ВСЕСОЮЗНАЯ IПАТЕйТНО-Т?}(НИ«ЕС^{Д,я1toilbJlHC.)^ f-KA Советский патент 1972 года по МПК G01M5/00 

Изобретение относится к авиационной промышленности и может П рименяться в автоматизированных установках для натурных усталостных испытаний самолетных .конструкций.

Усталостные испытания проводятся для определения некоторых лрочностных характеристик. Экспериментальная методика получения характеристик требует проведения натурных испытаний по многоступенчатой программе силонагружения конструкции. Программа испытаний составляется по данным летного эксперимента с учетом силонагружения элементов конструкции в реальных эксплуатационных условиях.

Известно автоматическое устройство для усталостных испытаний самолетных конструкций, содержащее программное устройство, управляющее работой задающего устройства, устройство исполнительных механизмов, нагружающее испытуемую конструкцию, датчики об|ратной связи,, следящую систему обработки сигналов обратной связи и устройство аварийной защиты.

Цель изобретения -повышение чувствительности и надежности в работе. Это достигается тем, что задающее устройство выполнено в виде контактных пар, замыкаемых контактом следящей системы, .в цепи ключей, переключающих исполнительный механизм на нагрузку или разгрузку. Для предотвращения

неусталОстНого разрушения конструкции датчики обратной связи установлены в контрольных точках и соединены со следящей системой через контакты коммутатора. С целью повышения верхнего предела частоты нагружения конструкции, в гидравлическую схему введены гидроаккумулятор и электроуправляемые гидрораспределители, подключающие аккумулятор от рабочей полости силовозбудителя к

напорной магистрали. Для повышения надежности работы аварийной защиты путем контроля ее готовности, в нем установлены имитаторы аварии в виде кнопок, включенных в цепь управления ключей схемы аварийной защиты.

На фиг. 1 изображена предлагаемая блоксхема устройства для программного управления силонагружением при усталостных иопытаниях самолетных конструкций; на фиг. 2-

то же, принципиальная схема.

Устройство состоит из основных функционально связанных между собой блоков: задающего устройства 1, датчика 2 обратной связи, сравнивающего устройства 3, усилительного устройства 4, устройства исполнительных механизмов 5, объекта 6 испытания, программного устройства 7, системы 8 аварийной защиты и сигнализации, блока 9 включения -

го питания и блока // гидравлического питания.

Задающее устройство представляет собой набор путевых контактов 12, 13 и 14, связанных с ползунком балансирующего реохорда 15, автокомпенсатора 16 и его исполнительным механизмом 17.

Датчик состоит из тензометров 18-21 сопротивления, попарно В1ключенных по схеме полумоста, причем каждый из полумостов наклеен на конструкции в различных контрольных точках.

Использование переключаемых пар тензодатчиков дает четкую картину нагружения конструкции и позволяет своевременно получить данные о более слабом сечении без доведения до неусталостного разрушения конструкции. Пока сечения испытуемой конструкции работают в области упругих деформаций, переключение. тензодатчижов не 1сказывается на рзботе устройства и на диаграммной ленте автокомпенсатора циклические нагрузки прописываются одной скоростью. При переходе в 0|бласть неупругих деформаций какого-либо сечения о достижении заданного уровня нагружения сигнал получают раньпле и, следовательно, скорост-ь записи н-агружения на диаграммной ленте изменяется в сторону увеличения. Тензометры 19 и 21 - активные, тензометры сопротивления 18 и 2(9 -компенсационные. Последние предназначены для исключения температурных и других погрешностей. Устройство 5 управляет работой устройства 4 и предлагает использование известных автокомпенсаторов, например, типа промышленных обр-азцов ДСР, мер и др., доработанных введением дополнительного каскада иредуоилителя и RC цепью фазовой балансировки, которые ,, обеспечивают нормальную работу компенсатора от тензометров сопротивления. Вследствие того, что при одном и том же силЪнагружении Конструкции тензометры 19 и 2/ получают разные деформации и соответствендо 11рир.аш,ение сопротивлений, последовательно с плечом балансирующего реохорда 15 вводятся переменные , резисторы 22 и 23, назначеНИе котд:рых сводится к корректировке этой разницы, т.. е. положение движка реохорда 15 цр1И олределенной нагрузке конструкции не должно зависеть от подключения того или иного полумоста при прочих равных условиях.

Устройство 4 управляет механизмом 5. Оно собрано на. тиристорных ключах 24 и 25 и предназначено для получения управляющего сигнала требуемой мощности.

Устройство исполнительных механизмов 5 включает в себя элект.роуправляемые гидрораспределители, 26, 27 и 25 и гидравлический сидовозбудитель 29.

.Устройство 7 управляет датчиком 2 и устройством-/ И состоит из электромеханического счетчика количества циклов нагружений конструкции, устройства программного набора количеств циклов на каждой ступени, для чего используются известные многоцепные реле

времени, командоаппараты типа КЭП-12У и датчики 30 циклов, выдающие сигнал после каждого цикла нагружения. Коммутатор 31 для селекции каждого четного и нечетного цикла нагружения представляет собой щаговый искатель, работающий от датчика циклов. Коммутатор поочередно подключает к автокомпенсатору 16 полумосты из тензометров сопротивлений соответственно 18, 19 или 20,

21. Тензометры сопротивления подключаются к компенсатору через контакты 32, 33 и 34, 35 коммутатора 31.

Автоматическое переключение системы нагружения с одного уровня на другой осуществляется через контакты 36, 27 устройства 7 после отработки необходимого числа циклов напрул ений. В процессе испытания конструкции коммутатор 31 своим контактом 35 поочередно переключает резисторы 22, 23.

Система 5 аварийной защиты и сигнализации воздействуют на схему управления и предусматривает предохранение конструкции на случай нарушения режима нагружения, недопустимого колебания питающих напряжений

гидравлического или электрического источников.

Схема ава1рийной защиты состоит из полупроводниковых ключей на тиристорах 39, 40 и 41, датчика 42 аварии на случай разрущения

конструкции, датчика 43 на случай падения давления в гидромагистрали и датчика 44 на случай падения напряжения в электросети. Схема предусматривает контроль готовности аварийной защиты. Кнопки 45-48 кратковременно коммутируют свои цепи и возв1ращаются в исходное положение.

Для различения вида аварийной ситуации предусмотрена световая сигнализация на лампах 49-51 и звуковая на сирене 52. Последняя включается ключом на тиристоре 53 в случае срабатывания любого из датчиков аварии.

Блок 9 включения - выключения управляет энергопитанием остальных блоков и состоит

из полупроводникового ключа на тиристоре 54 И кнопок 55-57.

Связь между испытуемой конструкцией -объект исцытания 6 - и устройством исполнительных механизмов осуществляется через рычажно-лямочную систему 55. Блок 10 содержит гидронасос 59 и аккумулятор 60 гидросмеси. Предлагаемое устройство для своего нормального функционирования требует предварительной подготовки, которая заключается в следующем. Положением контакта 13, связанного с осью ползунка реохорда 15, устанавливается первый уровень нагружения (по графику фиг. 2 это уровень Hi), положением контакта 14 устанавливается второй уровень нагружения (по графику фиг. 2 это уровень Нз). В устройстве 7 (командоаппарата) набирается необходимое число циклов нагружения на пеоПервым этапом в процессе запуска устройства является включен-ие с проверкой готовности аварийной защиты к работе. Для этого кратковременно нажимается -и отпускается кнопка 56. Механически сблокированные кнооки 55, 56, 45, 46 и 47 кратковременно коммутируют свои цепй и возвращаются в исходное лоложение. Снятие отрицательного потенциала кнопкой 55 приводит к включению тиристоров 54, 39, 40,41 к 53.

Включение тиристора 54 обеспечивает подачу питания к .схеме аварийной защиты и сигнализации, однако автомат не -включится, т. е. ни один из ключей на тиристорах 24 и 25 не может быть включен и испытуемая конструкция не нагрузится. Это происходит в силу того, что тиристор 53 через конденсатор снимает отрицательный потенциал с катодов тиристоров 24 и 25. В результате выполнения первого этапа сработают аварийные защиты и включ-ится звуковая и световая сигнализация. Кратковременным нажатием кнопки 57 устройство выключится.

При готовности системы аварийной защиты к работе кнопкой 48 схема защиты кратковременно отключается, а кнопкой 56 пуска iвключается автомат. Кнопка 55 снимает отрицательный потенциал с управляющего электрода ключа и через резистор положительным потенциалом отпирает тиристор 54, подключая, таким образом, электрическое питание к элементам электрогидравлической схемы автомата. Через контакт 12 включается тиристорный ключ 25. Через насос 59 и гидрораспределитель 28 гидросмесь подается в полость силовозбудителя 29. Последний через рычажно-лямочную систему 58 начинает нагружать объект испытания. Нагружение конструкции влечет за собой деформацию тензометров 18 и 19, которые не в четный цикл через контакты 32 и 33 коммутатора 31 подключены к компенсатору. При этом схема сравнения компенсатора 16 отстраивается резистором 23 на соответствие иолучениой нагрузки « положения задающего контакта 13.

Сигнал разбаланса от тензодатчиков и балансирующего реохорда, включенных по мостовой схеме сравнения, поступает на схему автокомпенсатора 16, который усиливает этот сигнал и включает исполнительный электромеханизм в CTOipOHy компенсации разбаланса, перемещая при этом ползунок реохорда 15 и связанные с ним контактные пары. При нагружении конструкции до установленного первого уровня HI контакты 13 включают тиристор 24 и через него гидрораспределители 26 и 27. Одновременно через связующую емкость включают тиристор 25, который переключает силовозбудитель на разгрузку. Гидрораспределитель 27 отключает аккумулятор 60 от рабочей полости силовозбудителя 29. Гидрораспределитель 26 подключает гидронасос к аккумулятору. Такое включение соответствует циклу разгрузки. Одновременно с завершением нагрузки замыкаются датчики 30 циклов, включая счетчик числа циклов и коммутатор5jf/который подключает к автокомпенсатору 16 следующий полумост тензометров 20 и 21 контактами 34 и 35 и размыкает контакты 5.2 и 54. При этом перекидным контактом 38 расшунтируется резистор 23.

Разгрузка объекта 6 испытания происходит , до тех пор, нока не замкнутся контакты 12, включится тиристор 25, выключится тиристор

24, переключая гидрораспределитель 28 на нагрузку силовозбудителя 29. В этот цикл к нагружающей полости силовозбудителя подключается и гидроаккумулятор 60, увеличивай тем самым секундный расход гидросмеси.

После отработки количества циклов, равного Ц, устройство 7 размыкает контакт 57 и замыкает контакт 36.

Дальнейший процесс нагружения происходит аналогичным образом, но управляющими

на последующем этапе испытаний будут контакты 12 и 14, обеспечивающие поддержание нагрузки зфовня Н2 (см. график фиг. 2).

После наработки требуемого числа циклов нагружения, равных Ц2 по графику, система

нагружения автоматически переведется, на уровень нагружения, равный HI.

Такой процесс нагрул ;ения конструкции происходит до ее усталостного раз1рушения. Однако в процессе испытаний конструкция

быть разрушена по причине неусталостного характера, нанример, вследствие.повыше-ния давления в гидром агистрали, увеличения амплитуды нагрузки, повышения питающего электрического питания и т. д.

Для предохранения дорогостоящей конструкции от разрушения неусталостного характера в автомате предусмотрена аварийная защита со световой и звуковой сигнализацией. В случае превышения деформации конструкции, зашита должна срабатывать при сигнале датчика 42, выполненного в виде токопроводящей проволоки, наклеенной на конструкцию. В случае превышения напряжения питания нри повышении потенциала - на выходе потенциометричсокого датчика 43, а в случае выхода из строя системы гидравлического питания - при срабатывании фотоэлектрического датчика 44 коптролирующего, например, уровень масла с насосной станции.

Датчики 42-44 управляют соответственно ключами на тиристорах 39--41.

В режиме нормального нагружения конструкции тиристоры 39-41 заперты отрицательными потенциалами (схема защиты взведена).

В случае срабатывания датчиков аварии, соответствующий тиристор отпирается положительным потенциалом на управляющем электроде и в дальнейшем даже при восстановлении положения датчика аварий остается во

включенном состоянии.

Срабатывание любого из ключей на тиристорах 39-41 ведет к срабатыванию ключа на тиристоре 53, а также включению одной из соответствующих лампочек 49-51 и звуковой зуально привлекают внимание дежурного оператора. Одновременно с этим тиристор 53 переключает электроуправляемые распределители 27 и 28 на разгрузку лосредством переключения тиристоров 24, 25. В качестве примера практической реализации автоматического устройства, согласно изобретению, была представлена схема на два уровня Н|агружения с защитой по трем видам аварийной ситуации. Путем увеличения числа 10 ключей и нрименения датчиков для случая других видов авари-и, например, ударов, тряски, вибрации, скорости, рассинхронизации можно выполнить автоматическое устройство на требуемое количество ступеней нагружения 15 с соответствующей аварийной защитой. В случае, когда испытания не требуют повышения частоты нагружения в период разгрузки, автомат может переключать нагнетающую магистраль на другой объект испытания, расширяя тем самым возможности автоматического устройства. Предмет изобретения 1. Автоматическое устройство для испытаНИИ самолетных конструкций на усталость соде ржащее программное устройство, управляющее работой задающего устройства, устройство исполнительных механизмов, нагружающее 30 испытуемую конструкцию, датчики обратной 5 20 25 связи, следящую систему о бработки сигналов обратной связи, устройство аварийной защиты, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности в работе, задающее устройство выполнено в виде контактных пар, замыкаемых контактом следящей системы, в цепи ключей, переключающих исполнительный механизм на нагрузку или разгрузку. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью предотвращения неусталостного разрущения конструкции, датчики обратной связи установлены в контрольных точках и соединены со следящей системой через контакты коммутатора. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения верхнего предела частоты нагружения конструкции, в, гидравлическую схему введены пидрО аккумулятор и электроуправляемые гидрораспределители, .подключаюшие аккумулятор к рабочей полости силовозбудителя при цикле нагрузки, а в период разгрузки переключающие аккумулятор от рабочей полости силовозбудителя к напорной магистрали. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы аварийной защиты путем контроля ее готовности, в нем установлены имитаторы аварии в виде кнопок, включенных в цепь управления ключей схемы аварийной защиты.

5818 f9 . ± z 202/k / J