ПРИБОР ДЛЯ ЗАМЕРА ВРАЩАТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ СЛАБОДЕМПФИРУЮЩИХ ТЕЛ Советский патент 1970 года по МПК G01M9/04 

Изобретение относится к технике проведения испытаний в аэродинамических трубах, а именно - к замеру вращательных производных моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах при малых величинах, действующих на модель сил и моментов.

Известные приборы и устройства для замера вращательных производных слабодемифирующих тел в аэродинамических трубах при угловых поступательных колебаниях моделей с измерительным электродвигателем из-за больших систематических ошибок имеют недостаточную точность и требуют большого времени для проведения эксперимента.

Цель изобретения - уменьшение уровня трения. Для этого стандартные подшипники измерительного асинхронного двигателя заменены механизмом компенсации трения по приципу Жуковского. В механизме поступательного перемещения модели использованы пластинчатые пружины особой конструкции. Замер величин скольжения, определяющего аэродинамическое демпфирование, осуществляется при помощи специального регистрирующего устройства, содержащего дополнительный асинхронный двигатель и частотомер и позволяющего реализовать высокую чувствительность. С этой целью частота измерительного асинхронного двигателя определяется путем автоматического подсчета количества световых импульсов, поступающих от осветителя на фотодатчик через отверстия перфорированного диска, вращаемого дополнительным электродвигателем. Для исключения возможности систематических ошибок в замере скольжения за счет неравномерности загрузочного момента, фиксация световых импульсов осуществляется за целое число оборотов ротора измерительного двигателя, которое контролируется счетчиком, ключом и фотодатчиком при помощи диска, имеющего одно отверстие малого размера. Чтобы устранить влияние изменений напрял ения и частоты питающей сети на скольжение измерительного

, двигателя, приращение скольжения измерительного двигателя, пропорциональное демпфирующему моменту, определяется как разность скольжения однотипных измерительного и регистрирующего двигателей.

На фиг. 1 показан измерительный асинхронный электродвигатель с механизмом для компенсации трения; на фиг. 2 - прибор для замера вращательных производных при угловых колебаниях модели в рабочей части аэродинамической трубы; на фиг. 3 - ирибор с поддерживающими устройствами для испытаний при поступательных колебаниях модели; на фиг. 4 - блок-схема регистрирующего устройства (а) и нагрузочная диаграмма измерительного асинхронного двигателя (б). Измерительный асинхронный двигатель используется в качестве привода к компоновкам прибора для замера вращательных производных прибора как при угловых, так и при поступательных колебаниях модели. Для соединения привода с системами поддерживающих модель устройств служит смонтированный на валу ротора двигателя 1 эксцентрик-кривошип 2. С целью реализации принципа Жуковского стандартные подшипники двигателяизмерителя заменены двойными щариковыми подшипниками. Механизм компенсации трения состоит из двух вспомогательных реверсивных электромоторчиков 3 и несущих шестерен 4, предназначенных для приведения во вращательное движение зубчатых втулок 5. Чтобы определить среднюю угловую скорость ротора, необходимо фиксировать целое число его оборотов. Для этого на валу ротора установлен диск 6 с отверстием, которое при каждом обороте проходит мимо закрепленной на кронштейне лампочки 7, и свет последней, падая на фотосопротивление 8, вызывает импульс тока, что позволяет подсчитать любое заданное число оборотов без внесения дополнительного трения. Для задания модели угловых колебаний кривошип 2 соединяется тягой 9 с моделью 10, которая шарнирно закреплена на державке 11, смонтированной на стенке рабочей части аэродинамической трубы. Узлы шарнирной заделки тяги и державки содержат шариковые подшипники сверхлегкой серии с минимально возможными (для данной скорости V, инерционных и аэродинамических нагрузок) размерами. Кинематическая схема данной системы поддерживающих устройств является плоским четырехзвенником. Значения амплитуд ± Qo при данной базе ,/ могут быть заданы путем изменения величины эксцентриситета г. Для приведения модели летательного аппарата в поступательное колебательное движение тяга 9 крепится к штоку 12, соединяющему две пластинчатые пружины 13. Задание значений амплитуд ± h обеспечивается величиной эксцентриситета г. Каждая пластинчатая пружина содержит по три плоских упругих элемен.та. Подобная конструкция пружин гарантирует малое сопротивление в основном направлении перемещения державки-щтока 12, достаточно большую жесткость в других направлениях и реализацию закона колебательного движения, близкого к синусоидальному. Асинхронный измерительный трехзвенный двигатель 14 и дополнительный двигатель 15, несущий перфорированный диск, включены через стабилизатор питающего напряжения 16. Отсчет целого числа оборотов измерительного двигателя производится фотодатчиком 8 при по.мощи диска 6 с отверстием, осветителя 7 и счетчика числа оборотов 17. Чтобы определить время заданного числа оборотов ротора измерительного двигателя 14 используется перфорированный диск 18 с большим числом отверстий, осветитель 19, фотодатчик 20 и счетчик 21, управляемый ключом 22. Принцип работы прибора основан на определении той части работы за период колебания модели, которая затрачивается измерительным двигателем на преодоление сил и моментов аэродинамического демпфирования. Эти силы и моменты зависят от величин соответствующих вращательных производных, и в условиях эксперимента определяются средним за период нагрузочным моментом на валу измерительного двигателя после исключения из результатов опыта момента трения. Нагрузочный момент для асинхронного двигателя можно измерять по величине скольжения в соответствии с диаграммой, представленной на фиг. 4,6. Проведение испытаний в потоке и без потока позволяет исключить трение по соотнощению: ЛМ(Д5) M - Mi M(nz) - -M(ni), где AS 2 - Si, MI - момент при V О и М2 - момент при V 7 0. Величины скольжений 5; определяются значениями частот Л|. Определение частот п осуществляется путем автоматического подсчета световых импульсов, попадающих через отверстия диска 18 на фотодатчик. Для определения зависимости величин частот п от значений нагрузочного момента до опыта и после опыта проводятся тарировки при помощи демпфера функционного типа и однокомпонентных тензометрических весов или при использовании электромагнитного демпфера. Режим работы механизма компенсации тре ния устанавливается перед каждым испытанием. При этом величины угловых скоростей mi,2 для средних втулок 5 опор ротора изме рительного двигателя примерно на порядок больше значений угловых скоростей самого ротора. С целью исключения источника ошибок в определении скольжения при изменении питающего напряжения или частоты сети предусмотрена возможность определять величину приращения скольжения измерительного и регистрирующего двигателей. Кроме того, приведенные моменты инерции обеих механических систем этих двигателей в первом приближении выравниваются. Предмет изобретения 1. Прибор для замера вращательных произодных слабодемпфирующих тел в аэродинамических трубах при угловых и поступательых колебаниях моделей с измерительным лектродвигателем, отличающийся тем, что, с елью уменьшения трения, обычные подшипики вала ротора асинхронного измерительноо двигателя заменены механизмом компенсаии трения, а державка модели для реализаии поступательных колебаний монтируется а пластинчатых пружинах. 2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что

мерительного двигателя, определяющего аэродинамическое демпфирование с повышенной УТОЧНОСТЬЮ, используется автоматическое регистрирующее устройство, счетчик которого фик.сирует количество световых импульсов, попадающих на фотодатчик через отверстия перфорированного диска, вращаемого дополнительным электродвигателем.

3. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что для исключения возможных систематических ощибок в замере скольжения за счет неравномерности нагрузочного момента фиксация световых импульсов осуществляется за целое

число оборотов ротора измерительного двигателя, которое контролируется счетчиком, ключом и фотодатчиком с помощью диска, имею щего одно отверстие малого размера.

4. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью устранения влияния изменений напряжения и частоты питающей сети на скольжение измерительного двигателя, приращение скольжения измерительного двигателя, пропорциональное демпфирующему моменту, определяется как разность скольжения однотипных измерительного и регистрирующего двигателей.

i,z fOw