УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Российский патент 2009 года по МПК G01B3/30 

Изобретение относится к механическим средствам измерения и может быть использовано для измерения перемещений, в частности радиальных, при вращении внешнего опорного силового кольца ступени осевого компрессора.

Разработка заявляемого устройства в конкретном случае вызвано необходимостью произвести расчет на прочность и жесткость с измерением перемещений внешнего опорного силового кольца ступени осевого компрессора под действием инерционных нагрузок по патенту РФ на изобретение №221138, кл. F04D 29/34, опубл. 19.11.2004 г.

Известно устройство для измерения перемещений, принятое за прототип, содержащее корпус и связанные с ним подвижную и неподвижную опоры, установленные на корпусе с возможностью перемещения, регулирующий элемент, тензобалку с тензодатчиками, одним концом шарнирно связанную с регулирующим элементом (Авторское свидетельство СССР №1153230, кл. G01B 5/30, опубл. 30.04.1985, бюл. №16).

Недостатком устройства является ограниченная область применения, невозможность измерения больших радиальных перемещений изделий, вращающихся с высокой скоростью, в том числе выполненных с невысокими требованиями к точности изготовления.

Задачей изобретения является устранение недостатка прототипа и расширение возможностей измерений.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для измерения радиальных перемещений с помощью неподвижных и подвижных элементов, расположенных в секторах необходимого измерения, неподвижный и подвижный элементы представляют собой, например Г-образные металлические стержни, установленные по радиусу колеса и не входящие в силовую систему исследуемого объекта, при этом подвижный и неподвижный Г-образные стержни закреплены, например, жестким резиновым кольцом на неподвижной в радиальном направления части конструкции, например спице колеса. Один из Г-образных стержней в месте перегиба находится в контакте с упором (например металлической трубкой в данном примере), жестко закрепленным на подвижной в радиальном направлении части спицы, причем подвижные элементы образованы при имитации разрушения спицы колеса.

Сущность заявляемого изобретения поясняют чертежи.

На фиг.1 приведена модель рабочего колеса с имитацией разрушения спицы; на фиг.2а, 2б, 2в - схемы измерения перемещений подвижных в радиальном направлении частей спиц: а) исходное положение, б) вращение колеса, в) после остановки колеса.

До вращения колеса горизонтальные участки Г-образных стержней устанавливают на одном уровне (фиг.2а). При вращении под действием инерционных нагрузок подвижная часть спицы колеса через упор воздействует на стержень (фиг.2б). После остановки измеряют расстояние между горизонтальными участками измерительных стержней (фиг.2в), которое будет соответствовать величине перемещения Z, подвижной в радиальном направлении изделия при вращении.

Например, для замера перемещений кольца 3 (фиг.1) от инерциальных нагрузок самого кольца и подвижной части спицы на модели рабочего колеса, состоящего из диска 2, поврежденной спицы (лопатки) 1 (фиг.1), используют измерители перемещений, показанные на фиг.2 в виде двух металлических тонких стержней Г-образной формы 4, 5, которые закреплены, например жестким резиновым кольцом 9 на неподвижной в радиальном направления части конструкции. Внутри спицы (лопатки) 1 (фиг.1) по оси симметрии выполнено отверстие 7 и вставлен металлический стержень 8 для свободного перемещения спицы (лопатки) только в радиальном направлении под действием инерционных сил при вращении диска 2.

Один из этих стержней своим вертикальным участком пропущен через металлическую трубку 6 (фиг.2), жестко закрепленную на той части спицы (лопатке) 1, которая под действием инерционных нагрузок при вращении рабочего колеса может перемещаться в радиальном направлении. Упираясь в горизонтальный участок Г-образного стержня 4, который является непосредственно измерителем перемещений (фиг.2) спица 1 (в виде, например, эбонитового стержня), через трубку 6 перемещает его за собой. После остановки рабочего колеса силы упругости кольца "возвращают" спицу (лопатку) 1 в исходное положение, а Г-образный стержень 4 остается в том положении, на которое был выдвинут при вращении. Измеряя расстояние z между горизонтальными участками Г-образных стерженей 4, 5, получают значение радиального перемещения кольца.

На фиг.1 показана модель ступени рабочего колеса ступени ОК и способ крепления стержней одного из вариантов эксперимента, где гайка 11 крепит диск 2 на ведомом валу 10. Стержни 1 корневой частью крепятся в диске 2, а на концевой части изготовлено внешнее опорное силовое кольцо 3 путем намотки металлической полосы, усиленной снаружи лентой из стеклоткани, пропитанной эпоксидным клеем. Эксперимент проведен при скорости вращения колеса модели, равной 4000 об. / мин, значение радиального перемещения достигло 8,75 мм, устройство позволяет производить измерения с точностью до 0,01 мм.

Изобретение относится к механическим средствам измерения и может быть использовано для измерения радиальных перемещений вращающего кольца. Для замера перемещений внешнего кольца при вращении рабочего колеса модели, состоящего из диска со спицами, где одна или несколько спиц разрезаны и насажены на металлический стержень таким образом, что верхняя часть спицы, закрепленная только на внешнем кольце, свободно перемещается в радиальном направлении под действием инерционных сил при вращении колеса. На эти части спиц крепят два тонких Г-образных металлических стержня, один из которых подвижен. При вращении под действием инерционных нагрузок подвижная часть спицы через упор воздействует на стержень, поднимая его. После остановки измеряют расстояние между горизонтальными участками Г-образных стержней. Технический результат - возможность измерения радиальных перемещений деталей, вращающихся с большой скоростью. 2 ил.

Устройство для измерения радиальных перемещений, имеющее неподвижные и подвижные элементы, расположенные в секторах необходимого измерения, отличающееся тем, что неподвижный и подвижный элементы представляют собой Г-образные металлические стержни, установленные по радиусу колеса и не входящие в силовую систему исследуемого объекта, при этом подвижный и неподвижный Г-образные стержни закреплены, например, жестким резиновым кольцом на неподвижной в радиальном направления части конструкции, например, спице колеса, при этом один из Г-образных стержней в месте перегиба находится в контакте с упором, например, металлической трубкой, жестко закрепленной на подвижной в радиальном направлении части спицы, причем подвижные элементы образованы при имитации разрушения спицы колеса путем ее разрезания на две части.