Всесоюзная iпатейтно-т(ни«есд, я1toilbjlhc. ) f-ka

О П И С А Н И Е 359564ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 24.Ч 111.1970 ( 1470823/4с присоединением заявки1 пт 5/ Комитет по аелам зобретении и открытий при Совете Министров СССРПриоритетОпубликовано 21,Х.1972. Бюллетень35Дата опубликования описания 4,1.1973 УДК 620,178,4(088 Авторыизобретени ф. Кулик, Н, В, Баранов, В. П. Хлопов и В, Г, Ободзинск ВСЕСОЮЗН аявител ЮБПКйВЦПЫа АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВ САМОЛ ЕТНЫХ КОНСТРУКЦИ ЛЯ ИСПЫТАНИ А УСТАЛОСТЬ Устр нально ющего 25 зи, сра го уст механ много щиты 30 выклюоиство состо связанных м устройства 1 внивающего у ройства 4, ус измов 5 объек устройства 7. и сигнализаци чения автоматит из основных функциоежду собой блоков: зада- датчика 2 обратной свястройства 3, усилительноройства исполнительных та б испытания, програмсистемы 8 аварийной заи, блока 9 включения - а, блока 10 электрическоИзобретение относится к авиационной про. мышленности 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 конспрукции, Программа испытаний составляется по данным летного эксперимента с учетом силонагружения 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 повы шения верхнего предела частоты нагруженияконструкции, 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 за 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.50 55 60 65 го почитания и блока 11 гидравлического питания,Задающее устройство представляет собой набор путевых контактов 12, 13 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 прописываются 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 3 управляет работой устройства 4 и предлагает использование известных автокомпенсаторов, например, типа промышленных образцов ДСР, МСР и др., доработанных введением дополнительного каскада предусилителя и ЯС цепью фазовой балансировки, которые 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 сплечом балансирующего реохорда 15 вводятся переменные резисторы 22 и 23, назначение которых сводится к корректировке этой разницы, т. е. положение движка реохорда 15 прои 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 гидро- распределители 26, 27 и 28 и гидравлический силовозбудитель 29.Устройство 7 управляет, датчиком 2 и устройством 1 и состоит из электромеханического счетчика количества циклов нагружений конструкции, устройства программного набора количеств циклов на каждой ступени, для чего используются известные многоценные реле 5 10 15 20 25 30 35 40 45 4времени, командоаппараты типа КЭПУ и датчики 30 циклов, выдающие сигнал после каждого цикла нагружения. Коммутатор 31 для селекции каждого четного и нечетного цикла нагружения 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 32, 33 и 34, 35 коммутатора 31.Автоматическое переключение системы нагружения с одного уровня на другой осуществляется через контакты 36, 27 устройства 7 после отработки необходимого числа циклов напружений. В процессе испытания конструкции коммутатор 31 своим контактом 38 поочередно переключает резисторы 22, 23,Система 8 аварийной защиты и сигнализации воздействуют на схему управления и предусматривает предохранение конструкции на случай нарушения режима нагружения, недопустимого колебания питающих напряжений гидравлического или электрического источников.Схема аварийной защиты состоит из полупроводниковых ключей на тиристорах 39, 40 и 41, датчика 42 аварии на случай разрушения конструкции, датчика 43 на случай падения давления в гидромагистрали и датчика 44 на случай падения напряжения в электросети, Схема предусматривает контроль готовности аварийной защиты. Кнопки 45 - 48 кратковременно коммутируют свои цепи и возвращаются в исходное положение.Для различения вида аварийной ситуации предусмотрена световая сигнализация на лампах 49 - 51 и звуковая на сирене 52. Последняя включается ключом на тиристоре 53 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 6 - и устройством исполнительных механизмов осуществляется через рычажно-лямочную систему 58. Блок 10 со. держит гидронасос 59 и аккумулятор 60 гидросмеси,Предлагаемое устройство для своего Бор. мального функционирования требует предва. рительной подготовки, которая заключается в следующем. Положением контакта 13, связанного с осью ползунка реохорда 15, устанавливается первый уровень нагружения (по графику фиг. 2 это уровень Н), положением контакта 14 устанавливается второй уровень нагружения (по графику фиг. 2 это уровень Н), В устройстве 7 (командоаппарата) набирается необходимое число циклов нагружения на певвой степени Ц и второй Ц, 359564оПервым этапом в процессе запуска устройства является включение с проверкой готовности аварийной защиты к работе. Для этого кратковременно нажимается и отпускается кнопка 56. Механически сблокированные кнопочки 55, 5 56, 45, 46 и 47 кратковременно коммутируют свои цепи и возвращаются в исходное положение. Снятие отрицательного потенциала кнопкой 55 приводит к включению тиристоров 54, 39, 40, 41 и 53. 10Включение тиристора 54 обеспечивает подачу питания к схеме аварийной защиты н сигнализации, однако автомат не включится, т, е, ни один из ключей на тиристорах 24 и 25 не может быть включен и испытуемая конструк ция не нагрузится. Это происходит в силу того, что тиристор 53 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 сигнализагзия, Кратковременным нажатием кнопки 57 устройство выключится.При готовности системы аварийной защиты к работе кнопкой 48 схема защиты кратковре менно отключается, а кнопкой 56 пуска включается автомат. Кнопка 55 снимает отрицательный потенциал с управляющего электрода ключа и через резистор положительным потенциалом отпирает тиристор 54, подклю- ЗО чая, таким образом, электрическое 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 ты 32 и 33 коммутатора 31 подключены к компенсатору. При этом схема сравнения компенсатора 16 отстраивается резистором 23 на соответствие полученной нагрузки и положения задающего контакта 13. 45Сигнал разбаланса от тензодатчиков и балансирующего реохорда, включенных по мостовой схеме сравнения, поступает на схему автокомпенсатора 16, который усиливает этот сигнал и включает исполнительный электро механизм в сторону компенсации разбаланса, перемещая при этом ползунок реохорда 15 и связанные с ним контактные пары. При нагружении конструкции до установленного первого уровня Н, контакты 13 включают тиристор 24 55 и через него гидрораспределители 26 и 27. Одновременно через связующую емкость включают тиристор 25, который переключает силовозбудитель на оазгрузку. Гидрораспределитель 27 отключает аккумулятор 60 от рабочей 60 полости силовозбудителя 29. Гидрораспределитель 26 подключает гидронасос к аккумулятору. Такое включение соответствует циклу разгрузки. Одновременно с завершением нагрузки замыкаются датчики 30 циклов, вклю чая счетчик числа циклов и коммутатор 31, который подключает к автокомпенсатору 16 следующий полумост тензометров 20 и 21 контак-тами 34 и 35 и размыкает контакты 32 и 34,При этом перекидным контактом 38 расшунтируется резистор 23.Разгрузка объекта б испытания происходитдо тех пор, пока не замкнутся контакты 12,включится тиристор 25, выключится тиристор24, переключая гидрораспределитель 28 нанагрузку силовозбудителя 29, В этот цикл кнагружающей полости силовозбудителя подключается и гидроаккумулятор 60, увеличивайтем самым секундный расход гидросмеси; .После отработки количества циклов, равногоЦь устройство 7 размыкает контакт 37 и замыкает контакт Зб,Дальнейший процесс нагружения происходит аналогичным образом, но управляющимина последующем этапе испытаний будут кон-такты 12 и 14, обеспечивающие поддержаниенагрузки уровня Н (см. график фиг. 2).После наработки требуемого числа цикловнагружения, равных Ц по графику, системанагружения автоматически переведется науровень нагружения, равный Н,.Такой процесс нагруженияконструкциипроисходит до ее усталостного разрушения.Однако в процессе испытаний конструкцияможет быть разрушена по причине неусталостного характера, например, вследствие. повышения давления в гидромагистрали, увеличенияамплитуды нагрузки, повышения питающегоэлектрического 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 сигналедатчика 42, выполненного в виде токопроводящей проволоки, наклеенной на конструкцию,В случае превышения напряжения питанияпри повышении потенциала - на выходе потенциометрического датчика 43, а в случаевыхода из строя системы гидравлического питания - при срабатывании фотоэлектрического датчика 44 контролирующего, например,уровень масла с насосной станции,Датчики 42 - 44 управляют соответственноключами на тиристорах 39 41.В режиме нормального нагружения конструкции тиристоры 39 - 41 заперты отрицательиями 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 вовключенном состоянии,Срабатывание любого из ключей на тиристорах 39 41 ведет к срабатыванию ключа натиристоре 53, а также включению одной из соответствующих лампочек 49 - 51 и звуковойсирены 52. Сирена - акустическими, а лампы ви 359564вуально 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 реализацви 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 изобретения1, 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 сигналовобратной 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, переключающихисполнительный механизм на нагрузку илиразгрузку.10 2. Устройство по п, 1, отличающееся тем,что, с целью предотвращения неусталостногоразрушения конструкции, датчики обратнойсвязи установлены в контрольных точках исоединены со следящей системой через кон 15 такты коммутатора.3, Устройство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью повышения верхнего предела частоты нагружения конструкции, в гидравлическую схему введены гидроаккумулятор и20 электроуправляемые гидрораспределители,подключающие аккумулятор к рабочей полости силовозбудителя при цикле нагрузки, а впериод разгрузки переключающие аккумулятор от рабочей полости силовозбудителя к на 25 порной магистрали,4. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью повышения надежности работыаварийной защиты путем контроля ее готовности, в нем установлены имитаторы аварииЗ 0 в виде кнопок, включенных в цепь управленияключей схемы аварийной защиты,359564Составитель В, Кислицын дактор Н. Воликова Техред Т. Миронова Корректор Е. Талалаев Заказ 4233/2 Изд.1746 Тираж 406 Подписно ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4(5ипография, пр. Сапунова,