Устройство для измерения силы тяги двигателя Советский патент 1992 года по МПК G01L5/13 

(61) 1203383 (21)4874401/10 (22)17.10.90 (46)30.08.92. Бюл. №32

(71)Конструкторское бюро химического машиностроения

(72)Г.М.Козлов и-Ю.Н.Фабрин

(56)Авторское свидетельство СССР № 1203383, кл. G 01 L 5/13. 1984.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯГИ ДВИГАТЕЛЯ

(57)Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения в начальный период работы двигэтеля за счет уменьшения динамической погрешности. После

включения двигателя 5 резко возрастающее усилие сживает в пределах упругой деформации силоизмеритеть 11 и все элементы силовой цепи, что приводит к перемещению динамоплэтформы 1 и к возникновению затухающих колебаний приведенной массы как силовой цепи, так и рычага с грузами, установленными на штанге 16 Усилие затухающих колебаний регистрируется силоиз- мерителями 11 и 12 одновременно. В сумматоре 15 в каждый момент времени значение выходного сигнала дополнительного силоизмерителя 12 вычитается из значения выходного сигнала основного силоизмерителя 11, в результате чего на выходе получают истинное значение силы двигателя. 1 ил.

&%&

.

/5

ч Б Зч «я|-/ 1 Г 1 7

СП

С

XJ

ел

00

N ел

ю

Изобретение относится к измерительной технике и можетбыть использовано при испытаниях силовых установок в авиастроении и машиностроении. Изобретение является усовершенствованием технического решения по авт. св. № 1203383.

В основном изобретении по авт. св. № 1203383 описано устройство для измерения силы, содержащее динамоплатформу для крепления двигателя, шарнирно связанную со станиной, силопередающий узел, установленный на упругих шарнирах, подшипник и силоизмеритель, отличающееся тем, что силопередающий узел снабжен дополнительными упругими шарнирами, расположенными симметрично основным шарнирам относительно оси приложения силы, а динамоплатформа и силопередающий узел размещены соосно указанной оси и связаны между собой посредством дополнительных упругих шарниров. Такое использование позволяет повысить точность измерения силы путем уменьшения погрешности за счет исключения радиальной составляющей силы на силоизмеритель и уменьшения жесткости упругих шарниров.

Для быстро меняющихся процессов, что характерно для начального периода работы двигателя, измерение силы с помощью этого устройства дает большую погрешность из-за того, что импульс силы в момент запуска двигателя возбуждает затухающие колебания подвижных элементов конструкции, которые передаются на силоизмеритель и накладываются на силу, создаваемую двигателем. В результате этого силоизмеритель фиксирует искаженное переменное значение силы с начала работы двигателя в течение времени затухания колебаний подвижных элементов(-10-15 с) Осреднение показаний силоизмерителя за первую секунду работы двигателя может дать ошибку в измерении силы до 10% при допустимой погрешности измерения силы не более 0,5%, что исключает эту измерительную информацию из рассмотрения.

Целью изобретения является повышение точности измерения в начальный период работы двигателя за счет исключения динамической погрешности.

Цель достигается тем, что в устройство по авт. св. N° 1203383 введены двуплечий рычаг с регулируемым по массе противовесом (предварительной нагрузкой) и градуи- ровочным узлом на одном плече, дополнительный силоизмеритель, связанный с динамоплатформой, и сумматор, при этом другое плечо двуплечего рычага связано с дополнительным силоизмерителем, а

электрические выходы основного и дополнительного силоизмерителей подключены к сумматору.

При таком исполнении устройства дополнительный силоизмеритель измеряет изменение предварительной нагрузки, вызванное ударным воздействием силы при запуске двигателя, основной силоизмеритель фиксирует суммарное силовое воздействие от двигателя и противовеса, а истинное значение силы, развиваемой двигателем, получают на сумматоре путем вычитания из показаний основного силоизмерителя показания дополнительно5 го силоизмерителя. Данное устройство при сохранении достоинств технического реше- .ния по основному изобретению исключает его недостатки: при устранении зазоров в силопередающей цепи (как необходимого

0 условия для уменьшения статической составляющей погрешности) полностью компенсируется влияние груза предварительной нагрузки (как источника динамической погрешности) на точность измерения силы. В

5 результате этого погрешность измерения силы в динамическом процессе уменьшается.

На чертеже представлена принципиальная схема силоизмерительного устрой0 ства.

Устройство для измерения силы тяги двигателя содержит динамометрическую платформу 1 с силопередающим кронштейном 2, связанную со станиной 3 упругими

5 шарнирами 4. Двигатель 5 крепится к динамометрической платформе 1 через раму 6. Силопередающий кронштейн 2 регулируемым упором 7 через подшипник 8 взаимодействует с силопередающим узлом 9.

0 связанным с динамометрической платформой 1 упругими шарнирами 10, и далее с силоизмерителем 11. который закреплен на станине 3. Дополнительный силоизмеритель 12 установлен по оси динамометриче5 ской платформы 1 и взаимодействует с плечом рычага 13, имеющего независимую опору 14. Силоизмеритель 11 и дополнительный силоизмеритель 12 электрически подключены к сумматору 15. Другое плечо

0 рычага 13 взаимодействует со штангой 16, на которой установлены грузы противовеса 17, предназначенного для уравновешивания подвижных элементов конструкции с двигателем, исключения зазоров в силовой

5 цепи и предварительного нагружения сило- измерителей 11 и 12. Штанга 16 снабжена захватом 18 для взаимодействия с градуи- ровочным устройством 19. Устройство для измерения силы снабжено регулируемыми упорами 20 и 21 для предотвращения поломки упругих шарниров при монтаже и настройке.

Технологические связи 22 в виде трубопроводов и кабельных линий обеспечивают работу испытуемого двигателя 5.

Устройство работает следующим образом.

После монтажа двигателя 5 регулируемый упор 20 отпускается, создается зазор 5 мм. Нагружается штанга 16 грузами противовеса 17 до отрыва динамометрической платформы 1 от регулируемого упора 21, при этом регулируемый упор 7 и силопере- дающий узел 9 должны быть разомкнуты. Динамометрическая платформа 1 устанавливается с помощью грузов противовеса 17 в положение, при котором ее упругие шарниры будут находиться в горизонтальном положении. Устанавливается регулируемый упор 7 в соприкосновение с силопередаю- щим узлом 9 через упорный подшипник 8 и далее с силоизмерителем 11. Силоизмери- тель 11 нагружается предварительной нагрузкой, составляющей 10-15% от его верхнего предела измерения, посредством дополнительных грузов противовеса 17. В таком положении на дополнительный сило- измеритель 12 будет действовать усилие от веса подвижной части устройства с испытываемым двигателем и усилие предварительной нагрузки на силоизмеритель 11.

Перед испытанием двигателя 5 производится градуировка устройства граду- ировочным устройством 19 путем последовательного зацепления грузов со штангой 16 и снятия При градуировке усилие от веса грузов градуировочного устройства 19 передается через рычаг 13, дополнительный силоизмеритель 12, динамометрическую платформу 1.силопередэю- щий кронштейн 2, регулируемый упор 7, упорный подшипник 8, силопередающий узел 9 на силоизмеритель 11 и замыкается на станину 3. При градуировке с помощью дополнительного силоизмерителя 12 производится грубый контроль усилий о г веса каждого груза градуировочного устройства 19, а также правильность показаний и гистерезис градуировочной характеристики силоизмерителя 11 в системе Если показания и гистерезис градуировочной характеристики превышают допускаемые величины, определенные при аттестации, то определяются дестабилизирующие факторы и градуировка повторяется.

Перед включением двигателя 5 регистрируются выходные сигналы силоизмерите- лей 11 и 12, каждый из которых принимается за условный ноль.

При включении двигателя 5 усилие на силоизмеритель 11 передается через переходную раму 6, динамометрическую платформу 1, си/юпередающии онштейн 2, 5 регулируемый упор 7, упорный подшипник 8, силопередающий узел 9 и замыкается на станину 3. Таким образом, усилие, развиваемое двигателемБ, минует дополнительный силоизмеритель 12, и при работе двигателя 0 5 дополнительный силоизмеритель 12 отслеживает только воздействие усилия от рычага 13 с грузами противовеса 17. установленными на штанге 16. После включения двигателя 5 происходит резкое нара5 стание усилия от нуля до максимального значения, которое сжимает в пределах упругой деформации силоизмеритель 11 и все элементы силовой цепи, что приводит к перемещению динамометрической платфор0 мы 1 вдоль оси на величину упругой деформации названных элементов конструкции и в результате этого возникают затухающие колебания приведенной массы как силовой цепи, так и рычага 13 с грузами

5 противовеса 17, установленными на штанге 16. Воздействие усилия от затухающих колебаний названной приведенной массы регистрируются силоизмерителями 11 и 12 одновременно.

0В сумматоре 15 в каждый момент времени значение выходного сигнала силоизмерителя 12 вычитается из значения выходного сигнала силоизмерителя 11,в результате чего на выходе из сумматора 15

5 получают истинное значение силы тяги испытываемого двигателя.

Использование изобретения позволит повысить точность измерения силы во время переходных процессов в двигателе, иск0 лючить потерю измерительной информации за счет высокой точности измерения динамической силы. За счет исключения влияния динамической погрешности повышена точность измерения переменной силы в

5 начальный период работы двигателя до 0,5% против 5-10% при использовании технического решения по основному изобретению.

50

Формула изобретения

Устройство для измерения силы тяги двигателя по авт. св. №. 1203383, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в начальный период работы двигателя за счет уменьшения динамической погрешности, в него введены двуплечий рычаг с регулируемым по массе противовесом и градуировочным узлом на одном плече, дополнительный силочзмери717584548

тель, связанный с динамоплатформой, и мерителем, а электрические выходы основ- сумматор, при этом другое плечо двуплечего ного и дополнительного силоизмерителей рычага связано с дополнительным силоиз- подключены к сумматору,