ES2224732T3 - Medicion de cargas. - Google Patents
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Abstract
Un método para medir una carga aplicada a un soporte de pasador, incluyendo el soporte de pasador al menos dos elementos (2, 3) que definen superficies de apoyo (14, 15 y 15, 16) adyacentes que apoyan sobre áreas respectivas primera y segunda de la superficie de apoyo del pasador, siendo transferida dicha carga desde una superficie de apoyo (14, 15) adyacente hasta la otra (15, 16) a través del pasador, incluyendo el método las etapas de crear una longitud axial (12, 13) de pasador, con la que no están en contacto las superficies de apoyo adyacentes, sobre la que puede ser medida una fuerza de cizalladura constante y fijar al menos un calibre de deformación (7, 8) al pasador para medir la fuerza de cizalladura transmitida por el pasador a través de dicha longitud axial (12, 13) por la carga aplicada, y estando el método caracterizado por las etapas de definir las áreas primera y segunda de la superficie de apoyo del pasador sobre una superficie de apoyo común (17) del pasador, separar axialmente dichas superficies de apoyo adyacentes de los elementos suficientemente para crear, en uso, dicha longitud axial de pasador, aplicar la carga y medirla con al menos un calibre de deformación (7, 8).
Description
Medición de cargas.
Esta invención se refiere a medición de carga y,
en particular, a la medición de cargas suministradas a soportes de
pasador. La invención encuentra particular relevancia al medir
cargas del terreno aplicadas a tales soportes de pasador en un tren
de aterrizaje de avión.
En la medición de fuerzas de cizalladura
aplicadas a un pasador de un soporte de pasador, es necesario crear
una región del pasador que esté sometida a fuerza de cizalladura
constante para que sean medibles usando calibres de deformación
aplicados al pasador.
Se conoce del documento
US-A-4.627.341 cómo crear tal región
de fuerza de cizalladura aplicada constante en el pasador formando
un rebajo en el mismo, normalmente, en su superficie de apoyo
exterior. El rebajo circunscribe el pasador y tiene una longitud
axial del pasador suficiente para crear dicha región de fuerza de
cizalladura aplicada constante a la que se pueden fijar uno o más
calibres de deformación, normalmente, sobre una superficie interna
del pasador, para medir la fuerza de cizalladura.
Una desventaja del método anterior es que el
pasador está debilitado por la formación del rebajo en él. En
aplicaciones en las que no se puede tolerar el fallo del pasador
bajo carga, tales como en un avión, se requiere un aumento
consiguiente del grosor de pared del pasador. Tal engrosamiento del
pasador puede conducir a una redistribución de cargas a través del
soporte de pasador debido a la rigidez aumentada del pasador. Puede
conducir, también, a un aumento significativo en el peso del equipo.
En un tren de aterrizaje de avión tal redistribución de cargas a
través del soporte de pasador podría conducir a una discrepancia en
la realización entre un avión de ensayo en vuelo, sobre el que se ha
realizado el ensayo de carga con el soporte de pasador rebajado, y
un avión de producción que usa un pasador de pared más delgada. Esto
podría conducir a dudas en la validez de la calificación.
Adicionalmente, en un entorno aeronaútico, tales pasadores de ensayo
en vuelo engrosados requerirían una calificación de diseño antes de
su instalación.
Debido a tales dificultades, como se ha descrito
anteriormente, con pasadores de pared más gruesa es práctica
habitual, cuando se toman mediciones de carga en un tren de
aterrizaje de avión, aplicar calibres de deformación a otras partes
del tren de aterrizaje. En la práctica, es muy difícil, si no
imposible, encontrar posiciones para el calibre de deformación que
sean sensibles a cargas sólo en un único plano, a pesar del uso de
ensayos estructurales de análisis/optimización. Por consiguiente, la
carga en el plano deseado de funcionamiento se debe desacoplar de
las cargas en otros planos por el uso de transformación por matrices
inversas. Tales algoritmos de desacoplamiento son complejos de
producir y pueden estar sometidos a acumulación de errores.
Por lo tanto, un objeto de la invención es
superar las dificultades asociadas con la técnica anterior.
Según un aspecto de la invención, se ha previsto
un método para medir una carga aplicada a un soporte de pasador,
incluyendo el soporte de pasador al menos dos elementos que definen
superficies de apoyo adyacentes que apoyan sobre áreas respectivas
primera y segunda de la superficie de apoyo del pasador, siendo
transferida dicha carga desde una superficie de apoyo adyacente
hasta la otra a través del pasador, incluyendo el método las etapas
de crear una longitud axial de pasador, con la que no están en
contacto las superficies de apoyo adyacentes, sobre la que puede ser
medida una fuerza de cizalladura constante y fijar al menos un
calibre de deformación al pasador para medir la fuerza de
cizalladura transmitida por el pasador a través de dicha longitud
axial por la carga aplicada, y estando el método caracterizado por
las etapas de definir las áreas primera y segunda de la superficie
de apoyo del pasador sobre una superficie de apoyo común del
pasador, separar axialmente dichas superficies de apoyo adyacentes
de los elementos suficientemente para crear, en uso, dicha longitud
axial de pasador, aplicar la carga y medirla con el al menos un
calibre de deformación.
Un pasador estándar, sometido a procedimientos
normales de certificación aeronaútica, se puede usar, por lo tanto,
en el método de la invención, y se elimina la necesidad del uso de
algoritmos de desacoplamiento. Además, la tecnología actual de
tarado y equilibrado para un tren de aterrizaje de avión se basa en
el curvado de vigas para obtener los datos requeridos. Tal curvado
de vigas para un eje de rueda puede conducir a cambios en la
longitud del eje que podrían causar, por ejemplo, dificultades de
almacenaje con el tren. El uso del método de la invención en un eje
de rueda evita cualquier tendencia a cambios en la longitud del
eje.
Una aplicación adicional del método o del aparato
de la invención puede ser en sustitución del uso de grandes pilas
piezoeléctricas especialmente diseñadas y desarrolladas sobre
grandes instalaciones de ensayo, que pueden ser muy caras de
producir. El método y/o el aparato de la invención pueden
proporcionar un modo más eficaz desde el punto de vista económico de
obtener los datos de carga.
Según un segundo aspecto de la invención, se ha
previsto una disposición de soporte de pasador para medir la carga
aplicada a su través, incluyendo la disposición un pasador y al
menos dos elementos que definen superficies de apoyo adyacentes que
apoyan sobre áreas respectivas primera y segunda de la superficie de
apoyo del pasador, siendo transferida dicha carga desde una primera
superficie de apoyo adyacente citada hasta la otra a través de
dichas áreas primera y segunda de la superficie de apoyo del
pasador, teniendo el pasador al menos un calibre de deformación
fijado al mismo para medir fuerzas de cizalladura aplicadas al
pasador, caracterizada porque las áreas primera y segunda de la
superficie de apoyo del pasador están definidas sobre una superficie
de apoyo común del pasador, y porque dichas superficies de apoyo
adyacentes están separadas axialmente del pasador una distancia
suficiente para crear una longitud axial de pasador sobre la que
puede ser medida una fuerza de cizalladura constante por el al menos
un calibre de deformación.
El uso del aparato de la invención puede conducir
a grandes reducciones en el tiempo de producción para el desarrollo
de aviones y mayor conveniencia debido a la capacidad del pasador de
la invención para ser calibrado como un elemento, y no in
situ. La técnica anterior, en contraste, requería que se
calibrara el tren de aterrizaje al tiempo que se ajustaba al avión,
usando generalmente cables, tornos y pilas piezoeléctricas.
Además, el método y/o el aparato de la invención
se pueden usar para recoger los datos de carga del avión en servicio
en el que la calibración compleja o la modificación estructural no
es aceptable para el cliente.
Además, un beneficio en la simplificación del
método y/o del aparato de adquisición de los datos de carga es
evitar con probabilidad los errores costosos de sistemas y métodos
más complejos.
En el caso de que se emplee más de un calibre de
deformación, el ajuste de su orientación puede permitir la medición
tanto de la carga total a través del pasador como del vector a lo
largo del que está actuando la carga.
Un modo conveniente para conseguir el
posicionamiento compatible de al menos un calibre de deformación
puede ser prever medios para impedir la rotación del pasador.
El soporte de pasador es, preferiblemente, una
disposición de pasador de horquilla en la que una superficie de
apoyo central está definida sobre un primer miembro y un par de
superficies de apoyo que intercalan dicha superficie de apoyo
central están definidas sobre un segundo miembro.
La disposición es adecuada para uso en un tren de
aterrizaje de avión, en particular, para uso como una disposición de
montaje de anillo.
La separación axial de las superficies de apoyo
adyacentes se puede aumentar o disminuir, según se desee, siempre
que la distancia de separación sea suficiente para permitir dicha
medición de las fuerzas de cizalladura. Para conseguir este extremo,
se deben rebajar una o ambas de las dos superficies de apoyo
adyacentes y/o casquillos.
La invención se describirá ahora a modo de
ejemplo con referencia al dibujo que se acompaña, del que:
la figura 1 es una sección vertical a través de
una disposición de soporte según la invención, y
la figura 2 es una sección de la disposición de
soporte de la figura 1 tomada por la línea II-II de
la figura 1.
Haciendo referencia a los dibujos, se muestra un
pasador de apoyo 1 que forma una conexión entre los elementos o
componentes 2 y 3 que juntos forman una disposición de horquilla. El
componente 2 aloja dos casquillos resaltados 4, 5 y el componente 3
aloja un casquillo liso 6. El pasador de apoyo 1 tiene cuatro
calibres de deformación 7, 8 montados sobre una de sus superficies
interiores 9. Sólo se han mostrado dos de los calibres de
deformación, por razones de claridad. Los calibres de deformación 7,
8 están montados en posiciones sobre el pasador de apoyo 1 para
medir la fuerza de cizalladura a través de regiones 10, 11 del
mismo. Se crean las regiones 10, 11 de fuerza de cizalladura por las
separaciones axiales 12, 13 de las superficies de apoyo 14, 15 y 15,
16 del casquillo resaltado 4 y el casquillo 6, y el casquillo 6 y el
casquillo resaltado 5, respectivamente. Las superficies de apoyo 14,
15 y 16 de los casquillos apoyan contra una superficie de apoyo
común 17 del pasador de apoyo 1.
Se apreciará que las separaciones axiales 12, 13
de los casquillos 4, 5 y 5, 6 se pueden aumentar o disminuir según
la cantidad de rebajo 18, 19, 20, 21 aplicada a los mismos. En el
contexto de un soporte de anillo del tren de aterrizaje de avión, se
ha encontrado que una separación axial de aproximadamente 3 mm
proporciona resultados aceptables. Se ha encontrado que un aumento
en la separación axial de los casquillos conduce a una precisión
mejorada en las mediciones de carga.
Según el método de la invención, se aplica una
tensión axial al pasador de apoyo 1 durante el ensayo de carga. Para
el ensayo de carga inicial de una disposición del soporte de anillo
del tren de aterrizaje por el método de la invención, el pasador de
apoyo 1 puede estar fabricado con las dimensiones de diseño, pero
hecho de una aleación de aluminio en sustitución del material del
pasador de apoyo de producción. Las diferencias conocidas en las
propiedades del material entre la aleación de aluminio y el material
de producción se factorizan entonces en cálculos cuando se mide la
fuerza de cizalladura con los calibres de deformación.
Según el método de la invención, el ensayo en
vuelo de un avión que tiene una disposición de soporte según la
invención se puede llevar a cabo usando un pasador de apoyo de
producción estándar en vez de la variedad con paredes más gruesas, o
en vez de los complejos algoritmos de desacoplamiento combinados con
el análisis de tensiones detallado asociados con el posicionamiento
del calibre de deformación que se requiere, normalmente, cuando se
usan métodos de ensayo de la técnica anterior.
Claims (8)
1. Un método para medir una carga aplicada a un
soporte de pasador, incluyendo el soporte de pasador al menos dos
elementos (2, 3) que definen superficies de apoyo (14, 15 y 15, 16)
adyacentes que apoyan sobre áreas respectivas primera y segunda de
la superficie de apoyo del pasador, siendo transferida dicha carga
desde una superficie de apoyo (14, 15) adyacente hasta la otra (15,
16) a través del pasador, incluyendo el método las etapas de crear
una longitud axial (12, 13) de pasador, con la que no están en
contacto las superficies de apoyo adyacentes, sobre la que puede ser
medida una fuerza de cizalladura constante y fijar al menos un
calibre de deformación (7, 8) al pasador para medir la fuerza de
cizalladura transmitida por el pasador a través de dicha longitud
axial (12, 13) por la carga aplicada, y estando el método
caracterizado por las etapas de definir las áreas primera y
segunda de la superficie de apoyo del pasador sobre una superficie
de apoyo común (17) del pasador, separar axialmente dichas
superficies de apoyo adyacentes de los elementos suficientemente
para crear, en uso, dicha longitud axial de pasador, aplicar la
carga y medirla con al menos un calibre de deformación (7, 8).
2. Un método como en la reivindicación 1, que
incluye las etapas de proporcionar al menos dos calibres de
deformación (7, 8), ajustar su orientación y medir la carga total a
través del pasador (1) y de un vector a lo largo del que está
actuando la carga.
3. Una disposición de soporte de pasador para
medir la carga aplicada a su través, incluyendo la disposición un
pasador (1) y al menos dos elementos (2, 3) que definen superficies
de apoyo (14, 15 y 15, 16) adyacentes que apoyan sobre áreas
respectivas primera y segunda de la superficie de apoyo del pasador
(1), siendo transferida dicha carga desde una primera superficie de
apoyo (14, 15) adyacente citada hasta la otra (15, 16) a través de
dichas áreas primera y segunda de la superficie de apoyo (14, 15)
del pasador (1), teniendo el pasador al menos un calibre de
deformación (7, 8) fijado al mismo para medir fuerzas de cizalladura
aplicadas al pasador, caracterizada porque las áreas primera
y segunda de la superficie de apoyo del pasador están definidas
sobre una superficie de apoyo común (17) del pasador y porque dichas
superficies de apoyo (14, 15 y 15, 16) adyacentes están separadas
axialmente del pasador una distancia (12, 13) suficiente para crear
una longitud axial de pasador sobre la que puede ser medida una
fuerza de cizalladura constante por el al menos un calibre de
deformación (7, 8).
4. Una disposición de soporte de pasador como en
la reivindicación 3, que incluye medios para impedir la rotación del
pasador (1).
5. Una disposición de soporte de pasador como en
la reivindicación 3 ó 4, en la que el soporte de pasador es una
disposición de pasador de horquilla en la que una superficie de
apoyo (15) central está definida sobre un primer miembro (3), y un
par de superficies de apoyo (14, 16) que intercalan dicha superficie
de apoyo (15) central están definidas sobre un segundo miembro
(2).
6. Una disposición de soporte de pasador como en
cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que al menos una de
dos cualesquiera superficies de apoyo adyacentes citadas está
rebajada (18, 19, 20, 21) para crear, en uso, dicha longitud axial
(12, 13) de pasador.
7. Una disposición de soporte de pasador como en
la reivindicación 6, en la que al menos dicha primera superficie de
apoyo adyacente está formada sobre un casquillo (4, 5, 6), y en la
que el casquillo está rebajado (18, 19, 20, 21) en la superficie de
apoyo.
8. Un tren de aterrizaje de avión que incluye una
disposición de soporte de pasador como en cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 7.
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