Патент ссср 162692

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОИИААИСТИЧЕСКИХ ЕСПУБАИК

ОПИСАННЫЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ № 162692

Класс

42 -с 34от

Ф

»

К=:=

«а»

МПК

6 01m

Зависимому от авторского свид. ¹ 145381

Заявлено 12.Х,1962 (№ 798223/25-8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

КОМИТЕТ О ДЕЛАМ

ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

СССР

УДК

Опубликовано 08.Ч.1964. Бюллетень № 10

Подписная группа М 11б

В. И. Иваненко, В. И. Литвак и В, Г. Таций

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

СЛОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В основном авторском свидетельстве № 145381 описано устройство для проведения усталостных испытаний сложных конструкций, с помощью которого производится периодическое нагру>кение испытуемой конструкции в большом числе точек. Нагрузки во всех точках изменяются синхронно с помощью системы электрических задатчиков, напряжение которых, используемое для управления нагрузочными приспособлениями, регулируется по заданной программе общим электрическим регулятором, приводимым в действие электродвигателем.

Предлагаемое устройство позволяет воспроизводить при усталостных испытаниях действительные изменения нагрузок узла или конструкции в эксплуатационных условиях на основе обработки данных натурных испытаний, записанных, например, с помощью осциллографа. Для этого в качестве задатчика регулятора синхронно изменяемых нагрузок в нем служат преобразователь записей осциллограмм в электрические сигналы, цифровая вычислительная машина, преобразующая электрические сигналы в статистические характеристики напряжения, и генератор случайных процессов, изменяющий нагрузку на испытуемую конструкцию по данным, полученным на вычислительной машине.

В качестве синхронного распределителя нагрузок в описываемом устройстве применен ряд устанавливаемых 01 руки потенциометров по числу точек приложения нагрузки, напря>кение на которые подается от общего кольцевого потенциометра, движок последнего связан с осью задающего двигателя, служащего для одновременного задания величины нагрузки и скорости ее изменения, синхронно во всех точках приложения нагрузки.

Схема описываемого устройства изображена на чертеже.

Данные натурных испытаний конструкции, получаемые путем записи напряжений с помощью тензометрической аппаратуры и магнитоэлектрического осциллографа, поступают в преобразователь 1. Преобразователь служит для расшифровки осциллограмм и преобразования данных для наиболее удобного ввода их в цифровую вычислительную машину 2. Он состоит из электронно-оптического устройства для чтения осциллограмм и преобразователя типа «аналог — цифра».

В цифровой вычислительной машине 2 производится статистическая обработка данных натурных испытаний и установление закона распределения амплитуд напряжений, возникающих в конструкции. В качестве вычислительной машины может быть использована любая серийная универсальная ЦВМ.

Найденный закон распределения напряжений вводится в генератор случайных процессов

3, на выходе которого генерируются электри№ 162692 ческие импульсы с амплитудами, пропорциональными напряжениям в конструкции, и с заданным законом распределения. Генератор случайных процессов представляет собой генератор случайных перепадов напряжения и может быть осуществлен на шумовых тиратронах с последующим управлением от специальных триггерных схем.

С выхода генератора 3 данные поступают в исполнительную часть устройства, представляющую собой совокупность автономных систем автоматического управления гидравлическими силовозбудителями, осуществляющими нагружение испытуемой конструкции 4.

Нагрузки, действующие на некоторые конструкции {например, самолет) в эксплуатации, обычно являются распределенными. В процессе усталостных испытаний распределенные нагрузки имитируются приложением к конструкции сосредоточенных нагрузок в максимально возможном количестве точек.

В качестве силовозбудителей в устройстве используются гидравлические силовые цилиндры 5 двухстороннего действия, в качестве исполнительного механизма — дроссельные регуляторы расхода б, выполненные в виде золотников с электрогидравлическим управлением.

Так как скорость движения штока силовозбудителя зависит от давления рабочей жидкости в насосной магистрали, то во избежание пульсации скоростей нагружения применяется устройство, поддерживающее давление в насосной магистрали постоянным. Это устройство состоит из пневмогидравлического аккумулятора 7 с вентильным краном 8, обратного клапана 9 и манометра 10. С помощью такого устройства можно также получить различные давления в силовозбудителях от одной насосной магистрали без применения редукционных клапанов.

Для отключения общей насосной и сливной магистралей установлены вентили 11 и 12. При помощи вентилей 13 и 14 можно отключать от гидравлических магистралей неработающие силовозбудители.

Так как нагрузки Р, Р, Р„, возбуждаемые силовозбудителями, и деформации конструкции в точках прило>кения нагрузок по условиям испытания могут быть неодинаковыми, то возникает задача синхронизации нагружения конструкции. Синхронным является такое нагружение конструкции, когда все нагрузки достигают своих максимальных значений одновременно и в процессе нагружения выполняется соотношение:

А,, и шах где: Р„, — нагрузка в п-ной точке нагружения в момент времени 1;

Р„„— максимальная нагрузка в п-ной точке нагружения;

А, — величина, одинаковая для всех точек приложения нагрузки в любой момент времени. В процессе нагружения А, меняется от О до 1, в процессе разгрузки — от 1 до О.

Для установки значений нагрузки и синхронизации нагружения служит задающее устройство 15, состоящее из набора установочных. потенциометров 16, число которых равно числу точек приложения нагрузки, кольцевого потенциометра 17 и задающего двигателя 18. С валом двигателя связан кольцевой потенциометр

17 и контактные диски 19 и 20.

Напряжение с выхода генератора случайных процессов 8 подается на кольцевой потенциометр 17.

При включении задающего двигателя 18 напряжение с движка кольцевого потенциометра

17 снимается на потенциометры 16, движки которых устанавливаются таким образом, чтобы напряжения U>, U, U>... U, были пропорциональны нагрузкам Рь Р, Р ... Р„.

В качестве схем сравнения используются электронные мостовые схемы 21, у которых сопротивления двух плеч являются переменными (внутреннее сопротивление ламп 22 и 28). На управляющую сетку лампы 22 напря>кение подается с установочного потенциометра 16, а на управляющую сетку лампы 28 — с потенциометра обратной связи 24.

Потенциометр 24 установлен на валу балансного двигателя автоматического моста 25, с помощью которого производится измерение и регистрация нагрузки, прикладываемой к конструкции. Чувствительным элементом для измерения нагрузки слу>кит электротензометрический динамометр 26.

В измерительную диагональ схемы сравнения включен усилитель 27 исполнительного механизма и датчик 28 системы коррекции.

Так как все системы управления гидравлическими силовозбудителями связаны между со. бой через нагружаемую конструкцию, то автономными они могут быть только при определенном качестве процесса управления. Для придания соответствующего качества процессу управления силовозбудителями служит система коррекции, которая состоит из датчика

28 и вычислительного устройства 29.

В вычислительном устройстве 29 выполняются следующие операции: а) анализ качества процесса управления; б) сравнение качества реального процесса управления силовозбудителями с требуемым; в) вычисление коэффициента дополнительной обратной связи.

Такая сложность системы коррекции объясняется тем, что в процессе усталостных испы№ 162692 тани!1 жесткость конструкции изменяется, т. е. меняются параметры объекта регулирования, и вводить корректирующую обратную связь по перемещению силового цилиндра или управляющего золотника не представляется возможным. Наличие >ке вычислительного устройства для расчета коэффициента коррекции, анализирующего качество процесса регулирования, делает систему коррекции самонастраивающейся. Сигнал коррекции подается на экранную сетку лампы 28.

В схеме управления силовозбудителей предусмотрена автоматическая защита и сигнализация на случай возникновения аварийной ситуации (разрушение конструкции, нарушение заданного режима испытаний, неисправности в, системах нагружения ."i управления), Для этого B измерительную диагональ схемы сравнения каждой системы управления включено максимальное реле 80. Реле 80 срабатывает в том случае, когда сигнал рассогласования ripeгь1сит определеннь1й уровень. При этом обесточиваются управля:ощие обмотки электродинаМИЧЕСКПХ РЕЛС ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХаНИЗМОВ И управляющие золотники становятся в нейтральное поло>кение, прп котором все гидравzrH reck!I магистрали перекр IDarотся. Одновременно включается световая и звуковая сигнализация. Лварийная разгрузка конструкции осуществляется включением клапанов 31 с электромагнитным управлением.

Для ручного управления работой силовозбудителей предусмотрены переключатели 82, с помоп1ыо которых подается напря>кение в управля10щие Обмотки электродинамических реле исполнительных механизмов. При выключенной электрической части схемы ручное управление силовозоудителями осуществляется с помощью четырехходовых кранов 33.

Синхронизация работы всей исполнительной части автоматического комплекса производится контактным диском 19, закрепленным на валу задающего двигателя 18. После полного оборота вала, т. е. после окончания одного цикла «нагру>кение — разгрузка» замыкается контактная группа 34 и подается импульс запуска в генератор случаиных процессог, и счетчик числа циклов нагру>кения.

Частота нагружения конструкции задается скоростью вращения двигателя 18.

Чтобы при данной производительности насоса частота нагружений была максимальной, в схеме предусмотрен экстремальный регулятор 85 скорости вращения задающего двигателя, чувствительным элементом которого является датчик давления 8б. Скорость вращения задающего двигателя зависит от давления в насосной магистрали.

При статичесгпх испытаниях конструкции нагружение последней производится до расчетной эксплуатационной нагрузки или разрушающей нагрузки Рр,, Нагрузка прикладывается ступенчато через каждые 5 —: 10О,", P„,, с выдержкой на каждой ступени. Во время выдержки производится осмотр конструкции и измерение деформации и напряжений, Исполнительная часть комплекса в режиме статических испытаний работает следующим образом.

Генератор случайных гроцессов 8 отключается и на вход задающего устройства 15 подается напря>кение от стабилизированного источника питания 87. Движки установочных потенциометров 1б устанавливаются так, чтобы напряжения на них были пропорциональны расчетным разрушающим нагрузкам Р/рдз

Р2„„... и т. д., приложенным в соответствующих точках конструкции. На валу задающего двигателя 18 находится контактный диск 20, окружность которого разделена на соответству1ощее количество делений с ценой

5 —: 10!,;, Р„„, При включении задающего двигателя 18 пусковой кнопкой начинается нагружение конструкции.

При повороте двигателя на одно деление, что соответствует нагру>ксншо конструкции на

5 —: 10",„P.. контактная группа 88 производит его останов, соответствующий выдержке конструкции прп данной нагрузке.

После осмотра конструкции и измерен!.й двигатель 18 снова вкл1очается и происходит нагружение конструкции до следующей ступени и т. д.

Остальные элементы схемы исполнительной части автоматпческог. комплекса работа:..>т так же, как и в режiir е ста.!!Остных !!с!!ыт;;H H I I.

Органы питания, управления, коммутации и сигнализации описывае,oro устройства объединены в блок 89.

Предмет изобретения

1. Устройство для механических испытаний сложных конструкций по авт. св. № 145381 с помощью системы гидравлических силовозбудителей, установленных в заданных точках на поверхности конструкции и управляемых с помощью дроссельных регуляторов, в котором для синхронного изменения нагрузки во всех точках приложения усилий применен ряд задатчиков, управляемых одновременно по заданной програмз!с с помощью общего электрического регулятора, отличающееся тем, что, с целью воспроизведения действительных изменений нагрузок узла пли конструкции в эксплуатационных условиях на основе обработки данных натурных испытаний. записанных, на№ 162б92 пример, с помощью осциллографа, в качестве задатчика регулятора синхронно изменяемых нагрузок служат преобразователь записей осциллограмм в электрические сигналы, цифровая вычислительная машина, преобразующая электрические сигналы в статистические характеристики напряжения, и генератор случайных процессов, изменяющий нагрузку на испытуемую конструкцию по данным, полученным на вычислительной машине.

2. В устройстве по и. 1 применение в качестве синхронного распределителя нагрузок ряда устанавливаемых от руки потенциометров по числу точек приложения нагрузки, напряжение на которые подается от общего кольцевого потенциометра, движок которого связан с осью задающего двигателя, служащего для одновременного задания величины нагрузки и скорости ее изменения, синхронно во всех точках приложения нагрузки.