本发明公开一种摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，涉及直升机主旋翼系统轴承试验技术领域，包括支承框架、传动主轴、大圆锥齿轮、小圆锥齿轮、驱动轴、主减速器、驱动电机、液压旋转接头外壳、叶片式摆动油缸、液压阀站、旋翼平台、自动倾斜器旋转环、不旋转环、大球铰轴承、双列薄壁轴承、变距拉杆、扭力臂、防扭臂、助力油缸、油缸摆杆、中立柱、连接座、铰链等构件。本发明加载过程与直升机主旋翼系统的载荷同相位、同频率，能真实模拟直升机主旋翼系统的载荷状态，能实现交变载荷、脉动载荷和恒定载荷的加载，保证主旋翼系统各类轴承服役寿命的确定更精确、更客观。
1.一种摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，其特征在于：包括支承框架、传动主轴、驱动电机、液压旋转接头外壳、叶片式摆动油缸、液压阀站、旋翼平台和自动倾斜器；
所述支承框架固定在地面上，所述支承框架上平台中部的中央孔内支承有所述传动主轴，所述驱动电机用于带动所述传动主轴旋转；所述传动主轴的下端固联所述旋翼平台，所述叶片式摆动油缸连接在所述旋翼平台的一侧，所述叶片式摆动油缸的旋转轴与旋翼平台的旋转轴成垂直状态；
所述叶片式摆动油缸的输出轴与一个油缸摆杆的一端连接，所述油缸摆杆的另一端通过第七铰链与一变距拉杆的一端连接，所述变距拉杆的另一端通过第六铰链与所述自动倾斜器相连；所述旋翼平台的下部通过第八铰链连接有扭力臂摆杆I，所述扭力臂摆杆I还通过第九铰链连接有扭力臂摆杆II，所述扭力臂摆杆II通过第十铰链与所述自动倾斜器相连；所述支承框架上固定有中立柱，所述中立柱与所述自动倾斜器间隙配合；
所述自动倾斜器的下方还通过第一铰链连接有防扭臂摆杆I，所述防扭臂摆杆I通过第二铰链连接防扭臂摆杆II，所述防扭臂摆杆II通过第三铰链与所述支承框架相连；所述自动倾斜器下方还固联有连接座，所述连接座通过第五铰链与一个助力油缸的活塞杆相连，所述助力油缸的缸体通过第四铰链与所述支承框架相连；
所述传动主轴的上部密封连接有一液压旋转接头外壳，所述传动主轴与所述液压旋转接头外壳转动配合，所述液压旋转接头外壳通过液压旋转接头固定架与支承框架固连；所述液压阀站通过第三高压软管、第四高压软管与所述传动主轴的内部液压油通道联通，所述叶片式摆动油缸通过第一高压软管、第二高压软管与所述传动主轴的内部液压油通道联通。
2.根据权利要求1所述的摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，其特征在于：所述支承框架上平台中部的中央孔内通过第一双列轴承和第二双列轴承支承所述传动主轴。
3.根据权利要求1所述的摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，其特征在于：所述传动主轴上固联一个大圆锥齿轮，所述驱动电机与一主减速器固联，所述主减速器的输出轴上固联有一驱动轴，所述驱动轴通过第三双列轴承与所述支承框架连接，所述驱动轴的端部固定有与所述大圆锥齿轮啮合的小圆锥齿轮。
4.根据权利要求1所述的摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，其特征在于：所述变距拉杆由两段构成，两段所述变距拉杆由一个拉压力传感器固连在一起。
5.根据权利要求1所述的摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，其特征在于：所述自动倾斜器包括由外向内依次设置的旋转环、不旋转环、大球铰轴承外环和大球铰轴承内环，所述大球铰轴承内环与所述中立柱间隙配合，所述大球铰轴承外环位于所述大球铰轴承内环的外侧，所述不旋转环与所述大球铰轴承外环固联，所述旋转环通过双列薄壁轴承与所述不旋转环连接。
6.根据权利要求5所述的摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，其特征在于：所述变距拉杆通过所述第六铰链与所述旋转环相连，所述扭力臂摆杆II通过所述第十铰链与所述旋转环相连；所述防扭臂摆杆I通过所述第一铰链与所述不旋转环相连，所述连接座与所述不旋转环固联。
7.根据权利要求1所述的摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，其特征在于：所述第一铰链、第二铰链、第三铰链、第八铰链、第九铰链和第十铰链均为柱铰。
8.根据权利要求7所述的摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，其特征在于：所述第四铰链、第五铰链、第六铰链和第七铰链均为球铰。
9.根据权利要求1所述的摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，其特征在于：所述液压阀站包括油箱，所述油箱通过第一油管与所述第三高压软管连通，所述油箱通过第二油管与所述第四高压软管连通。
10.根据权利要求9所述的摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，其特征在于：
所述第一油管与所述第三高压软管的连接处并联设置有第一伺服阀和第一单向阀，所述第二油管与所述第四高压软管的连接处并联设置有第二伺服阀和第二单向阀。
摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机
技术领域
[0001] 本发明涉及直升机主旋翼系统轴承试验技术领域，特别是涉及一种摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机。
背景技术
[0002] 直升机在飞行过程中，任何组成构件的失效都会造成灾难性后果。因此对直升机组成构件服役寿命的确定是一项非常严肃而重要的工作。为了准确的确定直升机组成构件的服役寿命，通常做法是对直升机组成构件进行模拟真实工况条件下的疲劳试验，再把通过试验求得的疲劳寿命除以一个安全系数即为航空飞行器组成构件的服役寿命。
[0003] 直升机主旋翼系统是直升机的核心部件之一，主旋翼系统各活动构件之间的连接是通过各类轴承(球铰轴承、硬质合金套筒轴承和滚动轴承等)实现的。以往主旋翼系统各轴承服役寿命实验均采用单个轴承在疲劳试验机上进行。其缺点是：①难以准确地模拟直升机主旋翼系统各种轴承真实的工况条件；②难以准确判断主旋翼系统中哪类或哪个轴承为最薄弱环节，导致直升机主旋翼系统轴承的定寿存在较大误差。出于安全考虑，一般将主旋翼系统轴承的服役寿命定的偏低，造成轴承使用上的浪费，同时增加了维修成本。
[0004] 因此，研制直升机主旋翼系统配套组合轴承综合实验机是非常必要的。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，以解决上述现有技术存在的问题，能准确模拟直升机主旋翼系统各类轴承的真实工况条件，能保证主旋翼系统各类轴承服役寿命的确定更精确、更客观。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，包括支承框架、传动主轴、驱动电机、液压旋转接头外壳、叶片式摆动油缸、液压阀站、旋翼平台和自动倾斜器；所述支承框架固定在地面上，所述支承框架上平台中部的中央孔内支承有所述传动主轴，所述驱动电机用于带动所述传动主轴旋转；所述传动主轴的下端固联所述旋翼平台，所述叶片式摆动油缸连接在所述旋翼平台的一侧，所述叶片式摆动油缸的旋转轴与旋翼平台的旋转轴成垂直状态；
[0007] 所述叶片式摆动油缸的输出轴与一个油缸摆杆的一端连接，所述油缸摆杆的另一端通过第七铰链与一变距拉杆的一端连接，所述变距拉杆的另一端通过第六铰链与所述自动倾斜器相连；所述旋翼平台的下部通过第八铰链连接有扭力臂摆杆I，所述扭力臂摆杆I还通过第九铰链连接有扭力臂摆杆II，所述扭力臂摆杆II通过第十铰链与所述自动倾斜器相连；所述支承框架上固定有中立柱，所述中立柱与所述自动倾斜器间隙配合；
[0008] 所述自动倾斜器的下方还通过第一铰链连接有防扭臂摆杆I，所述防扭臂摆杆I通过第二铰链连接防扭臂摆杆II，所述防扭臂摆杆II通过第三铰链与所述支承框架相连；所述自动倾斜器下方还固联有连接座，所述连接座通过第五铰链与一个助力油缸的活塞杆相连，所述助力油缸的缸体通过第四铰链与所述支承框架相连；
[0009] 所述传动主轴的上部密封连接有一液压旋转接头外壳，所述传动主轴与所述液压旋转接头外壳转动配合，所述液压旋转接头外壳通过液压旋转接头固定架与支承框架固连；所述液压阀站通过第三高压软管、第四高压软管与所述传动主轴的内部液压油通道联通，所述叶片式摆动油缸通过第一高压软管、第二高压软管与所述传动主轴的内部液压油通道联通。
[0010] 优选的，所述支承框架上平台中部的中央孔内通过第一双列轴承和第二双列轴承支承所述传动主轴。
[0011] 优选的，所述传动主轴上固联一个大圆锥齿轮，所述驱动电机与一主减速器固联，所述主减速器的输出轴上固联有一驱动轴，所述驱动轴通过第三双列轴承与所述支承框架连接，所述驱动轴的端部固定有与所述大圆锥齿轮啮合的小圆锥齿轮。
[0012] 优选的，所述变距拉杆由两段构成，两段所述变距拉杆由一个拉压力传感器固连在一起。
[0013] 优选的，所述自动倾斜器包括由外向内依次设置的旋转环、不旋转环、大球铰轴承外环和大球铰轴承内环，所述大球铰轴承内环与所述中立柱间隙配合，所述大球铰轴承外环位于所述大球铰轴承内环的外侧，所述不旋转环与所述大球铰轴承外环固联，所述旋转环通过双列薄壁轴承与所述不旋转环连接。
[0014] 优选的，所述变距拉杆通过所述第六铰链与所述旋转环相连，所述扭力臂摆杆II通过所述第十铰链与所述旋转环相连；所述防扭臂摆杆I通过所述第一铰链与所述不旋转环相连，所述连接座与所述不旋转环固联。
[0015] 优选的，所述第一铰链、第二铰链、第三铰链、第八铰链、第九铰链和第十铰链均为柱铰。
[0016] 优选的，所述第四铰链、第五铰链、第六铰链和第七铰链均为球铰。
[0017] 优选的，所述液压阀站包括油箱，所述油箱通过第一油管与所述第三高压软管连通，所述油箱通过第二油管与所述第四高压软管连通。
[0018] 优选的，所述第一油管与所述第三高压软管的连接处并联设置有第一伺服阀和第一单向阀，所述第二油管与所述第四高压软管的连接处并联设置有第二伺服阀和第二单向阀。
[0019] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0020] 1)该发明的加载过程与直升机主旋翼系统的载荷同相位、同频率，能真实模拟直升机主旋翼系统的载荷状态；
[0021] 2)能实现交变载荷、脉动载荷和恒定载荷的加载。
附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为本发明摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机示意图；
[0024] 图2为本发明液压阀站原理示意图；
[0025] 图3为本发明叶片式摆动油缸工作原理示意图；
[0026] 其中，1.第一铰链，2.第二铰链，3.防扭臂摆杆II，4.第三铰链，5.防扭臂摆杆I，6.中立柱，7.支承框架，8.大球铰轴承内环，9.大球铰轴承外环，10.第四铰链，11.助力油缸，12.第五铰链，13.连接座，14.第六铰链，15.变距拉杆，16.油缸摆杆，17.第七铰链，18.叶片式摆动油缸，19.定子，20.叶片，21.第一高压软管，22.小圆锥齿轮，23.驱动轴，24.驱动电机，25.主减速器，26.第一双列轴承，27.液压阀站，28.第三高压软管，29.第四高压软管，
30.液压旋转接头外壳，31.液压旋转接头固定架，32.第二双列轴承，33.大圆锥齿轮，34.第三双列轴承，35.第二高压软管，36.传动主轴，37.旋翼平台，38.第八铰链，39.扭力臂摆杆I，40.第九铰链，41.扭力臂摆杆II，42.第十铰链，43.旋转环，44.双列薄壁轴承，45.不旋转环，46.挡块，47.拉压力传感器，48.油口，49.第一单向阀，50.第一伺服阀，51.第一油管，
52.油箱，53.第二油管，54.第二伺服阀，55.第二单向阀，52.油箱。
具体实施方式
[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] 本发明的目的是提供一种摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，以解决上述现有技术存在的问题，能准确模拟直升机主旋翼系统各类轴承的真实工况条件，能保证主旋翼系统各类轴承服役寿命的确定更精确、更客观。
[0029] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0030] 实施例
[0031] 如图1所示，本实施例提供一种摆动油缸加载式主旋翼球铰轴承综合试验机，包括支承框架、传动主轴、驱动电机、液压旋转接头外壳、叶片式摆动油缸、液压阀站、旋翼平台和自动倾斜器；支承框架7固定在地面上，在支承框架7上的平台中部设置有中央空孔，中央孔内通过上下设置的一对第一双列轴承32和一对第二双列轴承34支承传动主轴36。驱动电机用于带动传动主轴旋转，具体的，传动主轴36上固联一个大圆锥齿轮33，与大圆锥齿轮33垂直啮合的小圆锥齿轮22固定在驱动轴23上，驱动轴23与主减速器25的输出轴固联，驱动电机24与主减速器25固联，驱动电机24通过主减速器25、驱动轴23、小圆锥齿轮22、大圆锥齿轮33带动传动主轴36旋转，传动主轴36下端固联旋翼平台37。
[0032] 叶片式摆动油缸18连接在旋翼平台37的一侧，叶片式摆动油缸18的旋转轴与旋翼平台37的旋转轴在空间成垂直状态，油缸摆杆16的一端固连在叶片式摆动油缸18的输出轴上，油缸摆杆16的另一端通过第七铰链17与变距拉杆15的一端相连，变距拉杆15的另一端通过第六铰链14与自动倾斜器的旋转环43相连；其中变距拉杆15由两段构成，两段变距拉杆由一个拉压力传感器47固连在一起。在旋翼平台37的下部通过第八铰链38与扭力臂摆杆I39相连，扭力臂摆杆I39与扭力臂摆杆II41之间通过第九铰链40连接，扭力臂摆杆II41通过第十铰链42与自动倾斜器的旋转环43相连。
[0033] 自动倾斜器的旋转环43与不旋转环45之间通过双列薄壁轴承44连接在一起，不旋转环45与大球铰轴承外环9固联，大球铰轴承内环8与中立柱6为间隙配合，中立柱6固定在支承框架7上。
[0034] 防扭臂摆杆I5通过第一铰链1与自动倾斜器的不旋转环45相连，防扭臂摆杆I5与防扭臂摆杆II3通过第二铰链2连接，防扭臂摆杆II3通过第三铰链4与支承框架7相连。连接座13与自动倾斜器不旋转环45的下方固联，连接座13通过第五铰链12与助力油缸11的活塞杆相连，助力油缸11的缸体通过第四铰链10与支承框架7相连，传动主轴36的上部与一个液压旋转接头外壳30构成带密封的转动配合，液压旋转接头外壳30通过液压旋转接头固定架31与支承框架7固连。
[0035] 液压阀站27通过第三高压软管28、第四高压软管29、液压旋转接头外壳30与传动主轴36的内部液压油通道联通，叶片式摆动油缸18通过第一高压软管21、第二高压软管35与传动主轴36的内部液压油通道联通。
[0036] 本实施例中第一铰链1、第二铰链2、第三铰链4、第八铰链38、第九铰链40和第十铰链42均为柱铰，即被连接的两构件只能绕铰链轴线相对转动，而不能有其他形式的相对运动；这些柱铰均为被试轴承。第四铰链10、第五铰链12、第六铰链14和第七铰链17均为球铰，即被连接的两构件间能绕三个坐标轴方向相对转动，但不能相对移动，这些球铰均为被试轴承。
[0037] 如图2所示，本实施例中液压阀站27包括油箱52，油箱通过第一油管51与第三高压软管28连通，油箱通过第二油管53与第四高压软管29连通。第一油管51与第三高压软管28的连接处并联设置有第一伺服阀50和第一单向阀49，第二油管53与第四高压软管29的连接处并联设置有第二伺服阀54和第二单向阀55。
[0038] 本发明的工作过程如下：驱动电机24通过主减速器25、驱动轴23、小圆锥齿轮22、大圆锥齿轮33、传动主轴36带动旋翼平台37和与之相连的叶片式摆动油缸18、第一高压软管21、第二高压软管35同步旋转，旋翼平台37通过第八铰链38、扭力臂摆杆I39、第九铰链40、扭力臂摆杆II41、第十铰链42带动自动倾斜器的旋转环43旋转，旋翼平台37与自动倾斜器旋转环43的旋转通过第六铰链14带动变距拉杆15、拉压力传感器47、第七铰链17同步旋转。
[0039] 在试验机旋转运动的同时，助力油缸11活塞杆作上下往复运动，通过第五铰链12、连接座13带动自动倾斜器不旋转环45、双列薄壁轴承44、旋转环43、大球铰轴承外环9往复摆动。自动倾斜器旋转环43的往复摆动通过第六铰链14、变距拉杆15、拉压力传感器47、第七铰链17、油缸摆杆16带动叶片式摆动油缸18的叶片20往复摆动。
[0040] 当叶片式摆动油缸18的叶片20逆时针(按图3所示方位)摆动时，油箱52中的油液通过第二油管53、第二单向阀55、第四高压软管29、液压旋转接头外壳30、传动主轴36的内部液压油通道、第二高压软管35、左侧的油口48被吸入叶片式摆动油缸18的左腔，而与叶片式摆动油缸18右腔相联通的第一单向阀49处于关闭状态，叶片式摆动油缸18右腔中的油液只能通过第一高压软管21、传动主轴36的内部液压油通道、液压旋转接头外壳30、第三高压软管28、第一伺服阀50进入油箱52，通过控制第一伺服阀50阀口大小就可控制叶片式摆动油缸18的载荷。
[0041] 当叶片式摆动油缸18的叶片顺时针(按图3所示方位)摆动时，油箱52中的油液通过第一油管51、第一单向阀49、第三高压软管28、液压旋转接头外壳30、传动主轴36的内部液压油通道、第一高压软管21被吸入叶片式摆动油缸18的右腔，而与叶片式摆动油缸18左腔相联通的第二单向阀55处于关闭状态，叶片式摆动油缸18左腔中的油液只能通过第二高压软管35、传动主轴36的内部液压油通道、液压旋转接头外壳30、第四高压软管29、第二伺服阀54进入油箱，通过控制第二伺服阀54阀口大小就可控制加载油缸的载荷。
[0042] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
