Универсальное приспособление для определения жесткостных характеристик лопастей на изгиб в плоскости тяги Российский патент 2018 года по МПК G01M5/00 G01N3/20 

Изобретение относится к определению жесткостных характеристик и свеса лопасти с целью контроля качества лопастей при серийном производстве в соответствии с техническими условиями и может быть использовано для определения жесткостных характеристик сложных деталей в различных отраслях промышленности.

В качестве прототипа выбрано приспособление для определения жесткостных характеристик лопастей на изгиб в плоскости тяги, состоящее из жесткой балки с неподвижными и одной подвижной измерительной опорами, мерного колеса, цифрового индикатора (Лопасть несущего винта, Технические условия 286-2900-00ТУ, стр. 86-88). Определение жесткостных характеристик лопасти осуществляется путем сравнения деформации изгиба (кривизны) в свободном ненагруженном состоянии и после нагружения ее постоянным по длине изгибающим моментом по схеме двухопорной балки. Затем, исходя из уравнения изгиба балки, вычисляется жесткость того или другого участка лопасти.

Недостатком использования известного приспособления является низкая точность измерений, так как невозможно однозначно повторить измерения из-за ошибок установки жесткой балки на криволинейной поверхности лопасти, что ведет к снижению динамической балансировки комплекта лопастей, повышению уровня вибраций вертолета, отрицательно сказывающегося на состоянии экипажа и конструкции вертолета в целом, то есть снижение безопасности.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение всех перечисленных недостатков.

Решение указанной задачи достигается тем, что предлагаемое универсальное приспособление для определения жесткостных характеристик лопастей на изгиб в плоскости тяги, содержащее измеритель кривизны в виде жесткой балки с неподвижными и одной подвижной измерительной опорами, с мерным колесом, индикатором электронным цифровым, снабжено кронштейном, связывающим балку посредством роликов с лобовой базовой поверхностью лопасти, блоком передачи информации от мерного колеса и индикатора электронного цифрового в компьютерное устройство для получения кривой зависимости величины деформации от расстояния от точки отсчета.

Заявляемая конструкция универсального приспособления для определения жесткостных характеристик лопастей на изгиб в плоскости тяги поясняется чертежами, где изображены:

на фиг. 1 - схема измерителя кривизны;

на фиг. 2 - схема соединения измерителя кривизны с лобовой базовой поверхностью лопасти.

Универсальное приспособление для определения жесткостных характеристик лопастей на изгиб в плоскости тяги состоит из измерителя кривизны 1, содержащего жесткую балку 2 с двумя неподвижными опорами 3 и одной подвижной опорой 4, с электронным цифровым индикатором 5, мерным колесом 6, которое рычагом 7 и пружиной 8 прижимается к поверхности лопасти 9, перекатываясь по ней при перемещении. Защитный рычаг 10 с пружиной 11, обеспечивающий контакт электронного цифрового индикатора 5 с поверхностью лопасти 9, защищает индикатор 5 от боковых нагрузок. Важным элементом приспособления является базирующий кронштейн 12, обеспечивающий положение жесткой балки 2 измерителя кривизны 1 на лопасти 9 двумя роликами 13, катающимися по лобовой базовой поверхности лопасти 9.

Процесс измерения производится в следующей последовательности:

1. Лопасть 9 устанавливается на стенд в свободном, ненагруженном состоянии.

2. Мерное колесо 6 измерителя кривизны 1 прокатывается по поверхности лопасти 9, измеряя деформацию ненагруженной лопасти - Z_oi (деформация контролируемого участка при изгибе лопасти без нагрузки). Через блок передачи информации (на чертежах не показано) компьютер записывает значения - Z_oi и положение мерного колеса 6 на ненагруженной лопасти.

3. Лопасть 9 статически нагружается постоянным по длине изгибающим моментом по схеме двухопорной балки и выдерживается в течение 3 минут (требования технологического процесса).

4. Мерное колесо 6 измерителя кривизны 1 прокатывается по поверхности лопасти, измеряя деформацию нагруженной лопасти - Z_pi (деформация контролируемого участка при изгибе лопасти под действием изгибающего момента) и положение мерного колеса 6 на нагруженной лопасти. Компьютер записывает значения - Z_pi, положение мерного колеса 6 измерителя кривизны 1 на нагруженной лопасти, автоматически вычисляет величину изменения деформации Z_i=Z_pi-Z_oi, регистрируя результат в графической форме в координатах расстояния от базовой точки отсчета.

Предлагаемое устройство обеспечивает выполнение указанной операции с высокой точностью, повторяемостью, с минимальными временем и подготовительными затратами.

Выбор размера роликов позволяет усреднить траекторию движения опор по поверхности лопасти, не реагируя на мелкие неровности и не искажая результат измерений.

На графике деформации лопасти, в координатах расстояния от базовой точки отсчета и величиной деформации лопасти, наглядно видна ее жесткость, возможно воспроизвести деформацию лопасти в любой точке в абсолютных величинах, указав курсором на точку кривой графика.

Приспособление позволяет применить его при контроле лопастей поштучно и в комплекте, накладывая графики друг на друга, в цвете и наглядно наблюдать отклонения жесткости или отклонения от установленных пределов деформации.

Обращаем внимание, что метод позволяет однозначно повторять измерения по одной единственной траектории, исключая процесс разметки и ошибок установки жесткой балки на криволинейной поверхности лопасти.

Лопасти несущего винта, имеющие близкие жесткостные характеристики, установленные на вертолете, позволят:

- улучшить характеристики соконусности лопастей на земле и в полете,

- обеспечить симметрию центров приложения аэродинамических сил, то есть снизить динамическую разбалансировку комплекта лопастей,

- повысить уровень флаттерной устойчивости лопастей,

- снизить уровень вибрации вертолета,

- возможно уменьшение количества контрольных полетов по доводке лопастей,

- обеспечение поштучной взаимозаменяемости лопастей, а не по комплектно, как в настоящее время.

Изобретение относится к определению жесткостных характеристик лопасти с целью контроля качества лопастей при серийном производстве и может быть использовано для определения жесткостных характеристик сложных деталей в различных отраслях промышленности. Универсальное приспособление для определения жесткостных характеристик лопастей на изгиб в плоскости тяги содержит измеритель кривизны, состоящий из жесткой балки с неподвижными и одной подвижной измерительной опорами, мерное колесо, электронный цифровой индикатор, кронштейн, связывающий жесткую балку посредством роликов с лобовой базовой поверхностью лопасти, блок передачи информации от мерного колеса и электронного цифрового индикатора в компьютерное устройство. Технический результат: повышение точности измерений за счет обеспечения повторяемости траектории перемещения жесткой балки. 2 ил.

Универсальное приспособление для определения жесткостных характеристик лопастей на изгиб в плоскости тяги, состоящее из измерителя кривизны в виде жесткой балки с неподвижными и одной подвижной измерительной опорами, с мерным колесом и индикатором электронным цифровым, отличающееся тем, что оно снабжено кронштейном, связывающим жесткую балку посредством роликов с лобовой базовой поверхностью лопасти, блоком передачи информации от мерного колеса и индикатора электронного цифрового в компьютерное устройство для получения кривой зависимости величины деформации при перемещении от точки отсчета.