一种航空轮胎阻尼系数试验装置及其试验方法

本发明涉及一种航空轮胎阻尼系数试验装置及其试验方法，属于航空轮胎试验。

背景技术：

1、航空轮胎作为飞机的主要部件之一，需要承受高速度、高载荷、高内压得作用，对飞机的安全起降和滑行具有极其重要的作用，使用条件较为苛刻。飞机着陆时，轮胎承担着飞机的全部载荷和高速冲击载荷。航空轮胎是一个由橡胶和尼龙帘线等材料组成的较强的弹性体，需要具有较好的变形能力，能较好的吸收这些冲击动能。

2、航空轮胎的阻尼特性能够有效吸收和分散机械振动和冲击能量，减少振动的传递，具有良好的减振和隔振效果，能减少飞机飞行过程中机械零件以及着陆时产生的震动。目前，对于航空轮胎阻尼系数的研究较少。对于航空轮胎阻尼的研究多采用解析方法，解析方法通常采用刚性环模型，但其计算结果无法与轮胎的真实结构直接关联起来，缺乏对航空轮胎阻尼系数的试验对比分析。因此，研究航空轮胎的阻尼系数是至关重要的。

技术实现思路

1、本发明针对以上问题，提出了一种航空轮胎阻尼系数试验装置及其试验方法，模拟航空轮胎的真实受载情况和振动情况，获取航空轮胎真实的阻尼系数。

2、本发明的技术方案为：包括试验台3、试验件、测力平台8、法兰15、承力框架2、承力墙10、垂直力加载机构以及阻尼系数测试系统；

3、所述承力墙10固定安装在试验台3上，并且承力墙10还固定安装有用于固定试验件的法兰15；

4、所述测力平台8水平设置在承力墙10一旁，并且处在试验件之下，通过垂直力加载机构和阻尼系数测试系统分别向所述测力平台8施加垂直力和三向激振。

5、具体来说：

6、还包括承力框架2，所述承力框架2固定安装在试验台3上；

7、所述垂直力加载机构安装在承力框架2的顶端和测力平台8之间，包括带动测力平台8直线升降的垂向动力源；

8、所述阻尼系数测试系统包括安装在试验台3上的三个激振器以及通过磁性底座放置在测力平台8上的三向加速度传感器，三个激振器分别布置在垂直于试验件轴心的纵向上以及平行于试验件轴心的侧向上，三个激振器分为扭转激振器12、侧向激振器13以及纵向激振器14，所述扭转激振器12作用在测力平台8纵向的边缘处，所述侧向激振器13作用在测力平台8侧向的中心，所述纵向激振器14作用在测力平台8纵向的中心。

9、关于垂向动力源：

10、所述垂直力加载机构包括若干均匀布置的垂向动力源，所述垂向动力源包括伺服作动器1、吊杆7、垂向力传感器6以及吊环9；

11、所述伺服作动器1的壳体固定安装在承力框架2的顶端，所述伺服作动器1的输出杆则经y型接头5连接垂向力传感器6，所述吊杆7的顶端固定连接在所述垂向力传感器6上，并且吊杆7底端通过另一个y型接头5固定连接测力平台8。

12、进一步的，位于试验件一侧的垂向动力源的输出杆通过连接耳片4保持同步运动，所述连接耳片4与垂向动力源的输出杆固定相连。

13、关于阻尼系数测试系统：

14、所述扭转激振器12、侧向激振器13以及纵向激振器14的壳体都通过支架与试验台3铰接，并且扭转激振器12、侧向激振器13以及纵向激振器14的的输出端都连接在所述测力平台8上。

15、本案的试验方法，包括如下步骤：

16、步骤一：测量航空轮胎气压，保证航空轮胎气压符合试验要求；

17、步骤二：按照试验要求安装试验装置，航空轮胎固定，保证测力平台水平且与航空轮胎中心对应，不同伺服作动器施加的垂直力保持相同；

18、步骤三：启动伺服作动器，提升测力平台，使测力平台与航空轮胎接触；

19、步骤四：按照试验要求的测点，安放加速度传感器，保证加速度传感器方向一致；

20、步骤五：启动数据采集分析系统，清零，采集；

21、步骤六：继续提升测力平台，航空轮胎所受垂直力达到试验规定载荷；

22、步骤七：保持垂直力不变，将激振器与测力平台相连，保证激振器水平，分别向测力平台施加侧向激振、纵向激振和扭转激振；

23、步骤八：施加侧向激振、纵向激振和扭转激振的过程中，采用正弦扫频，使得测力平台与航空轮胎发生振动；

24、步骤九：观察数据采集系统的数据，当航空轮胎与测力平台发生共振时，扫频结束，停止数据采集系统；

25、步骤十：关闭激振器，激振器与测力平台断开连接；

26、步骤十一：测力平台下降，释放垂直载荷，直至测力平台与航空轮胎不接触；

27、步骤十二：试验完成，通过数据采集系统，整理分析数据，得到航空轮胎的固有频率和阻尼比；

28、步骤十三：将试验得到的固有频率和阻尼比带入公式(1)计算，得出航空轮胎的阻尼系数。

29、

30、式中：f——固有频率；ξ——阻尼比；m——测力平台质量；c——轮胎阻尼系数。

31、本发明将航空轮胎不同方向阻尼系数的测量集中在同一台试验设备，实现了在实验室中完成航空轮胎的阻尼系数试验；试验装置的布置和安装可以准确模拟航空轮胎受载和振动，得出航空轮胎的阻尼比和固有频率，通过公式计算得出阻尼系数；采用伺服作动器加载，载荷平稳，连续性好；试验装置的结构简单，施工方便，降低了试验规模，节约试验成本。

技术特征：

1.一种航空轮胎阻尼系数试验装置，其特征在于，包括试验台(3)、试验件、测力平台(8)、法兰(15)、承力框架(2)、承力墙(10)、垂直力加载机构以及阻尼系数测试系统；

2.根据权利要求1所述的一种航空轮胎阻尼系数试验装置，其特征在于，还包括承力框架(2)，所述承力框架(2)固定安装在试验台(3)上；

3.根据权利要求2所述的一种航空轮胎阻尼系数试验装置，其特征在于，所述垂直力加载机构包括若干均匀布置的垂向动力源，所述垂向动力源包括伺服作动器(1)、吊杆(7)、垂向力传感器(6)以及吊环(9)；

4.根据权利要求3所述的一种航空轮胎阻尼系数试验装置，其特征在于，位于试验件一侧的垂向动力源的输出杆通过连接耳片(4)保持同步运动，所述连接耳片(4)与垂向动力源的输出杆固定相连。

5.根据权利要求2所述的一种航空轮胎阻尼系数试验装置，其特征在于，所述扭转激振器(12)、侧向激振器(13)以及纵向激振器(14)的壳体都通过支架与试验台(3)铰接，并且扭转激振器(12)、侧向激振器(13)以及纵向激振器(14)的的输出端都连接在所述测力平台(8)上。

6.一种权利要求1所述的航空轮胎阻尼系数试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种航空轮胎阻尼系数试验装置及其试验方法，属于航空轮胎试验技术领域。模拟航空轮胎的真实受载情况和振动情况，获取航空轮胎真实的阻尼系数。包括试验台、试验件、测力平台、法兰、承力框架、承力墙、垂直力加载机构以及阻尼系数测试系统；所述承力墙固定安装在试验台上，并且承力墙还固定安装有用于固定试验件的法兰；所述测力平台水平安放在承力墙一旁，并且处在试验件之下，通过垂直力加载机构和阻尼系数测试系统分别向所述测力平台施加垂直力和三向激振。本发明将航空轮胎不同方向阻尼系数的测量集中在同一台试验设备，实现了在实验室中完成航空轮胎的阻尼系数试验。技术研发人员：魏小辉,白晓辉,房兴波,尹乔之,聂宏受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6