УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ АКТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ ПЕРЕМЕННОЙ МАССЫ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕГРУЗОК Советский патент 1995 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании стендов на основе центробежных опор для испытаний активных объектов переменной массы, например реактивных двигателей на твердом и жидком топливе, на воздействие линейных перегрузок.

Известен центробежный привод (1), содержащий корпус, заполненный жидкостью, размещенный внутри него цилиндрической опорный поплавок, погруженный в жидкость и служащий для установки ротора или платформы с испытуемым объектом и балансировочным агрегатом, демпфирующее устройство, выполненное в виде цилиндрической обечайки, установленной коаксиально опорному поплавку с зазором для образования между ними гидродинамического подшипника, причем цилиндрическая обечайка соединена в радиальном и осевом направлениях с помощью упругих опор со стенками и днищем корпуса привода, а поплавок связан приводным валом с электродвигателем.

Центробежный привод обладает способностью к самобалансировке, высокой грузоподъемностью и надежностью, эффективность привода по сравнению с известными самоцентрирующимися центробежными приводами возрастает с повышением грузоподъемности. Недостатком названного привода является сравнительно (по отношению к грузоподъемности) невысокая несущая способность в радиальном направлении. Это не позволяет использовать его для испытаний изделий с работающим двигателем.

Целью изобретения является повышение несущей способности (в радиальном направлении) и надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что устанавливают на стенку корпуса привода не менее двух поясов упругих элементов в виде колес с регулируемым перемещением каждого из них в радиальном направлении посредством гидропривода. Для снижения потерь на трение верхний упругий пояс располагают ниже уровня жидкости в опоре, а в днище опорного поплавка выполняют выемку.

На чертеже приведен продольный разрез устройства.

Устройство содержит активный объект 1, например реактивный двигатель, установленный на грузовой платформе 2 центробежной гидроопоры 3 в виде цилиндрического стакана 4, размещенного в корпусе 5. На противоположной стороне грузовой платформы 2 установлено балансировочное устройство 6, создающее имитирующий реактивный поток, состоящее из гидромонитора и емкости для размещения жидкости или смеси, соединенных между собой трубопроводом. Для снижения сопротивления трения гидроопоры при вращении в гидробассейне в днище цилиндрического стакана 4 выполнена выемка 7, например в виде конической или цилиндрической оболочки с торцовой крышкой, к которой прикреплен узел присоединения гибкого или раздвижного вала двигателя привода. Длина выемки выбрана из условия, чтобы узел крепления вала по высоте располагался вблизи или по центру тяжести массы вращающейся системы. Для повышения устойчивости вращения гидроопоры внутри нее при необходимости размещен балластный груз 8. На стенке корпуса 5 по высоте установлены два пояса амортизирующих элементов 9 в виде колес (самолетов или автомобилей), расположенных равномерно по окружности. Амортизирующие элементы установлены в направляющих устройствах 10 с возможностью регулируемого радиального перемещения вплоть до контакта со стенкой гидроопоры при помощи гидравлических силовозбудителей, установленных по горизонтальной оси каждого из устройств 10. В цилиндрическом стакане 4 на уровнях по высоте, соответствующих плоскостям установки амортизирующих элементов 9 в исходном рабочем состоянии гидроопоры, размещены усиливающие кольцевые шпангоуты 11. Вал 12 привода выполнен гибким или раздвижным по длине. Электродвигатель 13 привода прикреплен к днищу корпуса опоры соосно с цилиндрическим стаканом 4. Снаружи двигателя 13 установлена герметично на днище корпуса 5 открытая с другого торца коническая или цилиндрическая стенка 14. Размеры стенки 14 выбраны такими, чтобы она с зазором по условиям бесконтактного вращения опорного поплавка входила в выемку 7 днища стакана 4, при этом уровень жидкости 15 в выемке 7 после максимального заполнения гидробассейна остается ниже верхнего торца стенки 14. До заполнения корпуса 5 жидкостью 15 гидроопора стоит на подставке 16. Для заполнения гидроопоры служит трубопровод 17. Заливка балластной жидкости внутрь цилиндрического стакана в процессе испытаний осуществляется посредством трубопровода 18, для чего в конической части стакана выполнены отверстия.

Устройство работает следующим образом.

На грузовую платформу 2 с установленным балансировочным устройством 6 центробежной гидроопоры 3, состоящей в исходном состоянии на подставке 16, при подведенных до контакта со стенкой цилиндрического стакана 4 упругих элементах 9, устанавливают испытуемый объект 1, например твердотопливный реактивный двигатель. Емкость питания балансировочного устройства 6 заполняют жидкостью или смесью жидкости с сыпучим материалом в количестве, при котором общая масса балансировочного устройства (гидромонитор с заполненной емкостью его питания, устройства крепления) будет равна общей массе активного объекта с системами, а общий центр тяжести балансировочного устройства располагают при этом симметрично центру тяжести активного объекта. Заполняют корпус 5 жидкостью 15 например водой, через трубопровод 17 до всплытия гидроопоры на высоту, при которой пояса демпфирующих элементов 9 совпадают с плоскостями установки подкрепляющих шпангоутов 11 цилиндрического стакана 4. После этого производят поджатие демпфирующих элементов 9 к корпусу стакана 4 с заданным усилием при помощи гидравлических силовозбудителей, размещенных в направляющих устройствах 10.

Включают двигатель 13 и доводят частоту вращения гидроопоры до величины, соответствующей требуемому значению линейной перегрузки α_г, определяемой из зависимости
ω = где ω- частота вращения гидроопоры;
r - расстояние от центра тяжести активного объекта до продольной оси цилиндрического стакана 4;
g - ускорение силы тяжести.

После этого включают гидромонитор и активный объект 1 и проводят его испытания. В процессе испытаний ведут регулировку массового расхода имитирующего потока из монитора пропорционально массовому расходу топлив активного объекта. Разность в величинах реактивных сил активного объекта и гидромонитора воспринимают демпферные элементы 9. Одновременно ведут пропорционально суммарному расходу топлива активного объекта и жидкости или смеси из емкости питания гидромонитора заполнение гидропооры балластной жидкостью через трубопровод 18. С прекращением работы активного объекта включают гидромонитор и подачу балластной жидкости в гидроопору.

Регулировкой расхода имитирующего потока из гидромонитора можно добиться минимальной разбалансировки вращающейся системы, тем самым обеспечить ее устойчивое вращение. Так как диаметр цилиндрического стакана значительно меньше диаметра установки активного объекта на грузовой платформе, то линейная скорость вращения или скольжения демпфирующих элементов по корпусу гидроопоры будет существенно меньше линейной скорости вращения объекта испытаний. Взаимодействие происходит в жидкости, так что температура их нагрева не превысит температуру кипения жидкости. Таким образом повышается надежность и эффективность испытаний.

Изобретение позволяет повысить несущую способность и надежность испытательного устройства - центрифуги. На грузовую платформу 2 центрифуги с балансировочным устройством 6 (гидромонитором), центробежной гидроопорой 3, установленной в исходном положении на подставке 16 при подведенных до контакта со стенкой цилиндрического стакана 14 упругих элементах 9, устанавливают испытываемый объект 1, например РДТТ. Емкость питания балансировочного устройства 6 заполняют жидкостью или смесью жидкости с сыпучим материалом, в количестве, при котором его общая масса будет равна массе активного объекта 1 с системами, а общий центр масс балансировочного устройства располагается симметрично центру масс объекта 1. Заполняют корпус 5 жидкостью 15 через трубопровод 17 до всплытия гидроопоры на высоту, при которой пояса демпфирующих элементов 9 совпадают с плоскостями установки подкрепляющих шпангоутов 11 цилиндрического стакана 4. Затем поджимают демпфирующие элементы 9 к корпусу стакана 4 с заданным усилием при помощи гидроприводов, размещенных в направляющих 10. Включают двигатель 13 и доводят частоту вращения гидроопоры до величины, соответствующей заданному значению линейной перегрузки испытываемого объекта. Затем включают активный объект и гидромонитор. Регистрируют параметры объекта. В процессе испытаний регулируют массовый расход гидромонитора в соответствии с изменением массы объекта. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ АКТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ ПЕРЕМЕННОЙ МАССЫ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕГРУЗОК, содержащее центрифугу с корпусом, заполненным жидкостью, и погруженным в нее цилиндрическим опорным поплавком, установленную на поплавке грузовую, платформу с узлами крепления испытываемого объекта и балансировочным агрегатом, электродвигатель привода с валом и размещенный в корпусе демпфирующий механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы и несущей способности устройства, оно снабжено разнесенными в корпусе направляющими и гидроприводами, а демпфирующий механизм выполнен в виде разнесенных по высоте корпуса поясов, равномерно установленных по окружности упругих элементов в виде колес, закрепленных в направляющих корпуса с возможностью радиального перемещения от гидроприводов, при этом верхний пояс упругих элементов расположен ниже уровня жидкости в корпусе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в днище опорного поплавка выполнена выемка, в которой размещен электродвигатель привода, установленный на днище корпуса в герметичном кожухе, верхний торец которого выступает над уровнем жидкости в зазоре между стенками выемки и кожухом.