СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытательным стендам авиационных реактивных двигателей и может быть использовано при проектировании новых и реконструкции существующих испытательных стендов.

Известен стенд для испытания реактивного авиационного двигателя [1], содержащий динамометрическую платформу, опорные стойки, рычаг градуировочного устройства с подвеской для грузов, преобразователь усилий, общую опору для рычага градуировочного устройства и преобразователя усилий.

Недостатком указанного устройства является большая продолжительность и высокая трудоемкость процесса градуировки, проводимого перед испытаниями авиационного двигателя, а также в процессе проведения регламентных работ по обслуживанию стенда, заключающегося в последовательном нагружении грузами подвески градуировочного рычага с фиксацией 10-20 точек по всему диапазону градуировки. Аналогично проводится фиксация точек при постепенном разгружении. Для получения усредненного графика нагрузок проводят не менее трех нагружений и разгружений. При этом диапазон градуировки составляет от нуля до (1,1-1,5)R_xmax, где R_xmax - максимальная горизонтальная составляющая силы тяги реактивного двигателя, достигающая у современных авиационных двигателей нескольких десятков тонн.

Другим недостатком известного стенда является наличие общей опоры для рычага градуировочного устройства и преобразователя усилий, так как усилия от градуировочного рычага и преобразователя усилий практически уравновешиваются и ее смещение равно нулю.

В процессе испытания авиационного двигателя она деформируется под действием силы тяги, увеличивая ход динамометрической платформы и связанные с этим погрешности.

Известен стенд для испытания реактивного двигателя [2], содержащий динамометрическую платформу для закрепления с помощью переходной рамы испытуемого двигателя, установленную на упругих опорах на закрепленной на силовом фундаменте опорной раме, измерительные и градуировочные преобразователи усилий, гидронагружатель и рычаг с грузом предварительной загрузки силоизмерительного преобразователя усилий.

Данный стенд выбран в качестве прототипа.

Недостатком данного стенда является то, что применение гидронагружателя требует громоздкого оборудования гидросистемы, что усложняет конструкцию стенда и его обслуживание, требует дополнительных производственных площадей, а следовательно, капитальных вложений.

Кроме того, применение гидронагружателя существенно затрудняет воспроизведение одинаковых градуировочных усилий при нагрузке и разгрузке стенда.

Наличие общей опоры для гидронагружателя и измерительного преобразователя усилий сохраняет недостаток, имеющийся у стенда-аналога, описанный выше.

Заявленная совокупность существенных признаков направлена на устранение указанных и позволяет решить задачу автоматизации процесса градуировки и повышения точности испытаний реактивного двигателя при упрощении, а следовательно, и удешевлении конструкции стенда.

Это достигается тем, что в стенде для испытания реактивного двигателя опорная рама выполнена в виде двух закрепленных на фундаменте жестких стоек, соединенных между собой термокомпенсирующей вставкой, в средней своей части закрепленной на фундаменте, при этом на одной из стоек размещена градуировочная система, выполненная в виде неравноплечевого рычага, установленного на стойке с возможностью взаимодействия его большего плеча с пружиной растяжения, соединенной с силовым электроприводом, и его меньшего плеча с установленным на динамометрической платформе градуировочным электропреобразователем усилий, а на другой стойке установлен взаимодействующий с динамометрической платформой силоизмерительный электропреобразователь усилий и рычаг с грузом предварительной загрузки силоизмерительного электропреобразователя усилий, при этом рычаг снабжен компенсатором погрешности веса груза, выполненным в виде тарного весового элемента, установленного на рычаге с возможностью перемещения по направляющей и его фиксации в заданном положении.

Кроме того, в стенде для испытания реактивного двигателя силоизмерительный и градуировочный электропреобразователи усилий установлены с возможностью взаимодействия с ЭВМ автоматизированной информационно-измерительной системы.

Заявленное изобретение поясняется чертежом, где показана принципиальная конструктивная схема стенда для испытания реактивного двигателя.

Заявленное изобретение содержит динамометрическую платформу 1 для закрепления с помощью переходной рамы 2 испытуемого двигателя 3, установленную на упругих опорах 4 на закрепленных на силовом фундаменте стойках 5 и 6, соединенных между собой термокомпенсирующей вставкой 7. При этом на одной из стоек 5 размещена градуировочная система, выполненная в виде неравноплечего рычага 8, установленного на стойке 5 с возможностью взаимодействия его большего рычага с пружиной растяжения 9, соединенной с силовым электроприводом 10 и его меньшего плеча с установленным на динамометрической платформе 1 градуировочным электропреобразователем усилий 11, а на другой стойке 6 установлен взаимодействующий с динамометрической платформой 1 силоизмерительный электропреобразователь усилий 12 и рычаг 13 с грузом 14 предварительной загрузки силоизмерительного электропреобразователя усилий 12, при этом рычаг 13 снабжен компенсатором погрешности веса груза, выполненным в виде тарного весового элемента 15, установленного на рычаге 13 с возможностью перемещения по направляющей 16 и его фиксации в заданном положении.

Заявленное изобретение работает следующим образом.

Перед проведением испытания реактивного двигателя 3 необходимо провести градуировку силоизмерительного электропреобразователя усилий 12, выполненного, например, в виде тензорезисторного датчика. Градуировка производится при установленном на динамометрической платформе 1 испытуемом двигателе 3. При этом к испытуемому двигателю 3 должны быть подсоединены все технологические трубопроводы и электрокабели с тем, чтобы при градуировке была учтена их жесткость. Груз 14 предварительной загрузки силоизмерительного электропреобразователя усилий 12 необходимо снять, чтобы силоизмерительный и градуировочный электропреобразователь усилий 12 и 11 нагружались в одинаковых условиях.

При этом градуировочный (контрольный) электропреобразователь усилий 11 по конструкции тождественен силоизмерительному электропреобразователю усилий 12.

При включении силового электропривода 10 пружина 3 растягивается и плавно воздействует на большее плечо неравноплечего рычага 8, а меньшее плечо рычага 8 через градуировочный электропреобразователь усилий 11 и динамометрическую платформу 1 передает усилие на силоизмерительный электропреобразователь усилий 12 и стойку 6, вследствие чего стойка 6 нагружается и деформируется так же, как и при реальных испытаниях двигателя 3.

Применение в силовом электроприводе 10 электродвигателя с широким диапазоном регулировки оборотов дает возможность подобрать необходимый темп нарастания и сброса градуировочной силы.

При работе с подсоединением градуировочного 11 и силоизмерительного 12 электропреобразователей усилий к ЭВМ автоматизированной информационно-измерительной системы градуировка производится при непрерывном вращении электродвигателя до достижения максимальной нагрузки. Снятие показаний с электропреобразователей усилий может производиться как визуально с цифрового указательного прибора (вольтметра), так и получением распечатки данных, выдаваемых автоматизированной информационно-измерительной системой.

По окончании градуировки и полного сброса градуировочной нагрузки на рычаг 13 и последующего отсоединения градуировочной системы от динамометрической платформы 1, перед началом испытаний двигателя 3 вновь устанавливают груз 14 предварительной загрузки измерительного электропреобразователя 12 усилий, что позволяет выбрать необходимые люфты в силоизмерительной системе, а также исключить нестабильный при малых нагрузках участок характеристики практически всех электропреобразователей усилий. Передвижением тарного весового элемента 15 по направляющей 16, установленной на рычаге 13, устанавливают значение "условного нуля" и фиксируют весовой элемент 15 в заданном положении. Далее проводят испытания двигателя 3.

После проведения испытаний показания силоизмерительного электропреобразователя усилий 12 должны снова вернуться к "условному нулю", что является гарантией его исправной работы.

При остывании стенда, после проведения испытаний реактивного двигателя 3, термокомпенсирующая вставка 7 восстанавливает первоначальное взаимное расположение стоек 5 и 6.

Стенд для испытания реактивного двигателя предназначен для использования при проектировании новых и реконструкции существующих испытательных стендов. Стенд содержит динамометрическую платформу 1 для закрепления с помощью переходной рамы 2 испытуемого двигателя 3. Платформа 1 установлена посредством упругих опор 4 на стойках 5, 6, соединенных между собой термокомпенсирующей вставкой 7. На стойке 5 размещена градуировочная система, выполненная в виде неравноплечего рычага 8. Большее плечо рычага 8 установлено с возможностью взаимодействия с пружиной растяжения 9. Пружина 9 соединена с силовым электроприводом 10. Меньшее плечо рычага 8 установлено с возможностью взаимодействия с градуированным электропреобразователем усилий 11, установленным на платформе 1. На стойке 6 установлен взаимодействующий с платформой 1 силоизмерительный электропреобразователь усилий 12 и рычаг 13 с грузом 14 предварительной загрузки преобразователя усилий 12. Рычаг 13 снабжен компенсатором погрешности веса груза, выполненным в виде тарного весового элемента 15. Элемент 15 установлен на рычаге 13 с возможностью перемещения по направляющей 16 и его фиксации в заданном положении. Такое выполнение стенда повышает точность испытаний при упрощении его конструкции. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Стенд для испытания реактивного двигателя, содержащий динамометрическую платформу для закрепления с помощью переходной рамы испытуемого двигателя, установленную на упругих опорах на закрепленной на силовом фундаменте опорной раме, измерительные и градуировочные преобразователи усилий, градуировочную систему и рычаг с грузом предварительной загрузки силоизмерительного преобразователя усилий, отличающийся тем, что опорная рама выполнена в виде двух закрепленных на фундаменте жестких стоек, соединенных между собой термокомпенсирующей вставкой, в средней своей части закрепленной на фундаменте, при этом на одной из стоек размещена градуировочная система, выполненная в виде неравноплечного рычага, установленного на стойке с возможностью взаимодействия его большего плеча с пружиной растяжения, соединенной с силовым электроприводом, и его меньшего плеча с установленным на динамометрической платформе градуировочным электропреобразователем усилий, а на другой стойке установлен взаимодействующий с динамометрической платформой силоизмерительный электроперобразователь усилий и рычаг с грузом предварительной загрузки силоизмерительного электроперобразователя усилий, при этом, рычаг снабжен компенсатором погрешности веса груза, выполненным в виде тарного весового элемента, установленного на рычаге с возможностью перемещения по направляющей и его фиксации в заданном положении. 2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что силоизмерительный и градуировочный электропреобразователи усилий установлены с возможностью взаимодействия с ЭВМ автоматизированной информационно-измерительной системы.