Измерительная головка прибора для аэродинамических испытаний моделей соосных воздушных винтов Советский патент 1993 года по МПК G01M9/00 

4 г

48 3837 % -Ш. /

. .-ч. 1 1 I

/

00

сЈ

sQ 00

о

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, преимущественно к испытаниям в аэродинамических трубах со- осных воздушных винтов.

Целью изобретения является расширение экспериментальных возможностей при повышении точности измерения за счет расширения диапазона частот вращения, а также повышение безопасности в случае аварийного разрушения винтов-моделей.

На фиг. 1 изображена схема измерительной головки прибора для аэродинамических испытаний моделей соосных воздушных винтов; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Сплошной вал 1 заднего винта-модели 2 и сплошной вал 3 переднего винта-модели 4 содержат на участках большего диаметра по два осесимметричных продольных паза. В пазы введены радиальные шарикоподшипники 5, 6, 7, 8 пальцев 9,1,11,12, жестко закрепленных в гильзах 13, 14 ведомых шестерен 15, 16. Оси пальцев каждой гильзы перпендикулярны оси валов и расположены в единой плоскости осесимметрично. Гильзы охватывают валы с гарантированным зазором и установлены концентрично валам посредством радиальных шарикоподшипников 17,18,19,20 трубчатых качалок 21, 22, Оси поворота качалок выполнены в виде пальцев 23, 24, 25, 26. размещенных в плоскости пальцев гильз и введенных в радиальные шарикоподшипники 27, 28, закрепленные в корпусе измерительной головки 29 и в шарикоподшипники 30, 31, которые закреплены в ступицах ведущих шестерен 32, 33. Поворот качалок стеснен тензодинамометрами 34, 35, связывающими качалки с корпусом головки. Для исключения влияния инерционных (центробежных) сил на измерение крутящего момента и поддержания равномерности вращения винтов гильза с ведомой шестерней балансируется статически относительно оси качания качалки.

Передняя опора 36 вала 1 заднего винта-модели 2 закреплена на корпусе головки. Задняя опора 37 смонтирована на тензоди- намометре 38 тяги, закрепленном на корпусе головки.

Передняя опора 39 вала 3 винта-модели 4 закреплена в передней части полого вала 1 заднего винта-модели 2, Вторая, средняя опора 40 закреплена на корпусе головки. Третья опора 41 смонтирована на тензоди- намометретяги 42, закрепленном на корпусе головки.

Измерительная головка подсоединена к стойкам привода прибора посредством патрубков 43. 44. Подсоединение ведущих валов приводов к хвостовикам 45, 46 ведущих шестерен выполнено посредством муфт.

Устройство работает следующим образом.

Подключение приводов винтов-моделей обеспечивает их вращение в разные стороны. В соответствии с программой испытаний изменяется частота вращения винтов и скорость потока в рабочей части аэродинамической трубы. Испытания проводятся при различных углах установки лопастей. Изменения режимов испытаний обуславливает изменение крутящих моментов винтов и тяги в широких пределах с отношением максимальных нагрузок к минимальным до 15-20 (по этим причинам в конкретном частном решении тензодинамометры выполнены сменными),

Принудительное вращение винтов-модели 2 и 4 приводит к нагружению динамометров 34, 35, 38, 42 крутящими моментами Мкр1 и МКр2 и силами тяги Pi и Р2. Воздействие моментов передается через валы 1 и 3, шарикоподшипники 5, 6 и 7, 8 пальцев 9, 10

и 11, 12 гильз 13 и 14 ведомым шестерням 15 и 16. Приложенные к ведущим шестерням 32 и 33 моменты приводов центрового прибора уравновешивают, при неизменном режиме испытаний, нагрузки, передавае

мые ведомым шестерням от винтов-моделей. Нагрузки, приложенные к ведомым шестерням через подшипники 17,18 и 19,20 осуществляют нагружение качалок 21 и 22 реактивными моментами МР1 и МР2, которые

уравновешиваются моментами от динамометров 34, 35.

Силы тяги Pi и Р2 от винтов-моделей 2 и 4 при их вращении в потоке передаются непосредственно на осевые тензодинамометры 38 и 42, При этом потери на трение в опорах 36, 39, 40 с короткими цилиндрическими роликами не подлежат учету, т.к. известно, что перемещения, перпендикулярные основному движению, осущест вляются практически без трения. Потери в шарикоподшипниках 5, 6 и 7, 8 пальцев 9, 10 и 11, 12 гильз 13 и 14 могут учитываться, однако они не велики ввиду малых перемещений пальцев в продольных пазах валов.

Формула изобретения

Измерительная головка прибора для аэродинамических испытаний моделей соосных воз- душных винтов, содержащая установленные в корпусе на подшипниковых опорах валы переднего и заднего винтов-моделей с хвостовиками для закрепления испытываемых винтов-моделей, механизмы передачи крутящих моментов, каждый из которых выполнен в виде перпендикулярно установленных друг к другу конической ведущей шестерни, связанной с приводом вращения, и ведомой шестерни с узлом ее крепления к соответствующему валу, и устройства для измерения крутящего момента и тяги каждого винта-модели в неподвижной системе координат, отличающаяся тем, что, с целью расширения экспериментальных возможностей при повышении точности из- мерения за счет расширения диапазона частот вращения, а также повышения безопасности в случае аварийного разрушения винтов-моделей, вал заднего винта-модели выполнен полым с расположенными в его срединной части двумя продольными осесимметричными пазами и установлен на двух опорах, передняя из которых выполнена на радиальном подшипнике с цилиндрическими роликами и закреплена в носовой части корпуса головки, а задняя выполнена на радиальном шариковом подшипнике и расположена в срединной части корпуса головки, вал переднего винта-модели выполнен двухдиаметровым с участком меньшего диаметра, расположенным внутри полости вала заднего винта-модели, и с участком большего диаметра, п срединной части которого выполнены два-продольных осесим- метричных паза, и установлен на трех

опорах, передняя из которых выполнена на радиальном подшипнике с цилиндрическими роликами, расположена в передней части участка вала меньшего диаметра и закреплена в передней части полого вала заднего винта-модели, средняя выполнена также на радиальном подшипнике с цилиндрическими роликами и расположена в задней части участка вала меньшего диаметра, а задняя выполнена на радиальном шариковом подшипнике и расположена в задней части корпуса головки, узел крепления каждой ведомой шестерни к соответствующему валу выполнен в виде связанной с ней гильзы с пальцами, на концах которых укреплены сферические шарикоподшипники, расположенные в продольных осесим- метричных пазах соответствующих валов, устройства для измерения крутящих моментов выполнены в виде связанных с соответствующими гильзами качалок, шарнирно закрепленных на корпусе головки посредством пальцев-осей, и электротензодинамо- метров, установленных на пальцах-осях и связанных с корпусом головки, а устройства для измерения тяги винтов-моделей выполнены в виде электродинамометров, установленных на радиальных шарикоподшипниковых опорах соответствующих валов и связанных с корпусом головки.

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, преимущественно к испытаниям в аэродинамических трубах со- осных воздушных винтов. Цель - расширение экспериментальных возможностей при повышении диапазона частот вращения, а также повышение безопасности в случае аварийного разрушения винтов-моделей. Измерительная головка прибора для аэродинамических испытаний моделей соосных воздушных винтов содержит сплошные вал 1 заднего винта-модели 2 и вал 3 переднего винта модели 4, выполненные соответственно двух- и трехопорными и содержащие в своей усиленной части по два осесиммет- ричных продольных паза, в которые введены радиальные шарикоподшипники 5-8 пальцев 9-12, жестко закрепленных в гильзах 13. 14, несущих ведомые шестерни 15, 16. Гильзы 13, 14 охватывают валы с гаран- тированным зазором и установлены кон- центрично валам посредством радиальных шарикоподшипников 17, 18 и 19, 20 в трубчатых качалках 21,22. Оси поворота качалок выполнены в виде пальцев 23, 24 и 25, 26, размещенных в плоскости пальцев гильз и введенных в радиальные шарикоподшипники 27 и 28, закрепленные в корпусе измерительной головки 29, и в шарикоподшипники 30 и 31, закрепленные в ступицах ведущих шестерен 32 и 33, Поворот качалок стеснен тензодинамометрами 34, 35, связывающими качалки с корпусом измерительной головки. 2 ил. ел с