Всесоюзная iпатейтно-т?}(ни«ес^{д,я1toilbjlhc.)^ f-ka

 

О П И С А Н И Е 359564

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 24.VI!1.1970 (№ 1470823/40-23) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21.XI.1972. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 4.1.1973

М. Кл. б Olm 5/00

Комитет по аелам изобретении и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 620.178.4(088.8) Авторы изобретения

А. Ф. Кулик, Н. В, Баранов, В. П. Хлопов и В. Г. Ободзинским

ВСЕСОЮЗНАЯ

ПИБП18-ПМВЩДЫ4.

Заявитель

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

САМОЛЕТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА УСТАЛОСТЬ

Изобретение относится к авиационной промышленности и может применяться в автоматизированных установках для натурных усталостных испытаний самолетных:конструкций.

Усталостные испытания проводятся для определения некоторых прочностных характеристик. Экспериментальная методика получения характеристик требует проведения натурных испытаний по многоступенчатой программе силонагружения конструкции. Программа исnbITBHHH составляется по данным летного эксперимента с учетом силонагружен ия элементов конструкции в реальных эксплуатационных условиях.

Известно автоматическое устройство для усталостных испытаний самолетных конструкций, содержащее программное устройство, управляющее работой задающего устройства, устройство исполнительных механизмов, нагружающее испытуемую конструкцию, датчики обратной связи, следящую систему обработки сигналов обратной связи и устройство аварийной защиты.

Цель изобретения — повышение чувствительности и надежности в работе. Это достигается тем, что задающее устройство выполнено в виде контактных пар, замыкаемых контактом следящей системы, в цепи ключей, переключающих исполнительный механизм на нагрузку или разгрузку. Для предотвращения неусталостного разрушения конструкции датчики обратной связи установлены в контрольных точках и соединены со следящей системой через контакты коммутатора. С целью повы5 шения верхнего предела частоты нагружения конструкции, в гидравлическую схему введены гидроаккумулятор и электроуправляемые гидрораспределители, подключающие аккумулятор от рабочей полости силовозбудителя к

10 напорной магистрали. Для повышения надежности работы аварийной защиты путем контроля ее готовности, в нем установлены имитаторы аварии в виде кнопок, включенных в цепь управления ключей схемы аварийной за15 щиты.

На фиг. 1 изображена предлагаемая блоксхема устройства для программного управления силонагружением прои усталостных испытаниях самолетных конструкций; на фиг. 2—

20 то же, принципиальная схема.

Устройство состоит из основных функционально связанных между собой блоков: задающего устройства 1, датчика 2 обратной свя25 зи, сравнивающего устройства 8, усилительного устройства 4, устройства исполнительных механизмов 5, объекта б испытания, программного устройства 7, системы 8 аварийной защиты и сигнализации, блока 9 включения—

30 выключения автомата, блока 10 электрическо359564

20 го питания и блока 11 гидравлического питания.

Задающее устройство представляет собой набор путевых контактов 12, 18 и 14, связанных с ползунком балансирующего реохорда

15, автокомпенсатора 16 и его исполнительным механизмом 17.

Датчик состоит из тензометров 18 — 21 сопротивления, попарно включенных,по схеме полумоста, причем каждый из полумостов наклеен на конструкции в различных контрольных точках.

Использование переключаемых пар тензодатчиков дает четкую картину нагружения конструкции и позволяет своевременно получить данные о более слабом сечении без доведения до неусталостного разрушения конструкции. Пока сечения испытуемой конструкции работают в области упругих деформаций, переключение. тензодатчиков не сказывается на .работе устройства и на диаграммной ленте автокомпенсатора циклические нагрузки про писываются одной скоростью. При переходе в область неупругих деформаций какого-либо сечения о достижении заданного уровня нагружения сигнал получают раньше и, следовательно, скорость записи нагружения на диаграммной ленте изменяется в сторону увеличения. Тензометры 19:и 21 — активные, тензометры сопротивления 18 и 20 — компенсационные. Последние предназначены для исключения температурных и других погрешностей.

Устройство 8 управляет работой устройства 4 и предлагает использование известных автокомпенсаторов, например, типа промышленных образцов ДСР, МСР и др., доработанных введением дополнительного каскада предусилителя и RC цепью фазовой балансировки, кото рые обеспечивают нормальную работу компенсатора от тензометров сопротивления.

Вследствие того, что при одном и том же силонагружении конструкции тензометры 19 и 21 получают разные деформации и соответственно приращение сопротивлений, последовательно с плечом балансирующего реохорда 15 вводятся переменные резисторы 22 и 28, назначение которых сводится к корректировке этой разницы, т. е. положение движка реохорда 15 при определенной нагрузке конструкции не должно зависеть от подключения того или иного полумоста при прочих равных условиях.

Устройство 4 -управляет механизмом 5. Оно собрано на. тиристорных ключах 24 и 25 и предназначено для получения управляющего сигнала требуемой мощности.

Устройство исполнительных механизмов 5 включает в себя электроуправляемые гидрораспределители,26, 27 и 28 и гидравлический силовозбудитель 29.

Устройство 7 управляет, датчиком 2 и устройством 1 и состоит из электромеханического счетчика количества циклов нагружений конструкц ии, устройства программного набора количеств циклов на каждой ступени, для чего используются известные многоценные реле

4 времени, командоаппараты типа КЭП-12У и датчики 80 циклов, выдающие сигнал после каждого цикла нагружения. Коммутатор 81 для селекции каждого четного и нечетного цикла нагружен ия представляет собой шаговый искатель, работающий от датчика циклов.

Коммутатор поочередно подключает к автокомпенсатору 16 полумосты из тензометров .сопротивлений соответственно 18, 19 или 20, 21. Тензометры сопротивления подключаются к компенсатору через контакты 82, 88 и 84, 85 коммутатора 81.

Автоматическое переключение системы нагружения с одного уровня на другой осуществляется через контакты 86, 27 устройства 7 после отработки необходимого числа циклов напружений. В процессе испытания конструкции коммутатор 81 своим контактом 88 поочередно переключает резисторы 22, 28, Система 8 аварийной защиты и сигнализации воздействуют на схему управления и предусматр ивает предохранение конструкции на случай нарушения режима нагружения, недопустимого колебания питающих напряжений гидравлического или электрического источников.

Схема ава рийной защиты состоит из полупроводниковых ключей на тир исторах 89, 40 и

41, датчика 42 аварии на случай разрушения конструкции, датчика 48 на случай падения давления в гидромагистрали и датчика 44 на случай падения напряжения в электросети.

Схема предусматр ивает контроль готовности авар|ийной защиты. Кнопки 45 — 48 кратковременно коммутируют свои цепи и возв ращаются в исходное положение.

Для различения вида аварийной ситуации предусмотрена световая сигнализация на лампах 49 — 51 и звуковая на сирене 52. Последняя включается ключом на тир исторе 58 в случае срабатывания любого из датчиков аварии.

Блок 9 включения — выключения управляет энергопитанием остальных блоков и состоит из полупроводникового ключа на тиристоре 54 и кнопок 55 — 57.

Связь между испытуемой конструкцией— объект испытания б — и устройством исполнительных механизмов осуществляется через рычажно-лямочную систему 58. Блок 10 содержит гидронасос 59 и аккумулятор 60 гидросмеси.

Предлагаемое устройство для своего Бормального функционирования требует предварительной подготовки, которая заключается в следующем. Положением контакта 18, связанного с осью ползунка реохорда 15, устанавливается первый уровень нагружения (по графику фиг. 2 это уровень Н ), положением контакта 14 устанавливается второй уровень нагружен ия (по графику фиг. 2 это уровень Н ), В устройстве 7 (командоаппарата) набирается необходимое число циклов нагружения на .певвой степени Ll,< и второй Ц .

359564

Первым этапом в процессе запуска устройства является включение с проверкой готовности аварийной защиты к работе. Для этого кратковременно нажимается и отпускается кнопка

5б. Механически сблокированные кнопочки 55, 5

5б, 45, 4б и 47 кратковременно коммутируют сво и цепи и возвращаются в исходное положение. Снятие отрицательного потенциала кнопкой 55 приводит к включению ти ристоров 54, 89, 40, 41 и 58. 10

Включение тиристора 54 обеспечивает подачу питания к схеме аварийной защиты н сигнализации, о.д.нако à втомат не включится, т. е. ни один из ключей на тиристорах 24 и 25 не может быть включен и испытуемая конструк- 15 ция не нагрузится. Это происходит в силу того, что тиристор 58 через конденсатор снимает отрицательный потенциал с катодов тиристоров 24 и 25. В результате выполнения первого этапа сработают аварийные защиты 20 и включится звуковая и световая сигнализация, Кратковременным нажатием кнопки 57 устройство выключится.

При готовности системы аварийной защиты к работе кнопкой 48 схема защиты кратковре- 25 менно отключается, а кнопкой 5б пуска включается автомат. Кнопка 55 снимает отрицательный потенциал с управляющего электрода ключа и через резистор положительным потенциалом отпирает тиристор 54, подклю- З0 чая, таким образом, электр ическое питание к элементам электрогидравлической схемы автомата. Через контакт 12 включается тиристорный ключ 25. Через насос 59 и гидрораспределитель 28 гидросмесь подается в полость 35 силовозбудителя 29. Последний через рычажно-лямочную систему 58 начинает нагружать объект испытания. Нагружение конструкция влечет за собой деформацию тензометров 18 и 19, которые не в четный цикл через контак- 40 ты 82 и 88 коммутатора 81 подключены к компенсатору. При этом схема сравнения компенсатора 15 отстраивается резистором 28 на соответствие полученной нагрузки и положения задающего контакта 18. 45

Сигнал разбаланса от тензодатчиков и балансирующего реохорда, включенных по мостовой схеме сравнения, поступает на схему автокомпенсатора lб, который усиливает этот сигнал и включает исполнительный электро- 50 механизм в cTotpoHjj компенсации разбаланса, перемещая при этом ползунок реохорда 15 и связанные с ним контактные пары. При нагружении конструкции до установленного первого уровня Н, контакты 18 включают тиристор 24 55 и через него гидрораспределители 2б и 27. Одновременно через связующую емкость включают тиристор 25, который переключает силовозбудитель на разгрузку. Гидрораспределитель 27 отключает аккумулятор бО от рабочей 60 полости силовозбудителя 29. Гидрораспределитель 2б подключает гидронасос к аккумулятору. Такое включение соответствует циклу разгрузки. Одновременно с завершением нагрузки замыкаются датчики 80 циклов, вклю- 65 чая счетчик числа циклов и коммутатор 81, который подключает к автокомпенсатору 1б сле-дующий полумост тензометров 20 и 21 контак- тами 84 и 85 и размыкает контакты 82 и 84, При этом перекидным контактом 88 расшунтируется резистор 28.

Разгрузка объекта б испытания происходит до тех пор, пока не замкнутся контакты 12, включится тиристор 25, выключится тиристор

24, переключая гидрораспределитель 28 на нагрузку силовозбудителя 29. В этот цикл к нагружающей полости силовозбудителя подключается и гидроаккумулятор бО, увеличивай тем самым секундный расход гидросмеси;После отработки количества циклов, равного

Цi, устройство 7 размыкает контакт 87 и замыкает контакт 8б, Дальнейший процесс нагружения происходит аналогичным образом, но управляющими на последующем этапе испытаний будут кон- такты 12 и 14, обеспечивающие поддержание нагрузки уровня Н (см. график фиг. 2) .

После наработки требуемого числа циклов нагружения, равных Ц> по графику, система нагружения автоматически переведется на уровень нагружения, равный Н .

Такой процесс нагружения конструкции происходит до ее усталостного разрушения.

Однако в процессе испытаний конструкция может быть разрушена по причине неусталостного характера, например, вследствие. повыше-. ния давления в гидромагистрали, увеличения амплитуды нагрузки, повышения питающего электрического питания и т. д.

Для предохранения дорогостоящей конструкции от разрушения неусталостного характера в автомате предусмотрена аварийная защита со световой и звуковой сигнализацией.

В случае превышения деформации конструкции, защита должна срабатывать при сигнале датчика 42, выполненного в виде токопроводящей проволоки, наклеенной на конструкцию.

В случае превышения напряжения питания при повышении потенциала — на выходе потенциометрического датчика 48, а в случае выхода из строя системы гидравлического питания — при срабатывании фотоэлектрического датчика 44 контролирующего, например, уровень масла с насосной станции, Датчики 42 — 44 управляют соответственно ключами на тиристорах 89 41.

В режиме нормального нагружения конструкции тиристоры 89 — 41 заперты отрицательными потенциалами (схема защиты взведена).

В случае срабатывания датчиков аварии, соответствующий тиристор отпирается положительным потенциалом на управляющем электроде и в дальнейшем даже при восстановлении положения датчика аварий остается во включенном состоянии.

Срабатывание любого из ключей на тиристорах 89 41 ведет к срабатыванию ключа на тиристоре 58, а также включению одной из соответствующих лампочек 49 — 51 и звуковой сирены 52. Сирена — акустически, а лампы в и359564 вуально привлекают внимание дежурного оператора. Одновременно с этим тиристор 53 переключает электроуправляемые распределители 27 и 28 на разгрузку посредством переключения тиристоров 24, 25.

В качестве примера практической реализации автоматического устройства, согласно изобретению, была представлена схема на два уровня нагружения с защитой по трем видам аварийной ситуации. Путем увеличения числа ключей и применения датчиков для случая других видов аварии, например, ударов, тряски, вибрации, скорости, рассинхронизации можно выполнить автоматическое устройство на требуемое количество ступеней нагружения с соответствующей аварийной защитой.

В случае, когда испытания не требуют повышения частоты нагружения в период разгрузки, автомат может переключать нагнетающую магистраль на другой объект испытания, расширяя тем самым возможности автоматического устройства.

Предмет изобретения

1. Автоматическое устройство для испытаний самолетных конструкций на усталость содержащее программное устройство, управляющее работой задающего устройства, устройство исполнительных механизмов, нагружающее испытуемую конструкцию, датчики обратной связи, следящую систему обработки сигналов обратной связи, устройство аварийной защиты, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности в работе, 5 задающее устройство выполнено в виде контактных пар, замыкаемых контактом следящей системы, в цепи ключей, переключающих исполн ительный механизм на нагрузку или разгрузку.

10 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью предотвращения неусталостного разрушения конструкции, датчики обратной связи установлены в контрольных точках и соединены со следящей системой через кон15 такты коммутатора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения верхнего предела частоты нагружения конструкции, в гидравлическую схему введены гидроаккумулятор и

20 электроуправляемые гидро распределители, подключающие аккумулятор к рабочей полости силовозбудителя при цикле нагрузки, а в период разгрузки переключающие аккумулятор от рабочей полости силовозбудителя к на25 порной магистрали.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы аварийной защиты путем контроля ее готовности, в нем установлены имитаторы аварии

ЗО в виде кнопок, включенных в цепь управления ключей схемы аварийной защиты.

359564

Составитель В. Кислицын

Техред Т. Миронова

Редактор Н. Воликова

Корректор Е. Талалаева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 4233/2 Изд. № 1746 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4)5