СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ И ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА МАСС ДЛИННОМЕРНОГО ИЗДЕЛИЯ, НАПРИМЕР ЛОПАСТИ НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА Российский патент 1997 года по МПК G01G17/00 

Изобретение относится к технике измерения массы и положения центра тяжести длинномерных изделий, в частности лопастей несущего винта вертолета.

В процессе эксплуатации вертолетов вследствие абразивного износа или попадания воды в хвостовые отсеки изменяется статический момент лопастей несущего винта вертолета относительно центра вращения винта. Это вызывает неуравновешенность центробежных сил и, как следствие, колебания вертолета. Поэтому нужен способ, с помощью которого в условиях эксплуатации можно было бы определить просто и с достаточно высокой точностью массу и положение центра тяжести, а следовательно, и статический момент лопастей относительно оси вращения несущего винта.

В настоящее время известны способы решения этой задачи, которые использовались Б. Е.Аксеновым [1] и С.Б.Гольдбергом [2] В обоих случаях используется одинаковый принцип, который заключается в следующем:
1. определяется положение центра тяжести (ц.т.) лопасти по длине путем уравновешивания ее на клиновидной опоре;
2. лопасть перемещается на расстоянии h и уравновешивается на опоре грузом P на плече l (фиг.1).

Тогда масса лопасти может быть определена по формуле .

По величине массы и положению центра тяжести определяется статический момент лопастей, равный произведению массы на расстояние центра тяжести от оси вращения несущего винта S G(l₁ + l₂).

Недостатком данной методики является наличие погрешностей при определении положения ц.т. лопасти и в выдерживании заданного расстояния h при перемещении лопасти, что существенно увеличивает общую погрешность результатов измерений. Кроме того, перемещение достаточно тяжелой лопасти в строго заданное положение при ее уравновешивании является трудоемкой операций, требующей большого внимания. Потребовалось использовать специальные управляемые роликовые опоры, которые необходимо поднимать при перемещении лопасти, а затем опускать, что усложнило конструкцию приспособления.

Известны и другие способы определения положения центра тяжести изделия, например [3, 4] (А.С. 1064032 A).

В обоих А.С. в процессе измерений производится перемещение изделия относительно опор или опоры относительно изделия.

Предлагаемое изобретение имеет целью упростить способ измерений, а также повысить их точность. Схема установки дана на фиг.2. Установка состоит из корпуса 1 с опорами 2 для установки приспособления, двух клиновидных опор 3 и ложемента 4 для установки лопасти 5.

Основное отличие способа измерения заключается в том, что имеется не одна, а две клиновидные опоры, на которые с помощью ложемента устанавливается лопасть так, чтобы ее ц.т. располагался между опорами. В процессе измерений уравновешивают лопасть сначала на одной опоре 3 грузом P₁ на плече l₁ и затем на другой опоре 3 грузом P₂ на плече l₂.

Из равенств
Gh₁ P₁l₁
Gh₂ P₂l₂
находим
G(h₁ + h₂) P₁l₁ + P₂l₂,
откуда искомые величины вычисляются по формулам
.

Мы видим, что для определения массы лопасти G и положения ее центра тяжести h₁ требуется два уравновешивания лопасти грузами на опорах без ее продольного перемещения. При этом входящий в расчеты размер h h₁ + h₂ является жестким размером между опорами установки и может быть определен заранее с высокой точностью. Результат измерений должен быть исправлен на величину массы ложемента, используемого для установки лопасти на опоры, которая также определяется заранее с высокой точностью.

Литература
1. "Вертолет Ми-4. Руководство по ремонту лопастей несущего винта МРП 2700-20РС", введено в действие бюллетенем 044903013 (375Р).

2. Установка для определения массы и статического момента лопастей несущего винта. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. С.Г.Гольберг. Машинописное издание КВПО г.Казань, 1989.

3. Авторское свидетельство CCCP N 789692, кл. G 01 M 1/12, 1980.

4. Авторское свидетельство СССР N 1064032 A, кл. G 01 M 1/12, 1983.

Использование: измерение массы и положения центра тяжести длинномерных изделий, в частности лопастей несущего винта вертолета. Сущность изобретения: для определения массы и положения центра масс длинномерного изделия используют две жестко связанные между собой опоры, изделие устанавливают на приспособление в произвольном положении по длине так, что его центр масс располагается между опорами, изделие уравновешивают грузами последовательно относительно каждой из опор и по значениям плеч, уравновешивающих грузов, и положениям центра масс изделия относительно первой и второй опоры определяют массу и положение центра масс изделия. 2 ил.

Способ определения массы и положения центра масс длинномерного изделия, например лопасти несущего винта вертолета, заключающийся в том, что изделие дважды уравновешивают на опоре при различном положении относительно опоры и по найденным значениям плеч и уравновешивающих грузов определяют массу и положение центра масс изделия, отличающийся тем, что используют две жестко связанные между собой опоры, изделие устанавливают на приспособление в произвольном положении по длине так, чтобы его центр масс располагался между опорами, уравновешивают грузами последовательно относительно каждой из опор, а массу и положение центра масс определяют по формулам


где G масса изделия;
P₁ вес первого груза;
P₂ вес второго груза;
l₁ первое плечо;
l₂ второе плечо;
h₁ положение центра масс изделия относительно первой опоры;
h₂ положение центра масс изделия относительно второй опоры.