Балансирний пристрій для вимірювання обертального моменту

1. Балансирний пристрій для вимірювання обертального моменту, що містить розміщені на станині вимірювальний градуювальний та гальмівний вузли, при цьому гальмівний вузол містить DOTOD шюогальма та балансионий гл-атпп гілппгяльма, на якому діаметрально встановлені вимірювальний та градуювальний важелі, який відрізня ється тим, що у вимірювальному вузлі робочий динамометр встановлено між станиною та вимірювальним важелем і до робочого динамометра підключений перший цифровий вимірювальний прилад, у градуювальному вузлі зразковий динамометр встановлено між градуювальним важелем та середньою точкою навантажувального важеля, який виконано у вигляді важеля другого роду, перший кінець якого встановлено на шарнірній опорі, що розміщена на станині, а другий кінець зв'язаний з механізмом навантаження, до зразкового динамометра підключений другий цифровий вимірювальний прилад. 2. Балансирний пристрій по п. 1, який відрізняється тим, що робочий та зразковий динамометри встановлено на шарнірах. Пристрій відноситься до вимірювальної техніки, зокрема, до моменто вимірювальних пристроїв випробувальних стендів, та може використовуватись для випробувань газотурбінних та інших двигунів. Відомий пристрій для вимірювання обертального моменту містить балансирний електродвигун із підвищеним статором (Солохин Э.П. Испытания авиационных воздушно-реактивных двигателей.М. Машиностроение, 1975.-С.279.280, [1]), та складається із станини, на якій встановлено балансирний електродвигун, статор якого підвищено на важільному механізмі, що являє собою коромисло, встановлене на важелі другого роду, важільний механізм містить регулятор, яким вивішують статор, що через плече вимірювального важеля з'єднаний із перетворювачем зусилля у вимірювальну величину. Недоліками відомого пристрою є: - складність балансирного електродвигуна, в тому числі та, що викликана вимогами електробезпеки; - використання балансирного електродвигуна в ролі електрогенератора, енергію якого в електродвигуні або в електричному навантаженні перетворюють у тепло, тому що передача її у промислову електромережу потребує спеціального пристрою; - трудність досягнення великих потужностей у малих об'ємах. Найближчим до пристрою, що є, по сукупності суттєвих ознак, суті задачі, що вирішується та технічному результату, що досягається та вибраний прототипом є стенд для вимірювання обертального моменту (Опис винаходу доА.С. СРСР 504 947 від 04.04.74,* G 01 L 3/20, [2]), який містить гальмівний пристрій, що складається із ротора та балансирного статора із діаметрально розташованими на ньому важелями, що з'єднані із вимірювальним та градуювальним пристроями, вимірювальний пристрій виконано у вигляді двох з'єднаних паралельно компенсаційних месдоз, градуювальний — у вигляді двох паралельно працюючих гідравлічних навантажувачів, причому месдози та навантажувачі розташовані по різні боки важелів. Обертальний момент зчитується з манометра, що вимірює тиск у месдозі. Градуюється стенд гідравлічними навантажувачами за допомогою вантажо поршневого манометра. Недоліки прототипу: - точність месдози, що працює із вантажопоршневим манометром, недостатня - не більше 0,2% ([1], стор. 277); - живлення месдози робочою рідиною із компенсаційного та витрачального балонів напорним агрегатом ускладнює пристрій; - використання двох месдоз, двох гідравлічних навантажувачів, вантажопоршневого манометру із напорним агрегатом і супутньої до них арматурою (трубопроводами, вентилями) знижує надійність пристрою за рахунок збільшення числа елементів; ю 00 оГ 854 - використання гідравлічних елементів із неминучими протіканнями робочої рідини ускладнює обслуговування пристрою, - зняття сил тертя в робочих парах поршень — циліндр гідравлічних навантажувачів та поршня вантажопоршневого манометру обертанням їх докола подовжніх осей вручну — ускладнює роботу із пристроєм, а застосування спеціального механізму — ускладнює пристрій, також при цьому ускладнюється процес вимірювання, - вихідна величина гідравлічних навантажувачів та месдоз — тиск робочої рідини, а для отримання вихідної величини у вигляді електричних сигналів треба ввести у вимірювальний ланцюг перетворювач тиску в електричний сигнал, тобто ще зменшити точність вимірювання Точність вимірювання, що досягається відомим пристроєм недостатня, головним чином через використання компенсаційної месдози, можливості підвищення точності якої практично вичерпані Але виробництво потребує підвищення точності принаймні у 5 разів Наприклад, при модернізації лопатки газотурбінного двигуна його потужність може підвищитись на частки відсотка, що треба виміряти При цьому бажано спростити пристрій, робот/ з ним, процес вимірювання, підвищити надійність пристрою Перед автором стояла задача вдосконалити балансирний пристрій для вимірювання обертального моменту щоб отримати наступні технічні результати підвищити точність вимірювання ІЗ одночасним спрощенням конструкції та процесу вимірювання Вдосконалення полягають у тому, що у відомий стенд для вимірювання обертального моменту, що містить розміщені на станині вимірювальний, градуювальний та гальмівний вузли, при цьому гальмівний вузол містить ротор гідрогальма та балансирний статор гідрогальма, на якому діаметрально встановлені вимірювальний та градуювальний важелі, внесені зміни, які полягають у тому, що у вимірювальному вузлі робочий динамометр встановлено між станиною і вимірювальним важелем і до робочого динамометра підключений перший цифровий вимірювальний прилад, а у градуювальному вузлі зразковий динамометр встановлено між градуювальним важелем та середньою точкою навантажувального важеля, який виконано у вигляді важелю другого роду, перший кінець якого встановлено на шарнірній опорі, розміщеній на станині, а другий кінець зв'язаний із механізмом навантаження, до зразкового динамометра підключений другий цифровий вимірювальний прилад В окремому випадку робочий та зразковий динамометри встановлені на шарнірах Ознаки пристою, що пропонується, які співпадають із ознаками прототипу стенд для вимірювання обертального моменту, який містить розташовані на станині вимірювальний градуювальний та гальмівний вузли, при цьому гальмівний вузол містить ротор гідрогальма та балансирний статор гідрогальма, на якому діаметрально встановлені вимірювальний та градуювальний важелі Ознаки, що відрізняють пристрій, що пропонується від прототипу, і які забезпечують технічні результати у всіх випадках, на які поширюється обсяг правового захисту у вимірювальному вузлі робочий динамометр встановлено між станиною та вимірювальним важелем і до робочого динамометра підключений перший цифровий вимірювальний прилад, а у градуювальному вузлі зразковий динамометр встановлено між градуювальним важелем та середньою точкою навантажувального важеля, який виконано у вигляді важеля другого роду, перший кінець якого встановлено на шарнірній опорі, що розміщена на станині, а другий кінець зв'язаний із механізмом навантаження, до зразкового динамометра підключено другий цифровий вимірювальний прилад В окремому випадку робочий та зразковий динамометри встановлені на шарнірах Причинно-наслідкові зв'язки між новою сукупністю суттєвих ознак та технічними результатами, що досягаються Поділ функцій робочого і зразкового динамометрів дозволяє поділити роботу та градуювання для роботи обрати динамометр з оптимальною для робочих вимірювань точністю, а для градуювання — динамометр з більшою точністю, і таким чином забезпечити високі метрологічні характеристики пристрою Використання в якості динамометрів тензорезисторних силовимірюеальних датчик/в, наприклад, по ГОСТ 28 836-90 [3], дозволяє отримати потрібну точність вимірювання сили, а, отже, і обертального моменту отримати вихідний електричний сигнал і використати цифрові вимірювальні прилади для візуалізацн результату вимірювань, а також використовувати ЕОМ для автоматизації вимірювання Встановлення зразкового динамометра між градуювальним важелем та середньою точкою навантажувального важеля дозволяє вимірювати градуювальне зусилля безпосередньо на градуювальному важелі та виключити похибки проміжних ланок градуювального ланцюга Введення цифрових вимірювальних приладів дозволяє з великою точністю виміряти вихідний сигнал робочого і зразкового динамометрів, зменшити помилки зчитування, що з'являються при використанні стрілочних вимірювальних приладів, а також створити умови для автоматизації процесу вимірювань Введення навантажувального важеля, перший кінець якого встановлений на шарнірній опорі, розміщеній на станині, другий кінець зв'язаний із механізмом навантаження, а середня точка через зразковий динамометр зв'язана із градуювальним важелем дозволяє передати зусилля від механізму навантажування на зразковий динамометр і таке ж зусилля — на градуювальний важіль, а через корпус балансирного статора — і на вимірювальний важіль, при знятих градуювальних вагах (гирях) забезпечити нульове завантаження робочого та зразкового динамометрів, змінюючи КІЛЬКІСТЬ градуювальних ваг (гир) за допомогою зразкового динамометра вщградуювати будь яку точку шкали робочого динамометра Встановлення робочого та зразкового динамометрів на шарнірах виключає позаосьові зусилля, що дозволяє уникнути похибок, що вносяться цими зусиллями 854 Таким чином, нова сукупність суттєвих ознак рішення, що пропонується, при взаємодії із відомими ознаками забезпечує появу нових властивостей у рішення, що пропонується, що дозволяє отримати згадані технічні результати Сутність рішення що пропонується пояснюється кресленням, де показано балансирний пристрій для вимірювання обертального моменту Балансирний пристрій для вимірювання обертального моменту містить вимірювальний 1, градуювальний 2, гальмівний 3 вузли, при цьому гальмівний вузол 3 мютить ротор 4 гідрогальма та балансирний статор 5 гідрогальма, на якому діаметрально встановлені вимірювальний 6 та градуювальний 7 важелі, у вимірювальному вузлі 1 до робочого динамометра 8 підключено перший цифровий вимірювальний прилад 9, при цьому робочий динамометр 8 встановлено між вимірювальним важелем 6 та станиною 10, у градуювальному вузлі 2 зразковий динамометр 11 встановлено між градуювальним важелем 7 та середньою точкою навантажувального важеля 12, який виконано у вигляді важеля другого роду, перший кінець якого встановлений на шарнірній опорі 13, що розміщена на станині 10, а другий кінець зв'язано із механізмом навантажування 14, до зразкового динамометра 11 підключено другий цифровий вимірювальний прилад 15 У окремому випадку робочий 8 та зразковий 11 динамометри встановлено на шарнірах 16 Пристрій працює наступним чином Градуювання пристрою початковою масою механізму навантаження 14 (без ваг) попередньо завантажують зразковий 11 та робочий 8 динамометри, тобто задають початок навантажувальної характеристики Змінюючи КІЛЬКІСТЬ ваг, створюють завантаження в потрібному діапазоні робочого 8 та зразкового 11 динамометрів та знімають навантажувальну характеристику пристрою При вимірюваннях обертальний момент з двигуна, що випробують, передається на ротор 4 гідрогальма, поверхня якого треться об воду, що заповнює балансирний статор 5 гідрогальма та тягне його за собою В режимі, що встановився, балансирний момент на балансирному статорі 5 гідрогальма дорівнює обертальному моменту на роторі 4 гідрогальма Вимірявши балансирну силу на каліброваному по довжині вимірювальному важелі 6, визначають шуканий обертальний момент Електричний сигнал з робочого 6 динамометра надходить до цифрового вимірювального приладу 9, з якого зчитується оператором Електричний сигнал з обох динамометрів при застосуванні ЕОМ може використовуватись для автоматизації вимірювань В окремому випадку встановлення робочого 8 та зразкового 11 динамометрів на шарнірах 16 призводить до повного виключення прикладення позаосьових зусиль до згаданих динамометрів, а, отже, до виключення помилок (похибок) від цих зусиль В якості динамометрів можуть використовуватись силовимірювальні тензорезисторні датчики, наприклад, ТВС2 на номінальні навантаження 0,4320 кН, із категорією точності 0,1%, або ТВС5 на номінальні навантаження 50-320 кН, з точністю у робочих датчиків - 0,04%, у зразковому (після атестації в Українському Центрі Стандартизації та Метрологи) - 0,02% Датчик ТВС6 дозволяє по інтерфейсу RS-232 отримати на дисплеї ЕОН виміряне зусилля з точністю 0,04% Датчики ТВС2 випускаються Одеським експериментальним заводом засобів автоматизації, а датчики ТВС5 та ТВС6 - Одеським державним політехнічним університетом 854 л 7 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044)295-81-42,295-61-97 Підписано до друку іЛ ІІ• 2001 р. Формат 60x84 1/8. Обсяг Є і *{•£ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам. е&9> УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22