两个构件之间的接触扭矩测量装置和测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种两个构件之间的接触扭矩测量装置。这种装置包括：试验件，试验件包括固定构件和运动构件；运动模拟系统，运动模拟系统连接于运动构件，以及将运动构件所需的模拟运动传递到运动构件，使运动构件根据所需的模拟运动的轨迹运动；环境控制和检测系统，环境控制和检测系统能够控制环境的温度、湿度，使试验件置于要模拟的测量环境中；运动控制和测量数据记录系统，以对运动模拟系统发出进行模拟运动的指令，并在模拟运动过程中测量运动模拟系统所承受的扭矩载荷。本发明专利技术还涉及采用上述的接触扭矩测量装置测量缝翼与机翼前缘的接触扭矩的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及结构件力学性能测试领域，具体涉及一种两个构件之间的接触扭矩测量装置和测量方法。本专利技术尤其涉及一种民用飞机缝翼与机翼前缘接触扭矩测量装置和测量方法，用于测量在不同环境条件下(高低温、高低湿度、雨淋、沙尘、油污及结冰等条件)的运动过程中，诸如缝翼密封条与机翼固定前缘间压缩和摩擦导致的操作系统扭矩载荷。
技术介绍
在前缘缝翼闭合时(相当于没有安装前缘缝翼)，随着迎角的增大，机翼上表面的分离区逐渐向前移，当迎角增大到临界迎角时，机翼的升力系数急剧下降，机翼失速。当前缘缝翼打开时，它与基本机翼前缘形成一道缝隙，下翼面压强较高的气流通过这道缝隙得到加速而流向上翼面，增大了上翼面附面层中气流的速度，降低了压强，消除了这里分离漩涡，从而延缓了气流分离，避免了大迎角下的失速，使得升力系数提高。因此，在机翼前缘设置缝翼，随着缝翼的释放运动，在缝翼与机翼前缘之间形成缝隙。民用飞机缝翼内表面安装有缝道橡胶密封条，这些密封条有诸如图5所述的方式a、b和c，图7中的附图标记50示出其中的一种形式，，根据需要设置在缝翼内表面的所需的位置上，以保证巡航构型下缝道密封性能。此外，为控制巡航构型下的缝翼与机翼之间的气动阶差，可能对缝翼尾缘采用预干涉设计。为此，为防止结构磨损，在缝翼尾缘还会设置尾部防磨条，如图7的附图标记60所示。在缝翼小角度收放过程中，中部密封条与尾部防磨条和机翼固定前缘之间存在不同程度的压缩及摩擦现象，所产生的压缩和摩擦载荷影响缝翼操纵系统的操纵载荷，由此产生的缝翼操纵载荷增量称为“缝翼与机翼前缘接触扭矩”。操纵载荷是整个缝翼操纵系统设计关键输入数据之一，直接决定动力驱动装置液压马达功率、作动器传动比等系统操纵性能需求，同时也是作动器扭矩限制器载荷、系统与结构的界面载荷、耐久性载荷谱和疲劳载荷谱应考虑的主要因素之一。影响缝翼操纵载荷增量的因素除了缝道中部橡胶密封条和尾部防磨条之外，还包括使用环境。民用飞机的使用环境比较复杂，包括高低温、高低湿度、雨淋、沙尘、油污及结冰等条件。影响缝翼操纵载荷增量的因素还包括密封条的安装变形、密封条和尾缘的预载。为此，为了降低飞机缝翼操纵系统设计风险，需要考虑影响操纵系统的输入数据的诸如上述的各种因素，因此需要一种缝翼与机翼前缘接触扭矩测试装置，以准确测量对“缝翼与机翼前缘接触扭矩”的各影响因素，定量评估这些因素对“缝翼与机翼前缘接触扭矩”的影响，从而获得准确的缝翼与机翼前缘界面上接触压力和摩擦力对缝翼转轴形成的扭矩，统称为“缝翼与机翼前缘接触扭矩”。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是定量获知缝翼对整个缝翼操纵系统的输入数据的影响。为此，本专利技术提供一种两个构件之间的接触扭矩测量装置,包括：试验件，所述试验件包括固定构件和运动构件；运动模拟系统，所述运动模拟系统连接于所述固定构件和运动构件，以及将所述运动构件相对固定构件所需的模拟运动传递到所述运动构件，使所述运动构件根据所需的模拟运动的轨迹运动；环境控制和检测系统，所述环境控制和检测系统能够控制环境的温度、湿度，使所述试验件置于要模拟的测量环境中；运动控制和测量数据记录系统，以对所述运动模拟系统发出进行所述模拟运动的指令，并在模拟运动过程中测量运动模拟系统所承受的扭矩载荷。优选的是，所述运动模拟系统包括：旋转运动机构；凸轮运动机构，所述凸轮运动机构的输入端连接于旋转运动机构的输出端，所述凸轮运动机构的输出端连接于所述运动构件，所述凸轮运动机构将所述旋转运动机构的旋转运动转换成所述运动构件所需的模拟运动。优选的是，所述旋转运动机构包括：伺服电机；传动轴，所述传动轴连接于所述伺服电机；所述凸轮运动机构包括：齿轮，所述齿轮连接于所述传动轴；齿条，所述齿条包括凸轮槽，所述齿轮与所述凸轮槽啮合；其中，所述运动构件固定地连接于所述齿条，使得所述运动构件随着所述伺服电机的旋转而朝所述固定构件移动并因此接触所述固定构件，或移离所述固定构件。优选的是，所述环境控制和检测系统包括：至少一个温度传感器，检测所述测量环境的环境温度；至少一个湿度传感器，检测所述测量环境的环境湿度；温度调节器，控制所述测量环境的环境温度；湿度调节器，控制所述测量环境的环境湿度。优选的是，所述环境控制和检测系统还包括：沙尘和结冰条件模拟装置。优选的是，所述环境控制和检测系统还包括：环境箱，所述环境箱限定所述测量环境。优选的是，所述运动控制和测量数据记录系统包括：扭矩传感器，所述扭矩传感器安装在运动模拟系统的所述传动轴上；控制器，所述控制器连接于所述伺服电机；计算机，所述计算机向所述控制器发出使所述运动构件进行模拟运动的指令。优选的是，所述固定构件包括固定前缘；所述运动构件包括缝翼样件，所述缝翼样件包括中部密封条和尾缘防磨条中的至少一个。本专利技术还提供一种采用如上技术方案的接触扭矩测量装置测量缝翼与机翼前缘的接触扭矩的方法，所述方法包括步骤：a)调节温度调节器与湿度调节器，使环境箱内的环境温度与环境湿度达到预定值；b)将未安装有密封条或防磨条的缝翼样件固定地连接于齿条；c)通过计算机设置预定的运动参数，根据计算机发出的指令，伺服电机旋转，使缝翼样件根据模拟运动的轨迹运动；d)通过安装在齿轮与伺服电机之间的传动轴上的扭矩传感器实时测量并记录缝翼样件运动过程中的扭矩载荷，测量并记录所述传动轴此时的扭矩载荷为空载扭矩M0；优选的是，上述方法还包括步骤：e)安装尾缘防磨条；d)按步骤a、c设置相同的环境和运动参数，并使缝翼运动到其尾缘达到设计的干涉量，通过所述扭矩传感器实时测量并记录缝翼样件运动过程中的扭矩，测量并记录所述传动轴此时的扭矩载荷为Mf。，则由缝翼尾缘干涉和尾缘防磨条产生的缝翼操纵扭矩为M1＝Mf-M0。优选的是，上述方法还包括步骤：f)安装尾缘防磨条和中部密封条；g)按步骤a、c设置相同的环境和运动参数，并使缝翼运动到其尾缘达到设计的干涉量，通过所述扭矩传感器实时测量并记录缝翼样件运动过程中的扭矩，测量并记录所述传动轴此时的扭矩载荷为Mf+s，则由缝翼中部密封条产生的缝翼操纵扭矩为M2＝Mf+s-Mf-M0。根据本专利技术的两个构件之间的接触扭矩测量装置以及采用这种两个构件之间的接触扭矩测量装置测量缝翼与机翼前缘的接触扭矩的方法具有如下优点：1、接触扭矩测量装置的各部件结构简单，连接和拆卸方便，成本低；2、可以在高低温、高低湿度、油污、沙尘、雨淋、结冰等各种环境下完成扭矩测量，适应范围广；3、接触扭矩测量装置的自动化程度高，测量结果准确直观。附图说明图1是根据本专利技术的两个构件之间的接触扭矩测量装置的前视示意图；图2是图1所示的两个构件之间的接触扭矩测量装置的侧视示意图；图3是图2所示的两个构件之间的接触扭矩测量中的缝翼样件在安装了中部密封条之后的从图2的右侧图示的侧视图；图4示出了图1所示的两个构件之间的接触扭矩测量装置的缝翼样件进行模拟运动的收起方向和释放方向；图5示出了根据本专利技术的两个构件之间的接触扭矩测量装置中的缝翼样件的密封条的实施例；图6分别用内侧视图和侧视图示出了安装有密封条的缝翼样件的细节；图7示出了现有技术中的缝翼和密封条；图8是示出了根据本专利技术的传动系统中的带有凸轮槽的齿条的示意图；图9是示出了根据本专利技术的传动系统中的齿轮的俯视图和剖视图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两个构件之间的接触扭矩测量装置,包括：试验件(10)，所述试验件(10)包括固定构件(11)和运动构件(12)；运动模拟系统(20)，所述运动模拟系统(20)连接于所述固定构件(11)和运动构件(12)，以及将所述运动构件(12)相对固定构件(11)所需的模拟运动传递到所述运动构件(12)，使所述运动构件(12)根据所需的模拟运动的轨迹运动；环境控制和检测系统(30)，所述环境控制和检测系统(30)能够控制环境的温度、湿度，使所述试验件(10)置于要模拟的测量环境中；运动控制和测量数据记录系统(40)，以对所述运动模拟系统(20)发出进行所述模拟运动的指令，并在模拟运动过程中测量运动模拟系统(20)所承受的扭矩载荷。

【技术特征摘要】
1.一种两个构件之间的接触扭矩测量装置,包括：试验件(10)，所述试验件(10)包括固定构件(11)和运动构件(12)；运动模拟系统(20)，所述运动模拟系统(20)连接于所述固定构件(11)和运动构件(12)，以及将所述运动构件(12)相对固定构件(11)所需的模拟运动传递到所述运动构件(12)，使所述运动构件(12)根据所需的模拟运动的轨迹运动；环境控制和检测系统(30)，所述环境控制和检测系统(30)能够控制环境的温度、湿度，使所述试验件(10)置于要模拟的测量环境中；运动控制和测量数据记录系统(40)，以对所述运动模拟系统(20)发出进行所述模拟运动的指令，并在模拟运动过程中测量运动模拟系统(20)所承受的扭矩载荷。2.如权利要求1所述的接触扭矩测量装置，其特征在于，所述运动模拟系统(20)包括：旋转运动机构；凸轮运动机构，所述凸轮运动机构的输入端连接于旋转运动机构的输出端，所述凸轮运动机构的输出端连接于所述运动构件(12)，所述凸轮运动机构将所述旋转运动机构的旋转运动转换成所述运动构件(12)所需的模拟运动。3.如权利要求2所述的接触扭矩测量装置，其特征在于，所述旋转运动机构包括：伺服电机(21)；传动轴(22)，所述传动轴(22)连接于所述伺服电机(21)；所述凸轮运动机构包括：齿轮(23)，所述齿轮(23)连接于所述传动轴(22)；齿条(24)，所述齿条(24)包括凸轮槽(25)，所述齿轮(23)与所述凸轮槽(25)啮合；其中，所述运动构件(12)固定地连接于所述齿条(24)，使得所述运动构件(12)随着所述伺服电机(21)的旋转而朝所述固定构件(11)移动并因此接触所述固定构件(11)，或移离所述固定构件(11)。4.如权利要求3所述的接触扭矩测量装置，其特征在于，所述环境控制和检测系统(30)包括：至少一个温度传感器(32)，检测所述测量环境的环境温度；至少一个湿度传感器(33)，检测所述测量环境的环境湿度；温度调节器(34)，控制所述测量环境的环境温度；湿度调节器(35)，控制所述测量环境的环境湿度。5.如权利要求4所述的接触扭矩测量装置，其特征在于，所述环境控制和检测系统(30)还包括：沙尘和结冰条件模拟装置。6.如权利要求5所述的接触扭矩测量装置，其特征在于，所述环境控制和检测系...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨万里，丁玉波，章仕彪，李卫平，黄勇，陆建国，雷平，李强，姚学峰，张鹏飞，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31