[发明专利]基于共振法高频热载桨叶疲劳试验装置

说明书

本发明提供了一种基于共振法高频热载桨叶疲劳试验装置，包括振动台、两个支撑横梁、两个支座、两个滚动轴承、两个安装夹具、两个加热组件；振动台位于两个支撑横梁中间，桨叶中心设置于振动台上，每一支撑横梁上端设置直梁，每一支座上端固定连接于直梁上，每一安装夹具上端面的连接耳通过相应滚动轴承与相应支座转动连接，每一安装夹具夹在桨叶的一阶固有频率的节点上，加热组件包括温度控制电路、驱动电源，驱动电源为温度控制电路供电，温度控制电路设置于测试的桨叶上，温度控制电路中设置若干检测器电阻且获取每一检测器电阻的实时阻值。

技术领域

本发明涉及一种直升机桨叶的机械振动实验装置，特别是一种基于共振法高频热载桨叶疲劳试验装置。

背景技术

疲劳是引起机械构件失效的最主要原因，并且可能造成灾难性的事故。旋翼桨叶作为直升机的最关键的几大部件之一，长期承受复杂的周期交变载荷，因此它性能的好与坏直接影响直升机的总体性能，同时关系到飞行的安全。目前，解决旋翼桨叶的安全使用寿命这一问题的有效方法就是通过疲劳试验，从而获得桨叶的疲劳性能参数。因此，在直升机定型前必须进行疲劳实验验证。直升机桨叶是一种细长结构，工作时承受多方向的振动和静载荷。直升机桨叶疲劳试验，要求尽可能的模拟真实的工作环境，实验模拟整个桨叶展长方向上的响应，存在着很大的困难，甚至是不可能的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于共振法高频热载桨叶疲劳试验装置，可以对桨叶内加热组件在大应变条件下，进行快速测试，且结果精确度高。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于共振法高频热载桨叶疲劳试验装置，包括振动台、两个支撑横梁、两个支座、两个滚动轴承、两个安装夹具、两个加热组件；振动台位于两个支撑横梁中间，桨叶中心设置于振动台上，每一支撑横梁上端设置直梁，每一支座上端固定连接于直梁上，每一安装夹具上端面的连接耳通过相应滚动轴承与相应支座转动连接，每一安装夹具夹在桨叶的一阶固有频率的节点上，加热组件包括温度控制电路、驱动电源，驱动电源为温度控制电路供电，温度控制电路设置于测试的桨叶上，温度控制电路中设置若干检测器电阻且获取每一检测器电阻的实时阻值。

一种基于共振法高频热载桨叶疲劳试验方法，包括以下步骤：

桨叶在振动台的驱动下振动；

温度控制电路中的检测电阻循环加热冷却；

至少记录加热冷却循环次数、检测电阻阻值、检测电阻表面温度、加热电压，若电阻阻值改变和/或检测电阻表面温度变化异常，则桨叶失效。

采用上述方法，检测电阻循环加热冷却的过程为：为温度控制电路供电，当检测电阻温度达到了预设值，温度控制电路断开，桨叶自然冷却；冷却到预设温度，为温度控制电路供电，开始供能加热，直到检测电阻再次达到预设温度，如此循环。

采用上述方法，在桨叶上设置加速度计，对加速度信号进行频率分析，若振动频率偏离预定范围，则直梁破坏或者振动台发生故障，关闭振动台。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明并未采用应变信号直接进行振动控制，而是对加速度信号进行频率分析，如果振动频率偏离预定范围，则直梁破坏或者控制系统发生故障，需要立即关闭振动台；同时功放的输出功率进行检测，表明是否直梁的动力学特性发生变化；(2)安装夹具夹在桨叶的一阶固有频率的节点上，按照一阶固有频率激励，应能够在较短的时间内(1-2天)完成数百万应变循环，在此实验装置下获得的桨叶的疲劳性能参数，可以为寿命的评估提供可靠的依据，以确定更合理的桨叶合格标准，以提高经济效益；(3)电热组件由温度控制系统和电源驱动，通过检测器电阻来判断整个电路的连通性。电热组件中的任何电路断开都被认为是失效。电路断开，电阻改变时意味着试验件发生失效。

附图说明

图1是本发明实验装置示意图。

图2是本发明实验装置俯视图。