Стенд для динамических испытаний конструкций балочного типа воздушного винта летательного аппарата

 

Использование: для испытаний на усталость при сложно-напряженном состоянии. Сущность: образец испытуемой конструкции, концы которого закреплены в первом и втором зажимных приспособлениях, одновременно нагружается переменными изгибающим и крутящим моментами и статической растягивающей нагрузкой. Первое зажимное приспособление через первый шарнир, ось которого перпендикулярна заданной плоскости изгиба образца, соединено со станиной. Второе зажимное приспособление закреплено на корпусе третьего шарнира, цапфа которого закреплена на корпусе второго шарнира. Ось второго шарнира перпендикулярна заданной плоскости изгиба образца и соединена с помощью тросовой системы с устройством для статического растяжения образца. Ось вращения третьего шарнира перпендикулярна оси вращения второго шарнира. Переменная изгибающая нагрузка создается вибровозбудителем, установленным на корпусе второго шарнира. На корпусе третьего шарнира перпендикулярно его цапфе и плоскости изгиба образца закреплен рычаг с регулируемой массой на конце. Вследствие колебаний рычага с грузом образец нагружается переменным крутящим моментом. 5 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания элементов несущей системы вертолета балочного типа на усталость.

Известен стенд для определения усталостной прочности образцов лонжеронов вертолетов, принятый за прототип, в котором на одной стойке станины установлен первый шарнирный узел для крепления одного конца образца, а на другой стойке станины установлено устройство для статического осевого растяжения образца, включающее тросовую систему с блоками, один из которых соединен с корпусом второго шарнирного узла, к ступице которого крепится свободный конец образца. Второй блок тросовой системы связан с регулировочным винтом устройства для осевого растяжения образца. Оси обоих шарниров перпендикулярны заданной плоскости знакопеременного изгиба образца. На корпусе второго шарнирного узла установлен вибровозбудитель.

Недостаток стенда отсутствие возможности одновременного нагружения образца и крутящим моментом относительно его продольной оси. Известно, что в реальных условиях эксплуатации лопасти несущего и рулевого винтов вертолета, помимо изгиба, подвергаются еще и кручению.

Цель изобретения повышение точности испытаний путем приближения условий нагружения к эксплуатационным благодаря нагружению образца одновременно переменными изгибающим и крутящим моментами.

Предлагаемый стенд для динамических испытаний конструкций балочного типа воздушного винта летательного аппарата, содержащий станину, первое зажимное приспособление для консольного крепления одного конца образца, установленное на станине с помощью шарнира, ось которого перпендикулярна заданной плоскости изгиба образца, устройство для статического растяжения образца, второй шарнир, ось которого перпендикулярна заданной плоскости изгиба образца, а цапфа соединена с устройством для статического растяжения с помощью тросовой системы, второе зажимное приспособление, предназначенное для крепления свободного конца образца, и вибровозбудитель, установленный на корпусе второго шарнира, снабжен третьим шарниром, цапфа которого закреплена на корпусе второго шарнира перпендикулярно его цапфе, и рычагом с регулируемой массой на конце, закрепленным на корпусе третьего шарнира перпендикулярно его цапфе и перпендикулярно плоскости изгиба образца, а второе зажимное приспособление закреплено на корпусе третьего шарнира.

Введение в узел соединения свободного конца образца с тросовой системой устройства статического растяжения кроме поперечного шарнира третьего, осевого шарнира и размещение на его корпусе рычага с регулируемой массой на конце, смещенной относительно продольной оси образца, позволяет получить дополнительно нагружение его кручением. Величина крутящего момента при заданном возбуждении вибратора регулируется путем изменения величины регулируемой массы или смещением массы на рычаге относительно продольной оси образца.

На фиг.1 показан стенд, общий вид; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 вид А на фиг.1; на фиг.4 вид Б на фиг.3; на фиг.5 узел I на фиг.1.

Стенд для динамических испытаний конструкций балочного типа воздушного винта летательного аппарата содержит станину 1, на которой на неподвижной опоре 2 установлено с помощью шарнира 3 первое зажимное приспособление 4 для консольного крепления одного конца образца 5. Ось шарнира 3 перпендикулярна заданной плоскости изгиба образца. Второй шарнир 6, ось которого также перпендикулярна заданной плоскости изгиба образца, расположен со стороны свободного конца образца. На его корпусе 7 перпендикулярно его оси 8 закреплена цапфа 9 третьего шарнира 10. Корпус 11 третьего шарнира 10 жестко соединен с корпусом второго зажимного приспособления 12, в котором устанавливается свободный конец образца, и на нем установлен рычаг 13 с регулируемой массой 14 на конце. Рычаг расположен перпендикулярно цапфе 9 и перпендикулярно плоскости изгиба образца для закручивания образца относительно продольной оси. Устройство для статического растяжения образца включает винтовой фиксатор 15 величины статической осевой нагрузки, рычаг 16 и тросовую систему 17 с блоками 18, которая кинематически связывает рычаг 16 с осью 8 шарнира 6. На корпусе 7 шарнира 6 установлен вибровозбудитель 19, предназначенный для знакопеременного изгиба образца и кручения. Зажимное приспособление 4 представляет собой (фиг.5) клиновое приспособление, состоящее из корпуса 20, имеющего две противоположные скошенные поверхности, в контакт с которыми входят два клина 21, параллельные поверхности которых фиксируют образец в корпусе 20 при нагружении системы осевой статической нагрузкой.

Стенд работает следующим образом. После установки образца в зажимные приспособления 4 и 12 производится нагружение его статической нагрузкой с помощью рычага 16 и тросовой системы 17. Величина заданной статической нагрузки фиксируется винтовым фиксатором 15. Нагружение образца переменным изгибающим моментом осуществляется с помощью вибровозбудителя 19. Образец совершает колебания, форма которых показана на фиг.1 пунктирной линией. Рычаг 13 в месте его крепления к корпусу 11 третьего шарнира 10 имеет амплитуду колебания определенной величины, а свободный конец рычага будет совершать колебания с амплитудой несколько большей. При наличии на свободном конце рычага 13 регулируемой массы 14 амплитуда его возрастает по сравнению с амплитудой шарнира 10, вследствие чего корпус 11 шарнира 10 совершает колебательные движения вокруг продольной оси и нагружает образец крутящим моментом М_кр P ˙ L, где L плечо рычага 13, Р m ˙ g A ˙ f²/250 инерционная сила, создаваемая регулируемой массой 14 m, a f частота колебания.

Таким образом, наличие в конструкции стенда регулируемой массы, смещенной относительно продольной оси образца, позволяет при динамических испытаниях проводить одновременное нагружение образца переменным изгибающим и крутящим моментами с помощью одного вибровозбудителя. Благодаря приближению условий нагружения к эксплуатационным повышается точность испытаний, а в конечном счете надежность летательного аппарата.

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИЙ БАЛОЧНОГО ТИПА ВОЗДУШНОГО ВИНТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, содержащий станину, первое зажимное приспособление для консольного крепления одного конца образца, установленное на станине с помощью шарнира, ось которого перпендикулярна заданной плоскости изгиба образца, устройство для статического растяжения образца, второй шарнир, ось которого перпендикулярна заданной плоскости изгиба образца и соединена с устройством для растяжения с помощью тросовой системы, второе зажимное приспособление, предназначенное для крепления второго конца образца, и вибровозбудитель, установленный на корпусе второго шарнира, отличающийся тем, что он снабжен третьим шарниром, цапфа которого закреплена на корпусе второго шарнира перпендикулярно его цапфе, и рычагом с регулируемой массой на конце, закрепленным на корпусе третьего шарнира перпендикулярно его цапфе и перпендикулярно плоскости изгиба образца, а второе зажимное приспособление закреплено на корпусе третьего шарнира.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5