Тензометрические весы для испытания моделей грибного винта
Союз Советсиик Сециалмстическия Республик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Лополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01л8.76 (21) 2388932/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет Опубликовано150479. Бюллетень № 14 Лата опубликования описания 1504.79 (Я) М. Кл. G 01 G 9/00 G 01 М 5/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий (5З) У ЛК б 8 1 . 2 б . (088. 8) (72) Авторы ИЗОбрЕтЕНИя О,Н,Веээубик, В.Г,Петров и В.и.соколов Pl) Заявитель (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЕ ВЕСЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МОДЕЛЕЙ ГРЕБНОГО ВИНТА Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при измерении сил и моментов, действующих, например, на моделях гребного винта, в аэродинамических и гидродинамических лабораториях. Известны тензометрические весы, применяемые для различного рода аэродинамических испытаний, содержащие корпус с размещенными в нем упругими балочками, связанными с тензодатчнками, подключенными к измерительному прибору E1l Известные весы для испытаний моде-:15 лей гребного винта непригодны или требуют коренной переделки. Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются шестикомпонентные тензометри-® ческие весы для испытаний моделей гребного винта, содержащие измеритель крутящего момента в виде полого ци линдра с продольными пазами, между которыми закреплены тензореэисторы, измеритель двух перереэывающих сил с измерительными балочками, выполненный в виде пространственной рамы, измеритель осевой силы и изгибающих моментов (21 . 3) Недостаток известных весов заключается в том, что они состоят из механически разделенных измерителя крутящего момента, вращающегося совместно с винтом, и неподвижного измерителя остальных компонент сил и моментов, передаваемых через подшипник. В результате:из-за торцевого биения измерителя крутящего момента в измерителе изгибающих моментов создаются значительные механические помехи с периодом вращения винта. Помехи также создаются работой подшипниковых узлов, Кроме того, измеритель перереэывающих сил имеет недостаточ ую чувствительность к полезной нагрузке и повышенную к помехам, так как измерительные балочки работают на растяжение-сжатие от полезной нагрузки, в то время как от изгибающего момента они испытывают изгиб. Наконец, в весах недостаточно надежно решены вопросы защиты тензорезисторов от воды, которая обеспечивается только покрытием их лаком, либо эмалями. Целью изобретения является повышение точности и надежности работы тенэометрических весов. б 57265 Цель достигается тем, что весы выполнены в виде цельной конструкции, основание которой гибко, а подвижный центр жестко соединен с гребным винтом, причем с подвижным центром через поводки связаны измерительные балочки датчика поперечных сил, закрепленные на стойках, выполненных с большей жесткостью в направлении дейстния измеряемой силы. Цель достигается и тем, что с гребным винтом основание соединено с помощью резинового чехла, а подвижный центр соединен по цилиндрической проточке и резиновому уплотнению. На фиг. 1 пОказаны шестикомпонентные 5 тенэометрические весы, размещенные внутри ступицы модели гребного винта1 на фиг.2 — разрез по A-A на фиг.1; на фиг.З вЂ” разрез по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — развертка цилиндра измерителя 20 осевой силы и изгибающих моментов. Тенэометрические весы состоят из измерителя 1 поперечных сил, измерителя 2 осевого усилия и изгибающих моментов и измерителя 3 крутящего момен-28 та. Измеритель поперечных сил выполнен в виде пространственной рамы, плавающее основание 4 которой опирается на стержни 5 с малой поперечной жесткос- g0 тью, Подвижный центр б рамы через поводки 7 соединен с измерительными балочками 8, неподвижный конец которых связан со стойками 9, имеющими большую жесткость в направлении действия измерительной силы и малую жест- . кость в перпендикулярном ей направлении. Эти стойки через поводки 10 с чалой иэгибной жесткостью связаны с плавающим основанием рамы. На измерительных балочках закреплены тен 4 эорезисторы 11. Измеритель осевой силы и изгибающих моментов представляет собой полый цилиндр, в котором при помощи пазов 12 образованы четыре измерительные ба-45 лочки 13, расположенные через 90 одна от другой по поверхности цилиндра, и упругие поводки 14. Иа измерительных балочках закреплены тензорезисторы 15.. Измеритель крутящего момента так- 50 же ныполнен в виде полого цилиндра,в котором с помощью продольных пазов 16 образованы измерительные балочки 17,на которых закреплены тензорезисторы 18. Весы размещены внутри ступицы греб-58 ного винта 29, который соединен с подвижным центром пространственной рамы по цилиндрической проточке 20 и рези- новому кольцу 21 и упирается в его торец 22 квадратного сечения с помощью. гайки 23. Резиновый чехол 24 и бандаж 25 охнатывают весы со стороны приводного вала 26 динамометрической установки. Весы заканчиваются обтекателем 27. Весы работают следующим образом. 65 Поперечная сила винта, например Р „ передается на подвижный центр и перемещает основание 4 пространственной рамы в направлении действия силы благодаря малой поперечной жесткости стержней 5 и малой изгибной жесткости поводков 10. Поводки 7 при этом пзгибают одну пару измерительных балочек 8, противоположные концы которых неподвижны ввиду большой поперечной жесткости стоек 9 в направлении действия измеряемой силы. Тенэореэисторы 11 преобразуют изгиб измерительных балочек в электрический сигнал. Другая пара измерительных балочек 8, расположенных в поперечном направлении, смещается вместе с плавающей рамой не деформируясь, так как связанные с ними стойки 9 имеют малую поперечную жесткость в этом направлении и смещаются I соответствующими поводками 10, имеющими большую жесткость в продольном направлении. Так же работает измеритель поперечной силы Р . Измеритель поперечных сил защищен от вредного действия изгибающих моментов и осевой силы, благодаря большой продольной жесткости стержня 5 и стойки 9, малой изгибной жесткости поводков 7, а крутящего момента, благодаря большой жесткости на скручивание плавающего основания 4, его центра б и поводков 10. Осевая сила Рх и изгибающие моменты М и t4Z передаются через пространственную раму на измеритель 2, Благодаря наличию пазов 12 и поводков 14, по концам которых образованы шарниры, под действием осевой силы Рх происходит деформация измерительных балочек 13 при этом все четыре измерительные балочки получают деформацию одного знака. Под действием изгибающего момента, например, М одна иэ измерительных балочек растягивается, а вторая сжимается. Этот момент не деформирует дне другие балочки, так как происходит разворот цилиндрического упругого элемента вокруг этих балочек. Под действием момента М деформируется другая пара измерительных балочек. На балочках наклеено по два тенэорезистора: по одному с каждой балочки используют для измерения осевой силы, вторые тензорезисторы на балочках используют попарно соответственно для измерения моментов Му и I4>. Момент и осевую силу разделяют электрическим путем, используя свойства тенэометрического моста, Нейтрализация действия перереэывающих сил и скручивания в этом измерителе осуществляются поводками 14, обладающими большой жесткостью на растяжение-сжатие, Крутящий момент Мх вызывает изгиб и скручивание балочек 17, на части которых наклеены тенэореэисторы 18, преобразующие изгибную деформацию балочек 657255 Формула изобретения 7 10 7 10 в электрический сигнал, пропорциональный величине крутящего момента. Измеритель крутящего момента защищен от вредного действия осевой силы и изгибающих моментов благодаря большой жесткости балочек 17 на растяжение-сжатие и от влияния поперечных сил благодаря большой поперечной жесткости системы балочек 17. Остаточные сигналы взаимодействия компенсируются соответствующим включением тензорезисторов в мостовую схеЛО му. Резиновое кольцо 21 и резиновый чехол 24 надежно защищают весы от попадания в них воды, не влияя в то же время на чувствительность весов. 15 1. Тензометрические весы для испы- »0 таний моделей гребного винта, содержащие измеритель сил, выполненный в виде пространственной рамы, плавающее основание которой опирается на стержни с малой поперечной жесткостью, измеритель осевой силы и изгибающих моментов, измеритель крутящего момента, датчик поперечных сил и тензорезисторы, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и надежности их в работе, на пространственной раме установлены стойки с жесткостью, увеличивающейся в направлении действия измеряемой силы, а датчик поперечных сил выполнен в виде измерительных балочек, закрепленных на указанных стойках, при этом весы выполнены в виде цельной конструкции, основание которых гибкое, а подвижный центр жестко соединен с гребным винтом. 2. Весы по п.l, » т л и ч а ю щ и е с я тем, что основание весов соединено с гребным винтом посредствбм резинового чехла, а подвижный центр соединен по цилиндрической проточке и резиновому уплотнителю. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Горлин С,М. и Слезингер И.И. Аэродинамические измерения. Методы и приборы, М., Наука, 1964, 2. Авторское свидетельство 9386302, кл.G Ol М 5/00, опубл.1973. 657265 Составитель В.Вайншенкер Техред М.Келемеш Корректор О.Билак Редактор И.Шубина Тираж 7î5 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113530,Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5 Заказ 1779/39 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4
