Устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов

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 опорный элемент для установки лопасти и весы, помещенные на столе. Опорный элемент выполнен в виде ложемента, шарнирно подвешенного боковыми стенками на кронштейне, соединенном с весами, причем боковые стенки ложемента прилегают к лопасти, установленной с опорой на ее носовую часть. 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. Техническим результатом является расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет компактной конструкции с малым весом. 10 з.п. ф-лы, 7 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: G01M 1/12, В64С 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 ложемента, шарнирно подвешенного боковыми стенками на кронштейне, соединенном с весами, причем боковые стенки ложемента прилегают к лопасти, установленной с опорой на ее носовую часть, 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) боковые стенки ложемента соединены в нижней части осями, на которых подвижно установлены ролики, профилированные под обводы носовой части лопасти, причем ролики расположены симметрично относительно оси шарниров подвески ложемента;

3) что весы выполнены в виде шарнирно установленного на стойках двухплечего рычага, грузоприемное плечо которого образовано кронштейном, а уравновешивающее плечо - соединенным с ним корпусом, в котором установлена подвижная гиря, перемещаемая с помощью ходового винта;

4) кронштейн выполнен с возможностью изменения длины грузоприемного плеча рычага при настройке на вес конкретного типа лопасти, а на конце корпуса уравновешивающего плеча рычага дополнительно установлен неподвижный противовес;

5) кронштейн состоит из основания, соединенного с двумя щеками, с возможностью их установки под заданным углом к основанию, причем верхняя часть каждой щеки оканчивается выступом;

6) стойки рычага шарнирно соединены со щеками кронштейна;

7) неподвижный противовес образован весом свинца, залитого в полость, выполненную в корпусе уравновешивающего плеча рычага, и весом свинцовой накладки, закрепленной на конце корпуса;

8) съемная панель выполнена с захватом, сопрягаемым с выступами, образованными на концах боковых стенок ложемента, и регулируемыми уравновешивающими грузами, а на верхней поверхности панели установлено опорное ребро, контактирующее с хвостовой частью лопасти, и закреплены линейки с началом отсчета от оси шарниров подвески ложемента;

9) шарниры ложемента и рычага весов выполнены шарикоподшипниковыми, при этом корпус подшипника изготовлен с цилиндрическим шипом, входящим в гнездо на сопрягаемой детали;

10) стол снабжен линейным пузырьковым уровнем, расположенным под углом к оси симметрии стола;

11) устройство оснащено съемным тарировочным приспособлением, включающим перекладину, выполненную с выемками, сопрягаемыми с роликами ложемента, и соединенную тросом по оси шарниров подвески ложемента с платформой для установки эталонного груза.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными 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 - вид по А на фиг.1, на фиг.3 - кронштейн опорного элемента, на фиг.4 - вид по Б на фиг.1 со съемной панелью, на фиг.5 - установка лопасти при горизонтальном положении хорды профиля, на фиг.6 - разрез по В-В на фиг.5, на фиг.7 - тарировочное приспособление.

Предлагаемое устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов содержит опорный элемент, образуемый ложементом 1, подвешенным на кронштейне 2 с помощью шарикоподшипниковых шарниров 3. При продольной балансировке в ложементе 1 расположена лопасть 4. На опорах 5, закрепленных на столе 6, с помощью шарниров 7 установлены рычажные весы в виде двухплечего рычага 8, грузоприемное плечо которого относительно оси шарниров 7 образует кронштейн 2, а уравновешивающее плечо - соединенный с кронштейном 2 корпус 9, в котором установлен ходовой винт 10 с маховичком 11. На ходовом винте 10 расположена подвижная гиря 12 с визуальным указателем в виде нониуса 13 и линейки 14. В корпусе 9 выполнена полость 15, заполненная свинцом, и установлена свинцовая накладка 16, составляющие неподвижный противовес. Стол 6 оснащен регулируемыми винтовыми ножками 17, опирающимися на станину 18, упором 19 и арретиром 20 (фиг.1). Кронштейн 2 состоит из основания 21 и закрепленных на нем двух щек 22, соединенных с опорами 5 шарнирами 7. Внутри ложемента 1 на осях 23, соединяющих его стенки, подвижно установлены ролики 24, профилированные под обводы носовой части лопасти (фиг.2). Щеки 22 выполнены с пятью крепежными отверстиями - центральным отверстием 25 и попарно симметричных ему двумя парами отверстий 26 и 27, через которые соединены с основанием 21 тремя болтами 28, проходящими через центральное отверстие 25 и одну из пар отверстий 26 или 27 (фиг.3). На столе 6 под углом к оси симметрии установлен линейный пузырьковый уровень 29. По оси шарниров 4 на выступах 30 боковых стенок ложемента 1 сверху нанесены риски 31. На корпусе 9 установлен ограничитель 32 поворота ложемента 1 (фиг.4). При поперечной балансировке на выступах 30 ложемента 1 с помощью захвата 33 закреплена съемная панель 34. Захват 33 имеет неподвижную губку 35, закрепленную на нижней поверхности панели 34 и подвижную зажимную губку 36, стягиваемые винтом 37 (фиг.5). На верхней плоскости панели 34 установлены опорное ребро 38 и линейки 39, а снизу установлен регулируемый уравновешивающий груз 40. По продольной оси панели 34 нанесена риска 41. Для обеспечения прочности при облегченной конструкции корпус 42 шарниров 3 и 7 выполнен с цилиндрическим шипом 43, входящим в отверстие 44 сопрягаемой детали (фиг.6). При градуировке весов устанавливается приспособление, состоящее из перекладины 45 с выемками 46, сопрягаемыми с роликами 25, и платформы 47, подвешенной тросом 48 к перекладине 45 (фиг.7).

Устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов работает следующим образом.

Для настройки устройства производится установка длины l грузоприемного плеча рычага 8. Для чего щеки 22 поворачиваются вокруг болта 28 центрального крепежного отверстия 26 до совпадения пары отверстий 27 или 28 на щеках 22 с резьбовыми отверстиями на основании 21 и закрепляются болтами 28 в одном из двух положений. После установки устройства на станину 18 с помощью винтовых ножек 17 и уровня 29 стол 6 выставляется в горизонтальное положение. Производится проверка тарировочной прямой. Для чего на ролики 24 устанавливается перекладина 45 выемками 46. При этом трос 48 с платформой 47 самоустанавливается по оси шарниров 3. Платформа 47 загружается тарировочным грузом В примерно равному весу лопасти 4. Перемещением подвижной гири 13 путем вращения ходового винта 10 маховичком 11, рычаг 8 уравновешиваются, и по нониусу 13 снимается расстояние h₁ на линейке 14. При показании h₁ нониуса 13 добавить к нагрузке В 2 кг и снова уравновесить систему, также перемещая подвижную гирю 12, и по нониусу 13 определить ее положение h₂. Затем подсчитать . Постоянная величина тарировочного груза В при начальном положении нониуса и тангенс угла наклона тарировочной прямой tgα определяют градуировочную прямую весов.

При определении продольной уравновешенности лопасти рычаг 8 стопорится арретиром 20, лопасть 4 устанавливается в ложемент 1 с упором носовой частью на ролики 24. Перемещением лопасти 4 вправо или влево по роликам 24 находится ее безразличное положение. Производится карандашом отметка положения центра тяжести лопасти 4 по риске 31 на ложементе 1, нанесенной по оси шарнира 3. Измеряется расстояние Х_ц.m. рулеткой. Рычаг 8 освобождается от стопора, и поворотом маховичка 11 находится уравновешенное положение рычага 8. Проверяется чувствительность весов путем подвески на законцовку лопасти 5 груза в 3-5 г, при котором конец лопасти должен опуститься. Упор 19 ограничивает амплитуду колебания рычага при уравновешивании. В момент равновесия положение гири 13 служит мерой измеряемого веса лопасти 4. Вес лопасти 4 в значительной степени уравновешен гирей 12, находящейся в начальном положении, и неподвижным противовесом, который составляют заливка свинца в полости 15 и свинцовая накладка 16, поэтому при взвешивании производится измерение неуравновешенной части веса лопасти 4, что повышает точность измерения. Положение h гири 12 определяется по нониусу 13 и линейке 14. Началом отсчета является величина h₁. После стопорения арретиром 20 снять лопасть 4. Подсчитываются вес лопасти Р=h tgα+В и расстояние центра тяжести до оси вращения несущего винта по выражению R_цm=r+Х_цm для каждой лопасти несущего винта.

При определении поперечной уравновешенности на застопоренном арретиром 20 рычаге 8, поворотом маховичка 11 гиря 12 переводится в правую сторону. На ложемент 1 устанавливается съемная панель 34, для чего выступы 30 ложемента 2 вставляются в захват 33 и фиксируются зажимными губками 35 и 36, которые стягиваются с помощью винта 37. Проверяется нейтральное положение панели 34. При необходимости уравновешивание панели осуществляется с помощью уравновешивающих грузов 40. Лопасть 4 кладется на панель 31 поперек оси установки при горизонтальном положении хорды профиля с опорой хвостовой частью на опорное ребро 38 так, чтобы центр тяжести ее по карандашной отметке совпадал с продольной осью панели 34 по риске 41. Надвигая лопасть 4 лобовой частью на линейки 39, находится уравновешенное ее состояние, контролируя, чтобы показания, как по левой линейке, так и по правой были одинаковыми. Ограничитель 32 поворота ложемента 1 предотвращает соскальзывание лопасти 5 с поверхности панели 34, ограничивая угол ее наклона. По линейкам 39 определяется положение к центра тяжести по хорде профиля лопасти 4 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 несущих винтов вертолета. Вес выполненной конструкции составляет шесть килограмм. Установка аттестована метрологической лабораторией Госстандарта и используется для балансировки лопастей несущих винтов со статическим моментом от 30 до 115 кГм.

1. Устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов, содержащее опорный элемент для установки лопасти, и весы, помещенные на столе, отличающееся тем, что опорный элемент выполнен в виде ложемента, шарнирно подвешенного боковыми стенками на кронштейне, соединенном с весами, причем боковые стенки ложемента прилегают к лопасти, установленной с опорой на ее носовую часть, 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. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковые стенки ложемента соединены в нижней части осями, на которых подвижно установлены ролики, профилированные под обводы носовой части лопасти, причем ролики расположены симметрично относительно оси шарниров подвески ложемента.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что весы выполнены в виде шарнирно установленного на стойках двухплечего рычага, грузоприемное плечо которого образовано кронштейном, а уравновешивающее плечо - соединенным с ним корпусом, в котором установлена подвижная гиря, перемещаемая с помощью ходового винта.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что кронштейн выполнен с возможностью изменения длины грузоприемного плеча рычага при настройке на вес конкретного типа лопасти, а на конце корпуса уравновешивающего плеча рычага дополнительно установлен неподвижный противовес.

5. Устройство по п.1, или 3, или 4, отличающееся тем, что кронштейн состоит из основания, соединенного с двумя щеками, с возможностью их установки под заданным углом к основанию, причем верхняя часть каждой щеки оканчивается выступом.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что стойки рычага шарнирно соединены со щеками кронштейна.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что неподвижный противовес образован весом свинца, залитого в полость, выполненную в корпусе уравновешивающего плеча рычага, и весом свинцовой накладки, закрепленной на конце корпуса.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что съемная панель выполнена с захватом, сопрягаемым с выступами, образованными на концах боковых стенок ложемента, и регулируемыми уравновешивающими грузами, а на верхней поверхности панели установлено опорное ребро, контактирующее с хвостовой частью лопасти, и закреплены линейки с началом отсчета от оси шарниров подвески ложемента.

9. Устройство по п.1 или 3, отличающееся тем, что шарниры ложемента и рычага весов выполнены шарикоподшипниковыми, при этом корпус подшипника изготовлен с цилиндрическим шипом, входящим в гнездо на сопрягаемой детали.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стол снабжен линейным пузырьковым уровнем, расположенным под углом к оси симметрии стола.

11. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что устройство оснащено съемным тарировочным приспособлением, включающим перекладину, выполненную с выемками, сопрягаемыми с роликами ложемента, и соединенную тросом по оси шарниров подвески ложемента с платформой для установки эталонного груза.