Градуировочное устройство силоизмерительного станка для испытательного стенда малоразмерных газотурбинных двигателей Российский патент 2024 года по МПК G01M15/14 G01L5/13 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к поверочным устройствам, применяемым для градуировки силоизмерительных систем испытательных стендов малоразмерных газотурбинных двигателей (МГТД).

Известен способ воздействия рычажно-градуировочного устройства на сил ©измерительный станок (Дорофеев, В.М. Испытания воздушно-реактивных двигателей [Текст] / В.М. Дорофеев, В.Я. Левин. - М.: Оборонгиз, 1961. - 220 с.). Оно состоит из эталонных грузов и системы рычагов, передающих усилие на динамометрическую платформу.

Описанному способу соответствуют следующие недостатки: влияние силы трения в сопрягаемых элементах конструкции рычагов, осей и так далее; усложненная технология подготовки, то есть операция по уравновешиванию рычажного механизма с использованием соответствующих элементов регулировки; влияние точности изготовления грузов и разноплечих рычагов, то есть градуировка проводится с систематической погрешностью, которую необходимо учитывать при измерениях тяги.

Наиболее близким к заявленному является устройство (RU №2692591 С1, МПК F02K 9/96, G01M 15/14, G01L 5/13, опубл. 25.06.2019 г.). Изобретение относится к испытаниям жидкостных ракетных двигателей малой тяги. Устройство состоит из упругой балки с двумя силоизмерительными датчиками (весоизмерительным и задающим), на которой крепится испытуемое изделие и измерительный датчик, узла подвеса, силозадающего устройства сильфонного типа, смонтированных в едином корпусе. Устройство позволяет проводить градуировки системы с помощью высокоточного задающего датчика и компьютерной системы в вакуумных (эксплуатационных) условиях с подключенными и заполненными компонентами топлива трубопроводами и получать результаты измерения тяги двигателей в реальном времени. Изобретение обеспечивает повышение точности определения тяги испытуемого изделия в стационарном режиме работы, а также упрощение технологии градуировок устройства до и после пусков, а в случае необходимости - в процессе проведения программы испытаний.

Недостатками описанного устройства является необходимость перед установкой датчиков в стендовую систему измерения тяги каждый из датчиков нагружать грузами известной массы с целью построения градуировочных зависимостей для каждого из датчиков, а также для приведения тягоизмерительного устройства в рабочее состояние необходимо ослабление нескольких тяг, сжатие пружины и отведение задающего датчика для разъединения силовой связи между двумя датчиками, что существенно усложняем процесс использования устройства.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение точности измерения тяги МГТД при его испытаниях, а также упрощение процедуры градуировки силоизмерительного станка.

Технический результат достигается за счет того, что в градуировочном устройстве силоизмерительного станка для испытательного стенда малоразмерных газотурбинных двигателей, выполненном в виде металлической конструкции, содержащей подвижную и неподвижную части, высокоточный задающий датчик усилия и высокоточный силоизмерительный датчик усилия, подвижная часть выполнена в виде сварной конструкции, содержащей балку П-образного типа, на одном конце которой закреплен высокоточный задающий датчик усилия, а противоположный конец жестко соединен с передней частью подвижной рамы силоизмерительного станка, которая установлена с возможностью передачи усилия на высокоточный силоизмерительный датчик, жестко закрепленный на передней части неподвижной рамы силоизмерительного станка, а неподвижная часть устройства выполнена в виде силозадающего устройства сильфонного типа, установленного на балке, жестко закрепленной на неподвижной раме силоизмерительного станка, и соединенного с воздушной системой автоматического задатчика давления, при этом силозадающее устройство сильфонного типа связано с высокоточным задающим датчиком через регулировочный узел, установленный на силозадающем устройстве сильфонного типа с возможностью изменения расстояния между регулировочным узлом и высокоточным задающим датчиком, образуя разъемное соединение, причем само соединение выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий, а передняя часть подвижной рамы силоизмерительного станка связана с высокоточным силоизмерительным датчиком также через регулировочный узел, установленный на высокоточном силоизмерительном датчике с возможностью изменения расстояния между регулировочным узлом и передней частью подвижной рамы, образуя разъемное соединение, причем само соединение выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий, при этом задающий и силоизмерительный высокоточные датчики снабжены юстированными весоизмерительными преобразователями.

Кроме того, разъемное соединение регулировочного узла силозадающего устройства сильфонного типа и высокоточного задающего датчика выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий за счет установленного металлического шара между регулировочным узлом силозадающего устройства и высокоточным задающим датчиком.

Кроме того, разъемное соединение регулировочного узла высокоточного силоизмерительного датчика и передней части подвижной рамы выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий за счет установленного металлического шара между регулировочным узлом высокоточного силоизмерительного датчика и передней частью подвижной рамы.

Кроме того, разъемное соединение регулировочного узла высокоточного силоизмерительного датчика и передней части подвижной рамы выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий за счет того, что регулировочный узел высокоточного силоизмерительного датчика имеет контактную часть сферической формы, а на передней части подвижной рамы установлен полированный элемент с возможностью соприкосновения с контактной частью сферической формы.

Кроме того, разъемное соединение регулировочного узла силозадающего устройства сильфонного типа и высокоточного задающего датчика выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий за счет того, что регулировочный узел силозадающего устройства сильфонного типа имеет контактную часть сферической формы, а на поверхности высокоточного задающего датчика установлен полированный элемент с возможностью соприкосновения с контактной частью сферической формы.

В предложенной конструкции градуировочного устройства уменьшено количество пар трения, и передача усилия на высокоточный задающий датчик усилия от силозадающего устройства сильфонного типа выполнена с помощью регулировочного узла и металлического шара, что приводит к повышению точности измерения тяги двигателя.

Использование разъемных соединений с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий, реализуемого, например, за счет использования металлического шара, регулировочного узла сферической формы и полированного элемента, приводит к снижению трения (трение качения вместо трения скольжения), а также исключает появления боковых усилий, которые могут возникать, если использовать "жесткое" крепление.

Упрощение процедуры градуировки происходит за счет снабжения юстированными весоизмерительными преобразователями задающего и силоизмерительного высокоточных датчиков, поэтому каждый датчик не нуждается в обособленной градуировке.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично представлено градуировочное устройство силоизмерительного станка для испытательного стенда МГТД.

Градуировочное устройство содержит силозадающее устройство сильфонного типа (1), регулировочной узел (2), передающий усилие от давления сильфона через металлический шар (3) на задающий датчик (4), силоизмерительный датчик (5), балку (6) (жесткая конструкция П-образного типа), передающая усилие через подвижную раму (7) силоизмерительного станка на силоизмерительный датчик (5), который установлен на неподвижной раме (8) силоизмерительного станка, регулировочный узел (11), расположенный между подвижной рамой (7) и силоизмерительным датчиком (5), штуцер (10), через который от автоматического задатчика давления подается воздух из стендовой системы на силозадающее устройство сильфонного типа (1), преобразователи весоизмерительные (9) с цифровыми индикаторами и полированный элемент (12) подвижной рамы (7).

Работает градуировочное устройство силоизмерительного станка следующим образом.

Перед началом проведения градуировки, с помощью регулировочного узла (2), устраняется зазор между силозадающим устройством сильфонного типа (1) и задающим датчиком (4). Также, с помощью регулировочного узла (11), имеющего сферическую форму для контакта с полированным элементом (12) подвижной рамы (7) силоизмерительного станка, устраняется зазор между силоизмерительным датчиком (5) и подвижной рамой (7) силоизмерительного станка. Далее сжатый воздух от автоматического задатчика давления через штуцер (10) поступает в силозадающее устройство сильфонного типа (1). Силозадающее устройство (1) создает силу, которая через регулировочный узел (2) и металлический шар (3) прикладывается к задающему датчику (4), и через балку (6) одновременно воздействует на подвижную раму (7) и силоизмерительный датчик (5).

Показания с датчиков отображаются на цифровых индикаторах преобразователей весоизмерительных (9), а также регистрируются в компьютере. По соотношению сигналов с задающего датчика (4) и силоизмерительного датчика (5) находится корректирующий градуировочный коэффициент измерения тяги. Определение корректирующего градуировочного коэффициента тяги осуществляется как до проведения испытаний, так и после. Расхождения между значениями, как правило, отсутствуют. После определения корректирующего градуировочного коэффициента измерения тяги силоизмерительного датчика (5) силоизмерительное устройство (1) приводится в рабочее состояние. Прекращается подача воздуха к градуировочному устройству, в частности к силозадающему устройству сильфонного типа (1).

Значение тяги в ходе испытаний определяется по градуировке силоизмерительного датчика (5) с поправкой на корректирующий градуировочный коэффициент измерения тяги.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к поверочным устройствам, применяемым для градуировки силоизмерительных систем испытательных стендов малоразмерных газотурбинных двигателей (МГТД). Градуировочное устройство содержит силозадающее устройство сильфонного типа (1), регулировочной узел (2), передающий усилие от давления сильфона (1) через металлический шар (3) на задающий датчик (4), силоизмерительный датчик (5), балку (6) (жесткая конструкция П-образного типа), передающая усилие через подвижную раму (7) силоизмерительного станка на силоизмерительный датчик (5), который установлен на неподвижной раме (8) силоизмерительного станка, регулировочный узел (11), расположенный между подвижной рамой (7) и силоизмерительным датчиком (5), штуцер (10), через который от автоматического задатчика давления подается воздух из стендовой системы на силозадающее устройство сильфонного типа (1), преобразователи весоизмерительные (9) с цифровыми индикаторами и полированный элемент (12) подвижной рамы (7). Техническим результатом данного технического решения является повышение точности измерения тяги МГТД при его испытаниях, а также упрощение процедуры градуировки силоизмерительного станка. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Градуировочное устройство силоизмерительного станка для испытательного стенда малоразмерных газотурбинных двигателей, выполненное в виде металлической конструкции, содержащей подвижную и неподвижную части, высокоточный задающий датчик усилия и высокоточный силоизмерительный датчик усилия, отличающееся тем, что подвижная часть выполнена в виде сварной конструкции, содержащей балку П-образного типа, на одном конце которой закреплен высокоточный задающий датчик усилия, а противоположный конец жестко соединен с передней частью подвижной рамы силоизмерительного станка, которая установлена с возможностью передачи усилия на высокоточный силоизмерительный датчик, жестко закрепленный на передней части неподвижной рамы силоизмерительного станка, а неподвижная часть устройства выполнена в виде силозадающего устройства сильфонного типа, установленного на балке, жестко закрепленной на неподвижной раме силоизмерительного станка, и соединенного с воздушной системой автоматического задатчика давления, при этом силозадающее устройство сильфонного типа связано с высокоточным задающим датчиком через регулировочный узел, установленный на силозадающем устройстве сильфонного типа с возможностью изменения расстояния между регулировочным узлом и высокоточным задающим датчиком, образуя разъемное соединение, причем само соединение выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий, а передняя часть подвижной рамы силоизмерительного станка связана с высокоточным силоизмерительным датчиком также через регулировочный узел, установленный на высокоточном силоизмерительном датчике с возможностью изменения расстояния между регулировочным узлом и передней частью подвижной рамы, образуя разъемное соединение, причем само соединение выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий, при этом задающий и силоизмерительный высокоточные датчики снабжены юстированными весоизмерительными преобразователями.

2. Градуировочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что разъемное соединение регулировочного узла силозадающего устройства сильфонного типа и высокоточного задающего датчика выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий за счет установленного металлического шара между регулировочным узлом силозадающего устройства и высокоточным задающим датчиком.

3. Градуировочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что разъемное соединение регулировочного узла высокоточного силоизмерительного датчика и передней части подвижной рамы выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий за счет установленного металлического шара между регулировочным узлом высокоточного силоизмерительного датчика и передней частью подвижной рамы.

4. Градуировочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что разъемное соединение регулировочного узла высокоточного силоизмерительного датчика и передней части подвижной рамы выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий за счет того, что регулировочный узел высокоточного силоизмерительного датчика имеет контактную часть сферической формы, а на передней части подвижной рамы установлен полированный элемент с возможностью соприкосновения с контактной частью сферической формы.

5. Градуировочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что разъемное соединение регулировочного узла силозадающего устройства сильфонного типа и высокоточного задающего датчика выполнено с возможностью передачи осевого усилия и одновременного исключения возникающих боковых усилий за счет того, что регулировочный узел силозадающего устройства сильфонного типа имеет контактную часть сферической формы, а на поверхности высокоточного задающего датчика установлен полированный элемент с возможностью соприкосновения с контактной частью сферической формы.