有起落架的机轮刹车动力矩测量方法

摘要

一种有起落架的机轮刹车动力矩测量方法，在对处于装机状态下，或者大型惯性动力试验台带起落架的刹车试验中机轮，所进行的刹车动力矩测量，解决了由于在起落架上无法安装扭矩/力传感器而无法对刹车装置的动态刹车力矩进行直接测量的问题，满足了不同结构大小起落架刹车试验的动力矩测量要求，解决了起落架动力试验刹车力矩测量的难题，并用于飞机刹车装置处于装机状态时刹车力矩的测量，可作为飞机的机载设备使用，具有巨大的使用价值。本发明具有结构简单、安装方便、省力省时、通用性好、安全性好等优点，可广泛用于各型军机、民机起落架刹车试验和汽车等其他车轮动力试验测试，具有重要的社会意义和应用前景。

主权项

一种有起落架的机轮刹车动力矩测量方法，其特征在于，具体过程如下：步骤1：受力分析；飞机刹车滑行时，飞机机轮轮轴主要受力包括：刹车装置提供的刹车力矩、由垂直向下的飞机载荷产生的弯应力，以及当飞机受侧风影响时，由该侧风引起的轴向拉/压力；施加在轮轴上的各应力中，对测量准确度影响最大的应变为轮轴垂直方向的弯应力而引起的形变，主要为飞机载荷的施加，或因地面不平整引起的颠簸而产生；由弯应力而引起的应变最大的部位为轮轴的上、下表面，压应变在轮轴的上表面最大，拉应变为轮轴下表面最大，依轮轴表面圆弧径线与垂直方向夹角从0～90°线性减小，因此影响最小的部位为轮轴轴线水平方向的两侧面；步骤2：确定应变片粘贴位置和方式；在确定应变片的粘贴位置时，需要考虑应变片的温度补偿方式、消除飞机载荷施加在机轮轮轴上的弯应变，以及测量的灵敏度和准确度；为此，确定应变片粘贴位置和方式为：所述为应变片粘贴位置位于起落架支柱和机轮轮毂之间的轮轴表面，并使第一应变片R₁长度方向的中心线和第二应变片R₂长度方向的中心线与所述机轮轮轴的轴线之间的夹角分别为±45°，通过所述第一应变片R₁和第二应变片R₂分别得该处的应变ε₁和ε₂，根据广义胡克定律，得到主应力σ_i：${\sigma }_i=\frac{{\mathrm{Eϵ}}_i}{1+\mu }---\left(1\right)$式(1)中：εi为应变值，E为杨氏模量，μ为被测件的泊松比；所述的主应力σ_i包括拉应力σ₁和压应力‑σ₂，并且所述拉应力σ₁和压应力‑σ₂的方向两个相互垂直；并且|σ₁|＝|‑σ₂|                                   (2)主应力值等于最大剪应力|σ_i|＝τ_max                           (3)由扭矩产生的最大剪应力为${\tau }_{\max }=\left|{\sigma }_i\right|=\left|\frac{{\mathrm{Eϵ}}_i}{1+\mu }\right|---\left(4\right)$在与粘贴的第一应变片R₁和第二应变片R₂的对称面上粘贴第三应变片R₃和第四应变片R₄；所述的第一应变片R₁与第四应变片R₄对称，第二应变片R₂与第三应变片R₃对称；将四个应变片分两组，第一应变片R₁与第二应变片R₂一组，第三应变片R₃与第四应变片R₄一组，每组应变片粘贴方向相互垂直，并与轴线夹角为45°，分别对称粘贴于由弯应力引起的形变最小的轮轴两侧，具体在轴线水平面与轮轴圆柱体表面相交的直线表面处；第五步：粘贴应变片；根据步骤2确定的应变片粘贴位置和方式，按常规方法将第一应变片R₁、第二应变片R₂、第三应变片R₃和第四应变片R₄粘贴在轮轴表面；步骤3：连接各应变片；将第一应变片R₁、第二应变片R₂、第三应变片R₃和第四应变片R₄按全桥电路接法串联，并按常规方法接入数据采集系统；步骤4：刹车试验；根据起落架试验规范进行试验，同时进行数据信号采集并存储；步骤5：测量数据处理；第一步：滤波；第二步：将轮轴的应变数据转换为刹车力矩；通过公式(6)实现所述轮轴应变转换为刹车力矩：机轮轮轴扭矩式中，抗扭截面系数D为轮轴直径；由应变片全桥电路接法，通过公式(7)得到全桥电路输出电压u₀$u_o=\frac{E}{4}k{ϵ}_i=\frac{E}{4}k[{ϵ}_1-\left({-ϵ}_2\right)+{ϵ}_3-\left({-ϵ}_4\right)]---\left(7\right)$式中ε_i为应变仪测读的应变值，ε₁为第一应变片R₁的应变值，ε₂为第二应变片R₂的应变值，ε₃为第三应变片R₃的应变值，ε₄为第四应变片R₄的应变值；由式(7)得到由式(6、7)得出刹车力矩$M=M_k=\left|\frac{{\mathrm{Eϵ}}_i}{1+\mu }\right|·\frac{{\mathrm{\pi D}}^3}{64}---\left(8\right)$由公式(8)得到刹车力矩曲线；至此，完成有起落架的机轮刹车动力矩测量。