СТЕНД ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ВЕРТОЛЕТА Российский патент 1997 года по МПК G01M5/00 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания машин на воздействие знакопеременных нагрузок и может использоваться при испытаниях элементов вертолета.

Известен стенд для испытаний на прочность, принятый за прототип [1] включающий гидравлический силовозбудитель, связанный с испытуемым элементом, его исполнительный орган, систему управления, формирующую задающий сигнал, датчик обратной связи по положению штока гидравлического силовозбудителя и блок суммирования задающего сигнала и сигнала обратной связи по положению штока, связывающий систему управления с исполнительным органом.

Недостатком известного стенда является низкая точность динамического нагружения. Площадь поршня гидроцилиндра выбирается по величине повторно-статической нагрузки, обычно значительно превышающей динамическую нагрузку. Поддержание малых нагрузок на большом по рабочей площади гидроцилиндре ведет к ухудшению точности нагружения.

Другим недостатком, обусловленном большой площадью поршня, является большой расход рабочей жидкости на создание динамической составляющей нагрузки в заданном частотном диапазоне.

Целью изобретения является повышение точности динамического нагружения и уменьшение потребляемой мощности.

Указанная цель достигается тем, что стенд для усталостных испытаний элементов вертолета, содержащий основание с закрепленным на нем основным гидроцилиндром нагружения, связанным через основной электрогидравлический преобразователь и основной сумматор с системой управления, включающий в себя генераторы задающего сигнала и датчик перемещения штока основного гидроцилиндра нагружения, снабжен закрепленным на основании дополнительным гидроцилиндром нагружения, площадь поршня которого меньше площади поршня основного гидроцилиндра нагружения, дополнительным электрогидравлическим преобразователем, дополнительным сумматором и датчиком перепада давления, причем дополнительный гидроцилиндр нагружения связан с системой управления через дополнительный электрогидравлический преобразователь и дополнительный сумматор.

Выход генератора задающего сигнала повторно-статической составляющей нагрузки связан с первым выходом основного сумматора, а датчик перемещения штока основного гидроцилиндра нагружения со вторым входом основного сумматора, выход генератора задающего сигнала динамической составляющей связан с первым входом дополнительного сумматора, а датчик перепада давления со вторым входом дополнительного сумматора.

Отношение площади поршней основного и дополнительного гидроцилиндров нагружения равно отношению амплитуд повторно-статической и динамической составляющий нагрузки.

На чертеже изображена схема стенда для усталостных испытаний элементов вертолета с элементами системы управления.

Испытуемые образцы 1, например, канаты внешней подвески вертолета, с одной стороны крепятся к основанию 2, а с другой к штоку гидроцилиндра нагружения повторно-статической нагрузки 3. Корпус гидроцилиндра 3 шарнирно крепится к основанию 2. Между испытуемыми образцами установлен дополнительный гидроцилиндр 4 нагружения динамической нагрузкой. Корпус этого гидроцилиндра крепится к основанию 2, а шток шарнирно соединен с испытуемыми образцами. Гидроцилиндр 3 снабжен датчиком перемещения штока 5, а гидроцилиндр 4 датчиком перепада давления 6.

Электрогидравлические преобразователи 7 и 8 своими гидравлическими выходами связан с полостями соответствующих гидроцилиндров 4 и 3.

На входы первого сумматора 9 заведены выход датчика перепада давления 6 и выход первого генератора задающего сигнала по динамике 10, а выход первого сумматора 9 соединен с электрическим входом электрического преобразователя 7.

На входы второго сумматора 11 заведены выход датчика перемещения штока 5 и выход второго генератора задающего сигнала по повторной статике 12, а выход второго сумматора 11 соединен с электрическим входом электрогидравлического преобразователя 8.

Стенд работает следующим образом.

На первом режиме осуществляется нагружение испытуемых образцов 1 по повторной статике. Особенностью этого режима является большая амплитуда нагрузки, низкая рабочая частота и малое количество циклов. Нагружение осуществляется первым гидроцилиндром 3 большой площади. Задание нагрузки от второго генератора 12 на втором сумматоре 11 сравнивается с выходом датчика перемещения 5, и усиленная разность сигналов (усилитель в схеме не показан) управляет электрогидравлическим преобразователем 8, связанным с первым гидроцилиндром 3. На этом режиме шток дополнительного гидроцилиндра 4 свободно, без перепада давления в полостях, перемещается в своем корпусе. Это достигается тем, что с первого генератора 10 формируется управляющий сигнал, равный нулю, а это значит, что следящая система, в которую входит датчик перепада давления 6, первый сумматор 9 и электрогидравлический преобразователь 7, работающая по перепаду давления в полостях в качестве обратной связи, отслеживает в течение всего цикла нулевой перепад давления.

Второй режим динамический, характеризуется значительно меньшей, чем повторно статическая, амплитудой динамической нагрузки, высокой частотой и большим количеством циклов. После нагружения статической нагрузкой первым гидроцилиндром 3 испытуемых образцов 1 на один из входов первого сумматора 9 поступает динамический сигнал задания от первого генератора 10. Сравниваясь с поступающим на второй вход этого сумматора сигналом обратной связи от датчика перепада давления 6, разность этих сигналов, усиленная по мощности (усилитель не показан) управляет электрогидравлическим преобразователем 7 и через него дополнительный гидроцилиндр 4 нагружает образцы динамической нагрузкой. При этом шток первого гидроцилиндра 3 остается неподвижным и не участвует в создании динамической составляющей нагрузки.

Создание динамической составляющей нагрузки дополнительным гидроцилиндром расположенным между двумя образцами, корпус которого жестко связан с основанием, исключая первого гидроцилиндра большой площади в создании динамики, использование в качестве датчиков обратной связи датчика перепада давления для дополнительного гидроцилиндра и датчика перемещения для первого цилиндра, обеспечивают повышение точности поддержания динамической нагрузки, сокращение энергетических затрат за счет уменьшения расхода рабочей жидкости, потребляемой стендом.

Предлагаемый стенд отличается простотой конструкции, надежен и удобен в эксплуатации.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к стендам для испытания машин на воздействие знакопеременных нагрузок, и может использоваться при испытаниях элементов вертолета. Цель изобретения - повышение точности динамического нагружения и уменьшение потребляемой мощности. Дополнительный гидроцилиндр 4 обеспечивает динамическую нагрузку на испытываемый образец 1, а гидроцилиндр 3 - статическую. При этом генераторы 10 и 12 соединенные через сумматоры 9 и 11 и электрогидравлические преобразователи 7 и 8 с гидроцилиндрами 4 и 3 соответственно обеспечивают нулевой перепад давления в полостях гидроцилиндра 4 при статическом нагружении и в полостях гидроцилиндра 3 - при динамическом нагружении, исключая влияние статического нагружения на динамическое. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Стенд для усталостных испытаний элементов вертолета, содержащий основание с закрепленным на нем основным гидроцилиндром нагружения, связанным через основной электрогидравлический преобразователь и основной сумматор с системой управления, включающей в себя генераторы задающего сигнала повторно-статической и динамической составляющих нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности динамического нагружения и уменьшения потребляемой мощности, он снабжен закрепленным на основании дополнительным гидроцилиндром нагружения, площадь поршня которого меньше площади поршня основного гидроцилиндра нагружения, дополнительным электрогидравлическим преобразователем, дополнительным сумматором, датчиком перепада давления в полостях дополнительного гидроцилиндра нагружения и датчиком перемещения штока основного гидроцилиндра нагружения, причем дополнительный гидроцилиндр нагружения связан с системой управления через дополнительный электрогидравлический преобразователь и дополнительный сумматор. 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что выход генератора задающего сигнала повторно-статической составляющей нагрузки связан с первым входом основного сумматора, а датчик перемещения штока основного гидроцилиндра нагружения со вторым входом основного сумматора, выход генератора задающего сигнала динамической составляющей нагрузки связан с первым выходом дополнительного сумматора, а датчик перепада давления с вторым выходом дополнительного сумматора. 3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что отношение площадей поршней основного и дополнительного гидроцилиндров нагружения равно отношению амплитуд повторно-статической и динамической составляющих нагрузки.