СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПЕРЕДАТОЧНОГО МЕХАНИЗМА ПРИВОДА АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО РУЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2000 года по МПК G01M13/00 G01M15/00 

Изобретение относится к области техники для полунатурных и комплексных испытаний механизмов и конструкций летательных аппаратов.

Известен стенд для испытаний редукторов и электромеханических приводов, в которых вращающий момент от вращающегося ротора на неподвижный вал передается через упругий вал (патент РФ N 2091735, G 01 L 3/12, 1997 г.).

На данном стенде для предотвращения скручивания упругого вала на угол, больший допустимого, во избежание поломки упругого вала необходимо использовать дополнительные средства, а для получения достоверных результатов - сложную оптико-механическую измерительную и регистрирующую аппаратуру.

Конструкция описанного стенда не обладает достаточной жесткостью при передаче крутящего момента на испытуемый привод, а система измерений имеет низкую помехозащищенность.

Известен стенд для испытаний синхронных электродвигателей, содержащий испытуемый электродвигатель, приводной электродвигатель, основание, датчик угла взаимного поворота валов испытуемого и приводного электродвигателей, блок питания и регистрирующее устройство. В описанном стенде вал испытуемого электродвигателя, подвижные элементы датчика угла и вал приводного электродвигателя расположены соосно (авторское свидетельство СССР N 1139981, G 01 L 3/00, 1987 г.).

Недостатками описанного стенда являются большие габариты, сложность процесса испытаний и невозможность проведения комплексных испытаний всех систем и механизмов, входящих в состав испытуемых объектов.

Наиболее близким к предлагаемому стенду является стенд для испытаний передаточного механизма привода аэродинамического руля летательного аппарата, содержащий основание для крепления передаточного механизма, который имеет входной вал, соединенный с первичным двигателем, и выходной вал, предназначенный для установки аэродинамического руля, имитатор нагрузки на упомянутый выходной вал от аэродинамического руля, датчик углового положения, соединенный с входом блока регистрации нагрузок, действующих на упомянутый выходной вал (Бакиров Д.А. Технология производства следящего привода. М.: Машиностроение, 1977, с. 199 - 203).

Средства имитации нагрузки, используемые в описываемом стенде, имеют сложную структуру, а элементы, составляющие каждую структуру, имеют еще и сложную конструкцию и низкую надежность при эксплуатации.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Для решения задачи предложен стенд для испытаний передаточного механизма привода аэродинамического руля летательного аппарата, который содержит основание для крепления передаточного механизма и имитатора нагрузки, который имеет выходной вал, соединенный через редуктор с электрическим двигателем привода. На основании установлены первый кронштейн с опорами, который предназначен для крепления упомянутого передаточного механизма, и второй кронштейн, который предназначен для крепления упомянутого имитатора аэродинамических нагрузок. Предусмотрены также средства для регистрации нагрузок, действующих на выходной вал передаточного механизма, состоящие из первого датчика углового положения упомянутого выходного вала передаточного механизма, второго датчика углового положения упомянутого выходного вала редуктора имитатора нагрузки и блока регистрации нагрузок, входы которого соединены с выходами упомянутых первого и второго датчиков углового положения.

Дополнительно средства для регистрации нагрузок, действующих на выходной вал передаточного механизма, могут включать первый датчик угловой скорости выходного вала передаточного механизма и второй датчик угловой скорости выходного вала редуктора имитатора нагрузки, выходы которых соединены с соответствующими входами блока регистрации нагрузок.

Выходной вал имитатора нагрузки соединен через упругую муфту зубчатую пару с выходным валом передаточного механизма, при этом упомянутые передаточный механизм и имитатор нагрузки расположены так, что оси обоих выходных валов расположены параллельно. Упомянутый передаточный механизм имеет входной вал, соединенный с двигателем привода, и выходной вал, предназначенный для установки аэродинамического руля. Первое зубчатое колесо зубчатой пары жестко укреплено с возможностью устранения люфта на выходном валу упомянутого редуктора имитатора, а второе зубчатое колесо укреплено на упомянутой муфте, корпус которой жестко укреплен на упомянутом выходном валу передаточного механизма на посадочном месте, которое предназначено для установки аэродинамического руля.

Упругая муфта имеет диск, корпус с первым и вторым фланцами, торсионные валы с рычагами, при этом упомянутые торсионные валы установлены между фланцами равномерно вокруг упомянутого корпуса параллельно выходному валу передаточного механизма так, что один конец каждого упомянутого торсионного вала жестко закреплен в первом из фланцев упомянутого корпуса, другой конец установлен во втором фланце упомянутого корпуса с возможностью поворота относительно упомянутого фланца. Свободный конец рычага каждого упомянутого торсионного вала связан с осью, предназначенной для взаимодействия с возможностью поворота с упомянутым диском, который жестко закреплен на торцевой поверхности упомянутого второго зубчатого колеса, обращенной к упомянутому второму фланцу.

Упругая муфта снабжена первым подшипником, который установлен на упомянутом корпусе и предназначен для установки упомянутого второго зубчатого колеса, по крайней мере двумя вторыми подшипниками, каждый из которых установлен во втором из упомянутых фланцев и предназначен для установки свободного конца одного из упомянутых торсионных валов, по крайней мере двумя третьими подшипниками, каждый из которых установлен на упомянутом диске и предназначен для установки оси, связанной с рычагом каждого из упомянутых торсионных валов.

Первый кронштейн может быть выполнен с возможностью крепления четырех приводов с испытуемыми передаточными механизмами в виде части корпуса летательного аппарата, а второй кронштейн может быть выполнен с возможностью крепления четырех упомянутых имитаторов в виде макета корпуса летательного аппарата, предназначенного для жесткого соединения с первым кронштейном разъемным соединением.

В качестве двигателя привода имитатора использован электрический двигатель.

Существо изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема взаимного расположения на стенде кронштейнов с испытуемыми передаточными механизмами и с имитаторами аэродинамических нагрузок.

На фиг. 2 изображена конструктивная схема упругой муфты.

На фиг. 3 изображена схема размещения четырех имитаторов на макете корпуса летательного аппарата.

На фиг. 4 представлена конструкция редуктора имитатора аэродинамической нагрузки.

На фиг. 5 изображена функциональная блок-схема стенда.

Стенд для испытаний передаточного механизма привода содержит основание 1, на котором с помощью опор 2 жестко установлены кронштейн 3, предназначенный для установки привода с испытуемым передаточным механизмом, и кронштейн 4, предназначенный для установки имитатора аэродинамических нагрузок. Кронштейн 3 выполнен в виде части корпуса летательного аппарата, с которого сняты аэродинамические рули. Кронштейн 4 выполнен в виде макета корпуса летательного аппарата.

Упомянутые кронштейны 3 и 4 установлены на основании 1 соосно и жестко связаны между собой с помощью разъемной связи, например с помощью шпилек 5. Имитатор аэродинамической нагрузки имеет электрический двигатель 6, вал которого соединен с редуктором, который имеет выходной вал 7. Упомянутый редуктор содержит последовательно соединенные две зубчатые цилиндрические пары 8 и 9, шариковую винтовую передачу, состоящую из винта 10 и гайки 11, и передачу с реечным зацеплением, состоящую из рейки 12 и зубчатого колеса 13. Выходной вал 7 редуктора имитатора через упругую муфту 14 соединен с выходным валом 15 испытуемого передаточного механизма. Корпус 16 упругой муфты 14 жестко укреплен на выходном валу 15 передаточного механизма на посадочном месте, которое предназначено для установки аэродинамического руля. Упругая муфта 14 связана с выходным валом 7 редуктора имитатора с помощью зубчатой пары, первое зубчатое колесо 17 которой жестко укреплено на выходном валу 7 имитатора с возможностью устранения люфта, а второе зубчатое колесо 18 установлено на корпусе 16 упругой муфты 14 посредством подшипника 19 с возможностью поворота зубчатого колеса 18 относительно корпуса 16. Зубчатое колесо 17 жестко укреплено на выходном валу 7 имитатора аэродинамических нагрузок с помощью болта 20 и штифтов 21. Корпус 16 упругой муфты 14 жестко укреплен на выходном валу 15 испытуемого механизма болтом 22 и штифтами 23 на посадочном месте, предназначенном для крепления аэродинамического руля.

Корпус 16 упомянутой упругой муфты 14 имеет первый фланец 24 и второй фланец 25. Равномерно вокруг корпуса 16 между фланцами 24 и 25 параллельно упомянутому выходному валу 15 расположены торсионные валы 26.

На каждом торсионном валу 26 установлен рычаг 27. Один конец каждого торсионного вала 26 жестко крепится к первому фланцу 24 болтом 28. Другой конец торсионного вала 26 в виде шипа 29 установлен в подшипнике 30 на втором фланце 25 с возможностью поворота относительно упомянутого корпуса 16.

Каждый рычаг 27 одним концом жестко связан с торсионным валом 26, а другим концом подвижно через ось 31 подшипник 32 связан с диском 33, который жестко закреплен на торцевой поверхности зубчатого колеса 18 со стороны фланца 25 корпуса 16.

В редукторе имитатора аэродинамических нагрузок предусмотрен пространственный кулачковый механизм, состоящий из кулачка 34 и гайки 35, механически связан с датчиком 36 углового положения выходного вала 7.

Выходной вал 15 испытуемого передаточного механизма привода механически связан со своим датчиком углового положения (на чертежах не показано). Редуктор имитатора аэродинамических нагрузок имеет такую же кинематическую схему, как испытуемый передаточный механизм.

Датчик 36 углового положения (фиг. 5) соединен с приводом 37 имитатора аэродинамической нагрузки. Привод 38 с испытуемым передаточным механизмом соединен с датчиком 39 углового положения. Выход датчика 36 электрически соединен со входом блока 40 регистрации, а выход датчика 39 электрически соединен со входом блока 41 регистрации.

Блок 42 управления электрическим двигателем 6 привода имитатора аэродинамической нагрузки одним входом соединен с выходом блока 40 регистрации и выходом датчика 39 углового положения. Выход блока 42 управления соединен с электродвигателем 6 имитатора аэродинамической нагрузки 37.

Блок 43 управления электродвигателем привода 38 с испытуемым передаточным механизмом одним входом соединен с выходом блока 41 регистрации. Выход блока 43 соединен с электродвигателем привода 38.

Блок питания 44 служит источником энергии для всех электронных и электрических приборов стенда.

При необходимости дополнительной информации о динамике выходного вала 7 в зависимости от законов управления электродвигателем привода 38 и электродвигателем 6 имитатора 37 в состав измерительной системы стенда могут вводиться и другие датчики первичной информации, например датчики угловых скоростей и датчики перегрузок.

Стенд для испытаний передаточного механизма привода аэродинамического руля в режиме статических испытаний, работает следующим образом.

Предварительно с блока 44 подается электропитание на электродвигатель 6 привода 37 имитатора аэродинамической нагрузки, на электродвигатель привода 38, датчики 36 и 39 углового положения, блоки 41 и 42 регистрации, а также блоки 42 и 43 управления.

По сигналу управления с выхода блока 42 управления вал электродвигателя 6 привода 37 имитатора аэродинамической нагрузки поворачивается на заданный угол, пропорциональный величине сигнала управления. Через две последовательно соединенные зубчатые пары 8 и 9 поворот вала электродвигателя 6 передается через винт 10 на гайку 11. Вместе с рейкой 12 гайка 11 совершает поступательное движение и создает крутящий момент через зубчатое колесо 13 на валу 7.

Одновременно поступательное движение рейки 12 передается на гайку 35 и преобразуется во вращательное движение кулачка 34, который поворачивает движок датчика 36.

Шаг кулачка 34 подобран так, что угловое перемещение движка датчика 36 соответствует углу поворота вала 7. Поворот вала 7 имитатора 37 через зубчатое колесо 17 передается на второе зубчатое колесо 18, которое вместе с диском 33 поворачивается на тот же угол, что и зубчатое колесо 17, так как зубчатые колеса 17 и 18 имеют одинаковое число зубьев.

Вместе с диском 33 перемещается ось 31, а следовательно, и конец рычага 27, который жестко связан с торсионным валом 26, который закручивается относительно второго фланца 25 корпуса 16. Угол закрутки каждого торсионного вала 26 пропорционален прикладываемому моменту и обратно пропорционален суммарной жесткости всех торсионных валов 26.

Через корпус 16 упругой муфты 14 крутящий момент передается на выходной вал 15 испытуемого передаточного механизма привода 38. Информация о величине поворота выходного вала 15 с выхода датчика 39 углового положения поступает на вход блока 41 регистрации стенда.

Сигнал с выхода блока 41 поступает на вход блока 43 управления и сравнивается с сигналом от датчика 36. В соответствии с заданной программой испытаний и законов управления аэродинамическим рулем на выходах блоков 41 и 42 управления формируются сигналы, которые подаются на электродвигатель 6 имитатора 37 и на электродвигатель привода 38.

Таким образом можно изменять величину нагрузки на выходном вале 15 и контролировать реакцию испытуемого передаточного механизма привода 38.

Использование на стенде в качестве кронштейна 3 для размещения привода 38 с испытуемым передаточным механизмом части корпуса летательного аппарата и выполнение кронштейна 4 для размещения имитатора аэродинамической нагрузки 37 в виде модели корпуса летательного аппарата, соосное крепление их друг относительно друга на основании 1 позволяют расположить выходные валы 7 и 15 соответственно имитатора аэродинамической нагрузки 37 и передаточного механизма привода 38 параллельно, а следовательно, и упростить конструкцию.

Стенд позволяет оперативно производить простыми средствами полунатурные и комплексные испытания как нескольких испытуемых передаточных механизмов приводов 39, расположенных в кронштейне 3, так и одного испытуемого передаточного механизма отдельно.

Кроме того предложенный стенд имеет простую и компактную конструкцию с малыми габаритами, позволяет дозировать с большой точностью заданные нагрузки и в широких пределах имитировать режимы эксплуатационных испытаний.

Изобретение относится к технике для полунатурных и комплексных испытаний механизмов летательных аппаратов. Стенд содержит основание, на котором в опорах жестко установлены кронштейн 3 в виде части корпуса летательного аппарата с размещенным в нем приводом с испытуемым передаточным механизмом и кронштейн 4 в виде макета корпуса летательного аппарата для размещения имитатора аэродинамической нагрузки. На выходном валу 15 передаточного механизма установлена упругая муфта, содержащая корпус 16 с двумя фланцами 24 и 25, торсионные валы 26 с рычагами 27, диск 33 с осями 31. На корпусе 16 установлено зубчатое колесо 18 с возможностью поворота относительно этого корпуса. Колесо 18 взаимодействует с зубчатым колесом 17, жестко установленным на выходном валу 7 имитатора аэродинамической нагрузки. Изобретение направлено на упрощение стенда и повышение его надежности. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Стенд для испытаний передаточного механизма привода аэродинамического руля летательного аппарата, содержащий основание для крепления передаточного механизма, имеющего входной вал, соединенный с двигателем привода, и выходной вал, предназначенный для установки аэродинамического руля, имитатор аэродинамической нагрузки на упомянутый выходной вал от аэродинамического руля, средства регистрации нагрузок, действующих на упомянутый выходной вал, отличающийся тем, что он снабжен первым и вторым кронштейнами с опорами, которые установлены на упомянутом основании, первый кронштейн предназначен для крепления упомянутого передаточного механизма, а второй кронштейн предназначен для крепления упомянутого имитатора аэродинамической нагрузки, который имеет двигатель, вал которого соединен посредством редуктора с выходным валом, соединенным через упругую муфту с выходным валом упомянутого передаточного механизма, при этом упомянутые передаточный механизм и имитатор аэродинамической нагрузки расположены так, что оси упомянутых выходных валов расположены параллельно. 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен зубчатой парой, первое зубчатое колесо которой жестко установлено с возможностью устранения люфта на выходном валу упомянутого имитатора аэродинамической нагрузки, второе зубчатое колесо которой установлено на упомянутой муфте, корпус которой укреплен на упомянутом выходном валу упомянутого передаточного механизма на посадочном месте, которое предназначено для установки аэродинамического руля. 3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что упомянутая упругая муфта имеет диск, корпус с первым и вторым фланцами, торсионные валы с рычагами, при этом упомянутые торсионные валы установлены между упомянутыми первым и вторым фланцами равномерно вокруг упомянутого корпуса параллельно выходному валу передаточного механизма так, что один конец каждого упомянутого торсионного вала жестко закреплен в первом из фланцев упомянутого корпуса, другой его конец установлен во втором фланце упомянутого корпуса с возможностью поворота относительно упомянутого первого фланца, свободный конец рычага каждого упомянутого торсионного вала связан с осью, предназначенной для взаимодействия с упомянутым рычагом с возможностью поворота относительно упомянутого диска, который жестко закреплен на торцевой поверхности упомянутого второго зубчатого колеса, обращенной к упомянутому второму фланцу. 4. Стенд по п.3, отличающийся тем, что, упомянутая упругая муфта снабжена первым подшипником, который установлен на упомянутом корпусе и предназначен для установки упомянутого второго зубчатого колеса, по крайней мере двумя вторыми подшипниками, каждый из которых установлен во втором из упомянутых фланцев и предназначен для установки свободного конца одного из упомянутых торсионных валов, по крайней мере двумя третьими подшипниками, каждый из которых установлен на упомянутом диске и предназначен для установки оси, связанной с рычагом каждого из упомянутых торсионных валов. 5. Стенд по п.1, отличающийся тем, что упомянутые средства регистрации нагрузок включают первый датчик углового положения упомянутого выходного вала передаточного механизма, второй датчик углового положения упомянутого выходного вала редуктора имитатора нагрузки и блок регистрации нагрузок, входы которого соединены с выходами упомянутых первого и второго датчиков углового положения. 6. Стенд по п.1, отличающийся тем, что упомянутые средства регистрации нагрузок дополнительно включают первый датчик угловой скорости упомянутого выходного вала передаточного механизма, второй датчик угловой скорости упомянутого выходного вала редуктора имитатора нагрузки и блок регистрации нагрузок, который имеет входы, которые предназначены для соединения с выходами упомянутых первого и второго датчиков угловой скорости. 7. Стенд по п.1, отличающийся тем, что упомянутый первый кронштейн предназначен для крепления четырех приводов с испытуемыми передаточными механизмами и выполнен в виде части корпуса летательного аппарата, а второй упомянутый кронштейн предназначен для крепления четырех упомянутых имитаторов аэродинамических нагрузок и выполнен в виде макета корпуса летательного аппарата, при этом упомянутые кронштейны жестко соединены между собой разъемным соединением. 8. Стенд по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что упомянутый двигатель привода с испытуемым передаточным механизмом и двигатель имитатора аэродинамической нагрузки выполнены в виде электрического двигателя.