Устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов
Владельцы патента RU 2292021:
Открытое акционерное общество "Казанский вертолетный завод" (RU)
Изобретение относится к области измерений, в частности к проверке статической балансировки конструкций, и может быть использовано для балансировки несущих и рулевых винтов вертолетов. Устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов содержит U-образный ложемент, подвешенный боковыми стенками на стойке с помощью призменных пар, причем боковые стенки ложемента прилегают к лопасти, установленной с опорой на ее носовую часть, а на весы лопасть со смещенным относительно призменных пар центром тяжести опирается концевой частью, при этом ложемент выполнен с возможностью сопряжения со съемной панелью, являющейся опорой лопасти при горизонтальном положении хорды профиля, образуя комплексную оснастку для определения продольной и поперечной уравновешенности лопасти. В стойке на эксцентриковых осях установлены ролики, профилированные под обводы носовой части лопасти. Весы выполнены в виде установленного на призменной опоре двухплечего рычага, на грузоприемном плече которого на призменной паре расположена подвеска для опоры концевой части лопасти, а на уравновешивающем плече - подвижная гиря, перемещаемая с помощью ходового винта. Техническим результатом является расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет компактной конструкции с малым весом. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области измерений, в частности к проверке статической балансировки конструкций, и может быть использовано для балансировки несущих и рулевых винтов вертолетов.
Известно устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов, которое предназначено как для поперечной, так и продольной балансировки вертолетных лопастей и включает в себя станину, на которой расположены столы, служащие опорой для отдельных весов, расположенных вблизи четырех углов лопасти. Каждые весы снабжены точкой опоры лопасти. На весах установлены опорные элементы, причем верхняя поверхность каждого из опорных элементов точно профилирована под обводы тех частей поверхности лопасти, которыми лопасть опирается на соответствующие опорные элементы. В области задней кромки лопасти выполнены базовые отверстия под установочные шпильки, которые либо вставляются в ответные базовые отверстия в опорных элементах, либо прилегают к боковым поверхностям опорных элементов для обеспечения правильного монтажа на устройстве для статической балансировки (Патент RU №2138790 С1. Устройство и способ для статической балансировки лопастей винтов вертолетов. - МКИ: G 01 M 1/12, В 64 С 27/00. - Дата публикации: 1999.09.27). Данное устройство принято за прототип.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, ее громоздкость и большой вес, необходимость точного ориентирования лопасти на установке для статической балансировки, трудность использования в условиях эксплуатации вертолета.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение эксплуатационных возможностей устройства для статической балансировки лопастей за счет компактной конструкции с малым весом.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является высокая мобильность установки за счет малого веса и габаритов, возможность применения для перебалансировки несущих винтов в условиях эксплуатации вертолета, что снижает эксплуатационные расходы.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для статической балансировки лопастей винтов вертолетов, содержащем опорный элемент для установки лопасти, весы, помещенные на столе, согласно предложенному техническому решению:
1) опорный элемент выполнен в виде U-образного ложемента, подвешенного боковыми стенками на стойке с помощью призменных пар, причем боковые стенки ложемента прилегают к лопасти, установленной с опорой на ее носовую часть, а на весы лопасть со смещенным относительно призменных пар центром тяжести опирается концевой частью, при этом ложемент выполнен с возможностью сопряжения со съемной панелью, являющейся опорой лопасти при горизонтальном положении хорды профиля, образуя комплексную оснастку для определения продольной и поперечной уравновешенности лопасти;
2) в стойке на эксцентриковых осях установлены ролики, профилированные под обводы носовой части лопасти;
3) весы выполнены в виде расположенного на призменной опоре двухплечего рычага, на грузоприемное плечо которого концевой частью опирается лопасть, а на уравновешивающем плече установлена перемещаемая с помощью ходового винта гиря, начальное положение которой уравновешивает часть измеряемого веса;
4) на конце грузоприемного плеча весов с помощью призменной пары установлена подвеска для опоры концевой части лопасти;
5) подвеска выполнена в виде рамки, снабженной призменными ножами, установленными вверху и внизу проема рамки, причем наружная сторона рамки, противоположная призменному ножу, с одной стороны образует ножевую поверхность, а с другой - поверхность, профилированную по контуру носовой части лопасти, при этом в рамке выполнено отверстие для подвески градуировочного груза;
6) съемная панель снабжена штифтами, которые сопрягаются с отверстиями, выполненными в боковых стенках ложемента симметрично оси призменных пар, и регулируемыми уравновешивающими грузами, а на верхней поверхности панели закреплены опорное ребро для хвостовой части лопасти и линейки с началом отсчета от оси призменных пар.
Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна".
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".
На фиг.1 изображен общий вид устройства для статической балансировки лопастей винтов вертолетов, на фиг.2 - место А на фиг.1, на фиг.3 - ложемент со съемной панелью.
Предлагаемое устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов содержит опорный элемент, образуемый ложементом 1, подвешенным на стойке 2 с помощью призменных пар 3. В стойке 2 с регулируемыми винтовыми ножками 4, опирающимися на станину 5, на эксцентриковых осях 6, соединенных с рукоятками 7, установлены ролики 8. При продольной балансировке в ложементе 1 расположена лопасть 9, имеющая законцовку 10. На тумбе 11 установлен стол 12 с закрепленной на нем призменной опорой 13, на которой установлен рычаг 14. На уравновешивающем плече рычага 14 смонтирован ходовой винт 15 с маховичком 16. На ходовом винте 15 расположена подвижная гиря 17 с визуальным указателем в виде нониуса 18 и линейки 19. Стол 11 оснащен регулируемьми винтовыми ножками 20. Под конец уравновешивающего плеча рычага 14 устанавливается передвижной упор 21, а сверху под лопастью - съемный шаблон 22. (фиг.1). На конце грузоприемного плеча рычага 14 на призменной паре 23 установлена подвеска 24. Подвеска 24 выполнена в виде рамки, в проеме которой сверху и снизу установлены призмы 25, а противоположно им наружные стороны рамки с одной стороны имеют ножевую поверхность 26, а с другой стороны - опорную поверхность 27, профилированную по контуру носовой части лопасти 9. В подвеске 24 выполнено отверстие 28 для установки приспособления с градуировочным грузом (фиг.2). При поперечной балансировке на ложементе 1 установлена съемная панель 29, штифты 30 которой сопрягаются с отверстиями 31 боковых стенок ложемента 1. На верхней плоскости панели 29 закреплены опорное ребро 32 и линейки 33, а снизу установлен регулируемый уравновешивающий груз 34. По продольной оси панели 29 нанесена риска 35 (фиг.3).
Устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов работает следующим образом.
На станину 5 устанавливается стойка 2 с ложементом 1, подвешенным на призменных парах 3, а на расстоянии от нее на отдельной тумбе 11 - стол 12 с призменной опорой 13. Стойка 5 и стол 12 с помощью регулируемых винтовых ножек 4 и 20 выравниваются по горизонтали. Лопасть 9 плавно опускается на ложемент 2 носовой частью вниз. Рукоятками 7 ролики 8 при помощи эксцентриковых осей 6 поднимаются, и лопасть 9 по роликам 8 перемещается в сторону своего центра тяжести (Ц.Т.). При совпадении центра тяжести с острием ножа призменной пары 3 лопасть 9 находится в горизонтальном положении и колеблется в безразличном состоянии. В этом положении лопасти 9 ролики 8 опускаются и остро отточенным карандашом на лопасти 9 делается отметка положения центра тяжести. С помощью рулетки измеряется расстояние х от линии центров отверстий в наконечнике лопасти до острия ножа призменной пары 3 стойки 2. Затем при помощи рулетки отмеряется расстояние L от линии центров отверстий в наконечнике лопасти 9 и делается карандашная отметка на лопасти 9. Расстояние L - постоянная величина для данного типа лопасти, выбираемая близкой к расстоянию до обреза законцовки 10 (конец лонжерона). Через сделанную отметку проводится линия параллельно обрезу законцовки 10 лопасти 9. Масса лопасти 9 оценивается взвешиванием конца лопасти при смещении ее центра тяжести относительно острия ножа призменной пары 3 на расстояние е. Для чего с помощью линейки на расстоянии е от острия ножа призменной пары 3 делается карандашом отметка на лопасти 9. Рукоятками 7 ролики 8 приподнимают лопасть 9 над ложементом 1, и лопасть 9 перемещается влево до совпадения отметки с острием ножа призменной пары 3, и ролики 8 опускаются. Рычаг 14 устанавливается на призменную опору 13 стола 12, а на призму конца грузоприемного плеча рычага 14 устанавливается на нож 25 подвеска 24 ножевой наружной поверхностью 27 вверх. Конец лопасти 9 приподнимается и кладется на острую кромку ножевой поверхности 27 карандашной отметкой расстояния L. Под конец уравновешивающего плеча рычага 14 подставляется упор 21 и регулируется так, чтобы рычаг 14 был параллелен передней кромке лопасти, для чего на рычаг 14 устанавливается шаблон 22, с упором слева в подвеску 24. Верхняя кромка шаблона 22 должна быть параллельна лопасти 9. Гиря 17 смещается вправо. Вес конца лопасти 9 в значительной степени уравновешен гирей 17, находящейся в начальном положении, поэтому при взвешивании производится измерение только неуравновешенной части веса конца лопасти 9, что повышает точность измерения. Вращением маховичка 16 гиря 17 перемещается влево до безразличного состояния рычага 14, когда ±j оборота маховичка 16 вызывает отход рычага 14 от упора 21. В этом положении рычага 14 снимается показание h нониуса 18 на линейке 19 и по градуировочной прямой определяется вес Рк конца лопасти 9: Рк=htgα+С, где
Рк - вес конца лопасти при смещении центра тяжести лопасти на величину е, h - показания нониуса; tgα - градуировочный коэффициент весов; С - постоянная величина, определенная при градуировке весов. Вес лопасти .
Расчет продольного статического момента лопасти ведется по формулам:
Рцт - расстояние центра тяжести лопасти до оси вращения несущего винта;
Rцт=r+x,
r - расстояние от оси вращения втулки НВ до оси отверстий в проушине крепления лопасти.
Для градуировки весов подвеска 24 устанавливается опорной поверхностью 27 в верхнем положении и на нее кладутся разновесы, а в отверстии 28 крепится приспособление для установки градуировочного груза. (Опорная поверхность 27 используется также для установки конца лопасти 9 при измерении углов крутки.)
При определении поперечной уравновешенности на ложемент 1 устанавливается съемная панель 29, для чего штифты 30 ложемента 1 вставляются в отверстия 31. Проверяется нейтральное положение панели 29. При необходимости уравновешивание панели 29 с ложементом 1 осуществляется с помощью уравновешивающих грузов 34. Лопасть 9 кладется на панель 29 поперек оси ложемента 1 при горизонтальном положении хорды профиля с опорой хвостовой частью на опорное ребро 32 так, чтобы центр тяжести ее по карандашной отметке совпадал с продольной осью панели 29 по риске 35. Надвигая лопасть 9 лобовой частью на линейки 33, находится уравновешенное ее состояние, контролируя, чтобы показания по обеим линейкам были одинаковыми. По линейкам 33 определяется расстояние к, определяющее положение центра тяжести по хорде профиля лопасти 9, и подсчитывается % центровки хорды как отношение измеренного положения к номинальному.
По данному техническому решению разработана конструкторская документация, изготовлены опытные образцы устройства для статической балансировки лопастей винтов вертолета. Вес выполненной конструкции составляет шестнадцать килограмм. Установка аттестована метрологической лабораторией Госстандарта и используется для балансировки лопастей несущих винтов со статическим моментом до 750 кГм.
1. Устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов, содержащее опорный элемент для установки лопасти, весы, размещенные на столе, отличающееся тем, что опорный элемент выполнен в виде U-образного ложемента, подвешенного боковыми стенками на стойке с помощью призменных пар, причем боковые стенки ложемента прилегают к лопасти, установленной с опорой на ее носовую часть, а весы, содержащие гирю, уравновешиваемую с помощью маховичка, при взвешивании производят измерение только неуравновешенной части веса конца лопасти, причем лопасть со смещенным относительно призменных пар центром тяжести опирается концевой частью на весы, а ложемент выполнен с возможностью сопряжения со съемной панелью, являющейся опорой лопасти при горизонтальном расположении хорды профиля, образуя комплексную оснастку для определения продольной и поперечной уравновешенности лопасти.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в стойке на эксцентриковых осях установлены ролики, профилированные под обводы носовой части лопасти.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что весы выполнены в виде расположенного на призменной опоре двухплечего рычага, на грузоприемное плечо которого концевой частью опирается лопасть, а на уравновешивающем плече установлена перемещаемая с помощью ходового винта гиря, начальное положение которой уравновешивает часть измеряемого веса.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что съемная панель снабжена штифтами, которые сопрягаются с отверстиями, выполненными в боковых стенках ложемента симметрично оси призменных пар, и регулируемыми уравновешивающими грузами, а на верхней поверхности закреплены опорное ребро для хвостовой части лопасти и линейки с началом отсчета от оси призменных пар.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на конце грузоприемного плеча весов с помощью призменной пары установлена подвеска для опоры концевой части лопасти.
6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что подвеска выполнена в виде рамки, снабженной призменными ножами, установленными вверху и внизу проема рамки, причем наружная сторона рамки, противоположная призменному ножу, с одной стороны образует ножевую поверхность, а с другой - поверхность, профилированную по контуру носовой части лопасти, при этом в рамке выполнено отверстие для подвески градуировочного груза.
