стенд для усталостных испытаний элементов

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ, преимущественно элементов воздушного винта летательного аппарата, содержащий станину с узлом шарнирного крепления одного конца испытуемого элемента и с узлом подвески свободного конца испытуемого элемента, силовозбудитель осевой нагрузки, связанный с узлом шарнирного крепления испытуемого элемента, и силовозбудитель изгибающего момента, связанный с узлом подвески свободного конца испытуемого элемента, отличающийся тем, что, с целью приближения условий испытаний к натурным, стенд снабжен рамой, закрепленной на станине шарнирно с помощью тяг, силовозбудитель осевой нагрузки выполнен пневматическим, снабжен грузом с регулируемой массой и установлен на раме, а узел подвески свободного конца испытуемого элемента связан со станиной с помощью тросовой системы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике и может быть применено при усталостных испытаниях элементов воздушного винта летательного аппарата (ЛА), преимущественно лонжеронов лопастей несущего и рулевого винтов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стенд для усталостных испытаний элементов, содержащий станину, установленные на ней силовозбудитель осевого нагружения, узел шарнирного крепления одного конца испытываемого элемента, узел подвески другого конца испытываемого элемента и силовозбудитель изгибающего момента.

Недостатком известного стенда является то, что он не обеспечивает исключение пульсации осевой нагрузки или создание пульсаций осевой нагрузки определенной величины, т.е. не обеспечивают приближение условий испытаний к натурным.

Целью изобретения является приближение условий испытаний к натурным.

Это достигается благодаря тому, что в стенде для усталостных испытаний элементов воздушного винта ЛА, преимущественно лонжеронов лопастей, содержащем станину, узел шарнирного крепления одного конца испытываемого лонжерона, узел тросовой подвески другого конца его, силовозбудитель осевой нагрузки, установленный последовательно с испытываемым лонжероном и связанный с узлом его шарнирного крепления, и силовозбудитель изгибающего момента, силовозбудитель осевой нагрузки выполнен пневматическим и установлен на станине подвижно с помощью шарнирных тяг, на которых установлен груз с регулируемой массой.

Исключение пульсации осевой нагрузки, вызванной деформацией вследствие воздействия изгибающего момента, достигается в случае использования пневматического силовозбудителя его установкой с помощью шарнирных тяг на подвижной раме.

Величина пульсаций растягивающей осевой нагрузки (или ее исключение) в соответствии с заданным эксплуатационным циклом испытаний достигается изменением величины регулируемой массы, установленной на подвижную раму.

Изобретение позволяет осуществлять все виды нагружения, обеспечивающие максимальное приближение к эксплуатационным режимам лопастей: нагружение статической центробежной силой, пульсирующей центробежной силой и изгибающим моментом.

При нагружении испытываемого изделия переменным изгибающим моментом шарнир, имеющий возможность перемещаться вдоль оси испытываемого изделия, совершает колебания с размахом l и удвоенной частотой. При этом величина пульсаций растягивающей нагрузки N определяется, в основном, жесткостью пневматического силовозбудителя С_п, которая значительно ниже жесткости испытываемого изделия и стенда С_и.с. и составляет N = С_п l, где С_п<< С_и.с. Одновременно вследствие колебания подвижного шарнира с размахом l вдоль оси испытываемого изделия возникает инерционная сила, направленная вдоль оси испытываемого изделия и равная Р = m g, где m - масса подвижного шарнира

g = - ускорение, где l/2 - амплитуда продольного колебания;

f - частота продольных колебаний.

В результате взаимодействия сил Р и N возникают колебания вдоль оси испытываемого изделия. Причем величины и направление силы Р зависит от частоты колебаний и величины регулируемой массы m.

Резонансная частота продольных колебаний определяется по формуле

f = 9,55f = 9,55 , где С = ЕА - жесткость

на растяжение, где Е - модуль упругости испытываемого изделия;

А - площадь поперечного сечения;

m - масса подвижного шарнира;

l - длина испытываемого изделия;

- коэффициент, зависящий от условий закрепления испытуемого изделия.

При испытаниях на частоте, не превышающей резонансную, направление силы Р будет совпадать с силой N.

При испытаниях на резонансной частоте сила Р близка к нулю или равна ему.

При частоте, превышающей резонансную, сила Р начинает действовать в противофазе с силой N, т.е. уменьшать величину пульсирующей растягивающей нагрузки, действующей на испытываемое изделие. Таким образом, манипулируя только величиной регулируемой массы при постоянных остальных величинах, можно создать в испытываемом изделии необходимую величину и направленные инерционной силы.

На фиг.1 изображен стенд, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Стенд состоит из станины 1, представляющей собой жесткую силовую конструкцию. С одной стороны на станине 1 закреплен неподвижный кронштейн 2, к которому через тендеры 3 и трос 4 крепятся два барабана 5 с шарнирами 6, в которые установлено зажимное приспособление 7 для крепления испытываемого изделия 8. Этот шарнир имеет возможность перемещаться в плоскости, перпендикулярной оси испытываемого изделия. К барабанам 5 прикреплена площадка 9, на которой установлен силовозбудитель изгибающего момента, выполненный в виде механического вибратора 10, приводимого во вращение электродвигателем (на фиг.1 условно не показан). Другой конец испытываемого изделия 8 через аналогичное зажимное приспособление 7, но подвижное вдоль оси испытываемого изделия, и шарниры 6 устанавливается в раме 11, связанной со станиной 1 посредством четырех попарно соединенных шарнирных тяг 12. На траверсах рамы 11 закреплены пневматические силовозбудители 13 осевой нагрузки, опирающиеся на кронштейны 14, закрепленные на станине 1. К торцевой части рамы 11 крепится груз 15 регулируемой массы.

Стенд работает следующим образом.

После установки испытываемого изделия 8 в зажимные приспособления 7 производится его центровка путем регулировки длины тросов 4 с помощью тендеров 3. В пневматических силовозбудителях 13 создается избыточное давление, величина которого определяется величиной статической растягивающей нагрузки испытываемого изделия 8. Правильность центровки и величина статической растягивающей нагрузки контролируется с помощью тензодатчиков, наклеенных в контрольном сечении испытываемого изделия 8.

Нагружение испытываемого изделия 8 знакопеременным изгибающим моментом осуществляется с помощью механического вибратора 10, установленного на подвижном в плоскости, перпендикулярной испытываемому изделию, зажимном приспособлении 7. Изгиб испытываемого изделия 8 вызывает уменьшение расстояния между зажимными приспособлениями 7, причем чем больше изгиб (прогиб), тем на большую величину изменяется расстояние между ними. Так как жесткость пневматического силовозбудителя 13 значительно меньше жесткости испытываемого изделия 8 и стенда, то изменение расстояния между зажимными приспособлениями 7 происходит в основном за счет деформации пневматического силовозбудителя 13, и величина пульсации растягивающей нагрузки определяется жесткостью пневматического силовозбудителя. Для получения необходимой величины пульсации осевой нагрузки на торцевую часть рамы 11 устанавливается необходимая масса 15, подбираемая в процессе настройки стенда.

Таким образом в сравнении со стендом, принятым за прототип, предлагаемая инструкция стенда значительно проще, не содержит сложных гидравлических агрегатов и электронного управления, не требует регулировки в процессе испытаний, а поэтому более надежна, но одновременно позволяет реализовывать нагружение испытываемого изделия теми же видами нагрузок, но более простыми средствами.