非金屬滑輪。近年用于制造飛機滑輪的材料主要是酚醛縮合物浸漬的纖維織物或等效增強材料，在-55～120 ℃環境溫度中正常工作，不會有裂紋、翹曲和潤滑脂泄漏[1]。滑輪按其預定用途分為：1類輔助操縱，鋼絲繩直徑一般不大于2.4 mm；2類飛行操縱，鋼絲繩直徑在3.2～4.8 mm范圍內；3類重型操縱，鋼絲繩直徑在4.8～6.4 mm范圍內；4類一般操縱用滑輪，不得用于頻繁使用、鋼絲繩彎曲角超過15°的飛機操縱系統中[2]。飛機用滑輪在交付使用前要進行輪緣與槽底的同軸度測試、擺動間隙、輪緣強度、結合強度、殼體強度、耐久性等一系列測試。輪緣強度測試中，滑輪輪緣不允許產生裂紋或剪切破壞。文中介紹的飛機用滑輪輪緣強度測試裝置，測試過程完全模擬滑輪在飛機使用中的受力狀態，克服了以前測試裝置的不足，結果精準，更有說服力。該裝置允許用不帶軸承的滑輪進行測試[2]，依據測試滑輪規格的大小，更換定位襯套、壓頭，調整壓板和墊板位置，能對公司所有規格的飛機用滑輪輪緣強度進行測試。

1 測試裝置結構設計及特點

1.1 傳統測試裝置結構

如圖1、圖2所示，公司以前測試滑輪輪緣強度的方法為:圖1為滑輪輪緣強度單邊測試結構，將待測滑輪和墊板、壓板通過定位軸、螺母固定連接，由壓頭在滑輪一端面進行加壓測試；圖2為雙邊測試結構，由一定位銷將待測滑輪、壓板、墊板連成一體，測試時相當于滑輪兩個端面受力。

圖1 滑輪輪緣單邊測試裝置簡圖

圖2 滑輪輪緣雙邊測試裝置簡圖

這兩種結構的測試裝置結構簡單，只能對一種規格的滑輪輪緣進行檢測，且只適用于安裝滾珠軸承后的滑輪，因此測試裝置制造成本高。試驗中滑輪的受力與實際飛機使用中滑輪的受力位置有偏差（滑輪的受力位置在輪槽，受力方向朝外），而圖1、圖2的測試加力方向在滑輪端面，受力位置、方向都不符合飛機運行中滑輪輪緣的受力狀態，測試的結果說服力不夠。

1.2 測試裝置整體結構設計

測試裝置結構由圖3所示的14部分組成。

圖3 測試裝置結構圖

1）定位、定心部件。定心軸1用于裝置在試驗機工作臺中心定心，保證試驗機加載力與加載桿中心完全重合，與支撐板3大圓孔、壓力機工作臺中心孔成H9/f8間隙配合，可以隨時拆卸。滑輪定位軸2用于連接支撐板3、墊板4、滑輪5、壓板6、定位襯套7并對滑輪進行固定，保證滑輪在測試裝置中的確定位置，可以在支撐板3的U形槽中滑動，上端與帶孔滾花螺母8螺紋連接。定位襯套7用于確定滑輪在裝置中的準確位置，為便于裝入定位軸2，在定位套孔口端設計有15°的倒角[3]；定位襯套7可依據滑輪規格更換，內孔與滑輪定位軸2成H9/f8間隙配合，外徑與滑輪內孔成H9/f8間隙配合。

2）支撐部件。支撐板3用于連接、承載其它所有元件并保持總裝精度。墊板4用于滑輪5下端面支撐定位，耐磨性好，保證能長期反復使用；可沿支撐板3上表面移動，最大載荷位置與滑輪槽底一致，模擬滑輪使用時受力狀態。支座12固定連接在支撐板3上，用于引導加載桿11的正確位置。

3）加力、受力部件。壓頭9有φ2.4 mm、φ4.8 mm、φ6.4 mm三種規格，用于不同規格滑輪的測試；壓頭9與加載桿11孔成H9/f8間隙配合，用錐端緊定螺釘10與加載桿11固定，如圖5所示；壓頭工作面與滑輪輪槽錐面一致并緊密貼合，完全模擬滑輪受力狀態。加載桿11用于承載試驗機壓力，與壓頭9連成一體，將試驗機壓力傳遞給壓頭9；與支座12成H9/f8間隙配合，在支座12孔中滑動。

4）壓緊部件。壓板6、帶孔滾花螺母8用于保持滑輪定位所取得的確定位置并抵抗動態下所受的外力及影響，使測試得以順利實現。壓板6的最大位置與滑輪槽底一致，可隨測試需要調整位置。螺釘13、銷子14用于將支座12固定于支撐板3上。

圖4 壓頭與滑輪輪槽底部關系簡圖

1.3 飛機用滑輪輪緣強度測試的壓頭直徑及加載載荷

圖5 加載桿與壓頭三維簡圖

對滑輪來說，最重要的參數是與其相配的鋼絲繩直徑，即壓頭直徑。滑輪直徑與鋼絲繩直徑的關系之比取決于操縱使用滑輪的頻繁程度，在操縱結構規范中最低為20倍。進行滑輪輪緣強度檢測時,滑輪輪緣應能承受表1規定的載荷, 輪緣不應產生裂紋或剪切破壞。同一規格的滑輪可以用不同直徑的壓頭，但試驗時選用滑輪所適用的最大直徑的壓頭進行。滑輪直徑指的是滑輪槽底直徑。鋼絲繩即壓頭直徑由鋼絲繩最大工作強度載荷確定[4]:

表1 輪緣強度載荷

式中: d為鋼絲繩最小直徑；C為選擇 系 數,mm/N1/2；S為鋼絲繩最大工作載荷。

1.4 測試裝置結構特點

1） 測 試 裝 置的滑輪定心軸將支撐板、墊板、待測滑輪、壓板通過螺母固定連接成一體，使待測滑輪的定位、夾緊一起完成，結構性能可靠，操作方便。

2）測試裝置結構簡單，定位軸、壓板、墊板、定位襯套、壓頭等多個元件可柔性更換、組合，可滿足飛機用所有規格待測滑輪輪緣強強度的測試，裝置達到了通用化。

3）測試裝置定心軸一端連接試驗機工作臺中心，另一端連接測試裝置支撐板，確保加載桿受力與試驗機加載力、定心軸受力完全重合。

4）測試裝置壓頭的外型面與待測滑輪輪槽斜面完全貼合，壓板、墊板的外圓面可以調整到與待測滑輪的輪槽底部位置一致，真實模擬待測滑輪在使用中輪緣的受力狀態，測試結果更精準。

5）測試裝置能滿足測試壓力為330～1110 N、測試待測滑輪直徑為25～140 mm、壓頭直徑2.4、4.8、6.4 mm所有飛機用待測滑輪輪緣強度的測試。

6）測試裝置支撐板上設計有條形孔，待測滑輪的定位軸可沿條形孔移動，帶動墊板在支撐板上表面移動，滿足輪緣強度測試的需要。

2 測試裝置工作原理即測試方法

1）將待測滑輪放于測試裝置中，并使其處于自由狀態，如圖1所示。

2）將測試裝置整體裝入測試用試驗機，使支撐板支撐在試驗機工作臺上，由定心軸將測試裝置定心在試驗機壓力中心。

3）調整待測滑輪位置，將壓頭放入待測滑輪輪槽中，并使其與待測滑輪下輪緣接觸，壓頭端部與滑輪槽底保持1.6 mm距離，如圖5所示。壓板、墊板的外圓面與滑輪輪槽槽底對齊，使滑輪輪緣的受力完全模擬在飛機上的受力狀態，并擰緊螺母使待測滑輪固定。

4）調整加載桿，使加載桿的軸線與定心軸的軸線重合后加載，加載到試驗要求的最大載荷（依據試驗滑輪直徑、使用要求和壓頭規格，輪緣強度測試壓力有330、780、1110 N三種載荷），以不大于1960 N/min的速度加載到試驗要求的最大載荷，最大載荷下保持10 s。

5）松開螺母，旋轉待測滑輪90°，重復步驟3）、4）再次進行試驗。

6）測試結束，待測滑輪沒有產生裂紋或剪切破壞為合格，否則不合格。要測試其它規格的滑輪，更換定位襯套7和壓頭9，然后調整滑輪定位軸2、墊板4位置就可以實現[5]。

3 結語

文中介紹的滑輪輪緣強度測試裝置結構簡單，多個元件可柔性更換、組合，滿足公司飛機用所有規格滑輪輪緣強度測試；壓頭與滑輪輪緣緊密貼合，完全模擬滑輪在工作中的受力狀態，測試結果更精準；該測試裝置的使用，為飛機操縱系統用滑輪質量提供保障，降低了工裝的設計制造費用。該裝置在YXX大型飛機滑輪輪緣的強度測試中應用良好。