用气浮推力支座支撑的航空舵机摇臂位移及速度测量设备的制作方法

[0001]
本实用新型属于机械设备领域，具体涉及一种用气浮推力支座支撑的航空舵机摇臂位移及速度测量设备。


背景技术：

[0002]
某型航空舵机是电传操纵系统中控制飞行舵面的执行机构，通过摇臂将舵机承力作动筒的直线往复运动，转化为摆动运动输出。舵机摇臂运行的位移、速度对航空飞行器的飞行姿态、飞行状态和可操纵性影响很大，随着对电控系统控制的高精度、高响应，提高摇臂位移和加速度测量精度是十分必要的。目前，在舵机寿命试验、性能测试过程中，均把对舵机摇臂的位移和速度作为重要的检测项目。考虑实际运动形式及减小测量干扰、提高测试设备可靠性的需要，普遍采用直线位移传感器作为测量设备。对于本型舵机的位移和速度测试，选择位移和速度沿作动筒直线运动方向的分量(垂直方向)，作为测试结果。
[0003]
现有的舵机摇臂位移、速度测试中，一般采用将直线位移传感器第一端通过长螺栓或销相与摇臂、负载铰接，第二端通过铰接方式固定在试验设备上，存在如下不足：
[0004]
1.由于直线位移传感器的一端与试验设备铰接，则摇臂在运动过程中，由于限制了其水平方运动，测试设备的测量的速度矢量、加速度矢量不能保证时刻与作动筒运行方向一致。仅在测试设备与作动筒运动方向平行瞬间，测量值与实际值相同，在其他运行状态下，测试值均小于实际值；
[0005]
2.运动过程中，直线位移传感器由于不是时刻与作动筒运动方向平行瞬间，故测量过程中，直线位移传感器承受着一定的侧向力，几百小时的长时间运行寿命试验会加速测试设备滑杆的磨损，降低测试设备的使用寿命，同时磨损面的摩擦阻力显著增加，会使直线位移传感器滑杆伸长或缩短产生迟滞，影响测试精度。


技术实现要素：

[0006]
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有的技术缺陷提供一种结构合理、可调节高度、回液方便、安装方便快捷、结构稳定、造价低的一种用气浮推力支座支撑的航空舵机摇臂位移及速度测量设备。
[0007]
一种用气浮推力支座支撑的航空舵机摇臂位移及速度测量设备，其包括固定螺钉、气浮推力支座、直线位移传感器、螺杆关节轴承、被试舵机、第一长螺栓、第二长螺栓、固定底座和信号采集设备，所述气浮推力支座通过均布的固定螺钉与所述固定底座相连，所述直线位移传感器的第一端与所述气浮推力支座螺接，所述直线位移传感器的第二端与所述螺杆关节轴承螺接；所述螺杆关节轴承与所述被试舵机通过摇臂相连，所述被试舵机通过所述第一长螺栓、所述第二长螺栓与固定底座固定；气浮推力支座包括固定座、推力板、顶板、副推力板和芯轴，所述固定座与所述推力板相连，所述副推力板底面与所述推力板相连，所述副推力板上表面与所述顶板相连，所述顶板与所述推力板相连；所述推力板底部设有中心盲孔，中心盲孔的顶端均布有节流孔，节流孔上端表面与所述芯轴底面产生气膜，通
过节流孔的节流作用，实现了所述推力板对所述芯轴的气膜刚性支撑；所述副推力板上均布有节流孔，节流孔的底端表面与所述芯轴上表面产生气膜，通过节流孔的节流作用，实现了所述推力板对芯轴的气膜刚性支撑。
[0008]
优选地，所述推力板侧面均布4个螺纹孔，以连接接管嘴引入外界压力空气，压力空气通过中心盲孔边缘的通孔、所述副推力板边缘的通孔进入所述芯轴的上半部分；中心盲孔与固定座顶部平面构成空气腔，中心盲孔的侧面均匀分布有4个泄压孔。
[0009]
优选地，所述气浮推力支座还包括第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈和第四密封圈，各密封圈均采用o型密封圈，第一密封圈、第二密封圈均安装于顶板与副推力板间，第三密封圈安装于推力板与副推力板间，第四密封圈安装于推力板与固定座间。
[0010]
优选地，所述推力板的材料为9cr18轴承钢，其上表面与芯轴下表面之间的间隙为50μm，推力板的中心盲孔表面粗糙度值小于1.6μm，平面度小于0.01mm；所述副推力板材料为9cr18轴承钢，其下表面与芯轴上表面之间的间隙为80μm，副推力板下表面粗糙度值小于1.6μm，平面度小于0.01mm；所述芯轴材料为45号钢，其上、下表面均镀铬处理，所述芯轴上、下表面粗糙度值小于1.6μm，平面度小于0.01mm；所述气浮推力支座的进气压力为0.6mpa～0.9mpa，各节流孔的直径均为φ0.5mm。
[0011]
优选地，信号采集设备与直线位移传感器相连，采集其电信号，并将按照比例转化为位移输出值，采集并记录舵机摇臂的位移和速度值。
[0012]
优选地，被试舵机内部设有液压油路，液压油路包括电液伺服阀、换向阀和作动筒，并通过摇臂中部的销轴，将作动筒的伸缩运动转化为摇臂的往复摆动。
[0013]
本实用新型所提供的一种单面装夹被试关节轴承、芯轴受力支点间距小的自润滑关节轴承寿命试验夹具，对比现有的技术，有如下的技术优势：
[0014]
1.避免测量值与实际值方向偏差。直线位移传感器的一端与试验设备通过气浮推力支座固定，由于气浮支座的刚性气膜限定了芯轴的垂直运动和倾覆旋转运动，但不限制芯轴径向运动，则可保证直线位移传感器始终保持垂直状态，直线位移传感器伸缩方向始终保持与作动筒运动方向相同，解决目前位移、速度的测量值与实际值方向存在偏差的难题，保证了测量精度和测试结果的准确性；
[0015]
2.消除了附加侧向力。气浮推力支座采用了气膜对直线位移传感器支撑，由于气体的粘度极低，故芯轴横向移动所受的气体摩擦阻力可以忽略不计，传递到直线位移传感器上的侧向力也是极其微小的，同样可以忽略不计，避免了直线位移传感器滑杆的侧向磨损，提高了设备的使用寿命和使用可靠性；
[0016]
3.减小外界干扰。气浮推力支座的刚性气膜，及上、下匀压气腔，可以很好地保证了节流孔入口处的压力值相等，并减弱了压力波动，保证了支座的平稳，相比较刚性铰接，气浮推力支座连接可以显著地增加对外界振动的缓冲作用。
附图说明
[0017]
图1为航空低速重载自润滑关节轴承寿命试验夹具示意图；以及
[0018]
图2为气浮推力支座的剖视图。
[0019]
附图标记：
[0020]
固定螺钉1、气浮推力支座2、直线位移传感器3、螺杆关节轴承4、被试舵机5、第一
长螺栓6、第二长螺栓7、固定底座8；
[0021]
固定座21、推力板22、第一密封圈23、螺栓24、第二密封圈25、顶板26、副推力板27、第三密封圈28、芯轴29、第四密封圈210。
具体实施方式
[0022]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]
需要注意的为，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0024]
图1为本实用新型提供的一种用气浮推力支座支撑的航空舵机摇臂位移与速度测量设备，包括固定螺钉1、气浮推力支座2、直线位移传感器3、螺杆关节轴承4、被试舵机5、第一长螺栓6、第二长螺栓7、固定底座8、信号采集设备。气浮推力支座2安装在固定底座8上，并用均布的若干固定螺钉1进行拧紧固定。直线位移传感器3的第一端通过螺纹连接与螺杆关节轴承4的外螺纹固定，直线位移传感器3的第二端通过螺纹连接与芯轴29的内螺纹固定。
[0025]
螺杆关节轴承4的第一端为外螺纹的螺栓，螺杆关节轴承4的第二端内嵌入一个关节轴承，该关节轴承内圈外表面为球体，且内圈与外圈同心，可以实现内圈相对于外圈在一定外围内的摆动，该关节轴承内圈通过销或长螺栓与摇臂及其负载相连接。
[0026]
螺杆关节轴承4与被试舵机5通过摇臂相连，被试舵机5通过第一长螺栓6、第二长螺栓7安装在固定底座8上，被试舵机5内部有电液伺服阀、换向阀、作动筒等设备组成的液压油路，并通过摇臂中部的销，实现了将作动筒的伸缩运动，转化为摇臂的往复摆动，所需要测量的位移、速度方向，即为摇臂沿作动筒运动方向上的位移、速度分量。
[0027]
气浮推力支座2包括固定座21、推力板22、第一密封圈23、螺栓24、第二密封圈25、顶板26、副推力板27、第三密封圈28、芯轴29和第四密封圈210。气浮推力支座2，利用外界压力空气的静压支撑作用，通过小孔节流原理，实现了对芯轴29的上、下两个表面的刚性支撑作用。由于气体的粘度极低，使得芯轴29可以实现近乎零摩擦的径向运动。
[0028]
固定座21径向匀布螺纹间隙孔，用于固定螺钉1穿过将气浮推力支座2固定。固定座21上有密封圈安装槽，安装槽内放置第四密封圈210，通过推力板22底部的压紧作用，实现对气体的密封。固定座21的顶部侧面有外螺纹，可以通过与推力板22的内螺纹实现连接固定。
[0029]
推力板22侧面匀布4个螺纹孔，用于连接相应规格的接管嘴，是外界压力空气进入到气浮推力支座2的入口。推力板22底部设有中心盲孔，中心盲孔与固定座21顶部平面构成的空气腔，可以稳定进气的气流，减少气体的压力波动。中心盲孔的顶端匀布几十个节流孔，通孔的第二端与芯轴之间产生了气膜，通过节流孔的节流作用，实现了推力板22对芯轴29的气膜刚性支撑。
[0030]
推力板22，其下中心盲孔内的边缘匀布着若干通孔，与气浮推力支座2上半部分的空气管路协同，将压力空气输送到芯轴的上半部分。通孔顶端均有密封圈槽，通过副推力板27对应的通孔配合，分别压紧6个第三密封圈28防止压缩空气从二者结合处泄露。
[0031]
推力板22，其上中心盲孔侧面均匀分布有4个泄压孔，作为上、下气路中的压缩空气离开气浮推力支座2的出口。推力板22靠近径向外缘处匀布6个螺纹孔，通过螺栓24与顶板26固定。
[0032]
副推力板27，外侧面分别与推力板22下凹槽、推力板22上凹槽配合，通过螺栓连接压紧固定。副推力板27外缘附近匀布着若干通孔，作为空气的导通气路，将空气引入到芯轴的上部；副推力板27上部环形凹槽与顶板26的下部构成了上匀压气腔，匀压气腔的作用是保证节流孔表面的空气压力近乎相等。匀压气腔的下面匀布几十个节流孔，节流孔的第二端与芯轴上表面之间产生气膜，通过节流孔的节流作用，实现了推力板22对芯轴29的气膜刚性支撑。该上部气膜压力相比较芯轴下部气膜，气膜刚度相对较低。环形凹槽两侧均有一个密封圈凹槽，通过与顶板26配合挤压第一密封圈23、第二密封圈25，形成密封作用。
[0033]
芯轴29，上部中心轴内加工有内螺纹孔，用于与直线位移传感器3相连接。芯轴29下部推力盘的上、下表面用于形成刚性静压气膜，对芯轴29形成轴向的支撑。
[0034]
信号采集设备用于采集直线位移传感器3的电信号，将电信号按照比例转化为位移输出值，采集并记录舵机摇臂的位移和速度值。
[0035]
优选地，固定螺钉1采用6个m8的螺栓进行连接固定；
[0036]
优选地，气浮推力支座2的进气压力为0.6mpa～0.9mpa；
[0037]
优选地，内部所有节流孔的直径均为φ0.5mm；
[0038]
优选地，推力板22的中心盲孔表面要求表面粗糙度值不超过1.6μm，平面度不超过0.01mm；
[0039]
优选地，副推力板27下表面要求表面粗糙度值不超过1.6μm，平面度不超过0.01mm；
[0040]
优选地，对芯轴29上、下表面均要求表面粗糙度值不超过1.6μm，平面度不超过0.01mm；
[0041]
优选地，推力板22上表面与芯轴29下表面之间的间隙为50μm；
[0042]
优选地，副推力板27下表面与芯轴29上表面之间的间隙为80μm；
[0043]
优选地，推力板22材料为9cr18轴承钢；
[0044]
优选地，副推力板27材料为9cr18轴承钢；
[0045]
优选地，芯轴29材料为45号钢，上、下表面均镀铬处理；
[0046]
优选地，全部密封圈均采用o型密封圈。
[0047]
直线位移传感器3的一端与试验设备通过气浮推力支座2固定，由于气浮支座的刚性气膜限定了芯轴的垂直运动和倾覆旋转运动，但不限制芯轴径向运动，则可保证直线位移传感器3始终保持垂直状态，直线位移传感器3伸缩方向始终保持与作动筒运动方向相同，解决目前位移、速度的测量值与实际值方向存在偏差的难题，保证了测量精度和测试结果的准确性；气浮推力支座2采用了气膜对直线位移传感器3支撑，由于气体的粘度极低，故芯轴横向移动所受的气体摩擦阻力可以忽略不计，传递到直线位移传感器3上的侧向力也是极其微小的，同样可以忽略不计，避免了直线位移传感器3滑杆的侧向磨损，提高了设备的使用寿命和使用可靠性；气浮推力支座2采用的是气膜支撑，相比较刚性铰接，气浮推力支座2连接可以显著地缓冲外界振动对试验结果的干扰。
[0048]
以上所述各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照
前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应该理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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