RU201170U1

RU201170U1 - WORKING STANDARD OF THE CONTROL AND MEASURING STAND FOR MODELING THE MASS-CENTER AND INERTIAL CHARACTERISTICS OF THE CONTROLLED OBJECT

Info

Publication number: RU201170U1
Application number: RU2020101493U
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Ключников
Priority date: 2020-01-13
Filing date: 2020-01-13
Publication date: 2020-12-01

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля качества функционирования контрольно-измерительных стендов, и может быть использована для диагностики технического состояния стендов, принцип действия которых основан на методе астатического маятника. Рабочий эталон контрольно-измерительного стенда для моделирования массо-центровочных и инерционных характеристик контролируемого объекта представляет собой габаритно-массовый макет контролируемого объекта, выполненный в виде двух металлических дисков, соединенных жестким валом, имитирующих посадочные поверхности контролируемого объекта. Устройство выполнено с возможностью крепления к торцам вала сменных грузов, причем на обоих торцах каждого из которых имеются места крепления под калиброванные контрольные грузы, размещенные в заданных угловых положениях относительно системы координат макета, на заданных расстояниях от центра масс и от оси симметрии макета. Технический результат - обеспечение достоверности результатов контроля качества функционирования стенда в заданных диапазонах измерений массо-центровочных и инерционных характеристик контролируемого объекта (твердого тела вращения), например летательного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to measuring technology, namely to the means of quality control of the functioning of control and measuring stands, and can be used to diagnose the technical condition of the stands, the principle of which is based on the astatic pendulum method. The working standard of the control and measuring stand for modeling the mass-centering and inertial characteristics of the controlled object is an overall-mass model of the controlled object, made in the form of two metal disks connected by a rigid shaft, simulating the landing surfaces of the controlled object. The device is made with the possibility of attachment to the ends of the shaft of removable weights, and on both ends of each of which there are attachment points for calibrated control weights, located at specified angular positions relative to the model coordinate system, at specified distances from the center of mass and from the axis of symmetry of the model. The technical result is to ensure the reliability of the results of quality control of the operation of the stand in the specified measurement ranges of mass-centering and inertial characteristics of the controlled object (solid body of rotation), for example, an aircraft. 1 wp f-ly, 3 dwg

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля качества функционирования контрольно-измерительных стендов, и может быть использована для диагностики технического состояния стендов, принцип действия которых основан на методе астатического маятника, предназначенных для определения массо-центровочных и инерционных характеристик (МЦИХ) - массы, моментов инерции, координат центра масс, в том числе, параметров массо-инерционной асимметрии, таких как величина поперечного смещения центра масс и угол отклонения продольной главной центральной оси инерции (ГЦОИ) с геометрической оси - длинномерных твердых тел, горизонтально располагающихся на стенде в процессе выполнения измерений.The utility model relates to measuring equipment, namely to the means of quality control of the functioning of control and measuring stands, and can be used to diagnose the technical condition of the stands, the principle of operation of which is based on the method of an astatic pendulum, designed to determine the mass-centering and inertial characteristics (MCIC) - masses, moments of inertia, coordinates of the center of mass, including the parameters of mass-inertial asymmetry, such as the value of the lateral displacement of the center of mass and the angle of deviation of the longitudinal principal central axis of inertia (GLCI) from the geometric axis - long solids horizontally located on the stand during measurements.

Как правило, определение массы тела осуществляют взвешиванием на стандартных весах, для определения координат центра масс используют контрольно-измерительные стенды, реализующие весовой метод измерений, а моменты инерции изделий определяют на стендах, реализующих методы маятниковых колебаний. Параметры массо-инерционной асимметрии рассчитывают по специальным методикам с использованием результатов определения массы и МЦИХ. Регулярный контроль метрологических характеристик стендов, а также проверка качества их функционирования во всем диапазоне измерений является актуальной технической задачей при проведении контрольно-испытательных операций по определению массо-центровочных и инерционных характеристик изделий, выполняемых с использованием стендов. Для контроля метрологических характеристик стендов, как правило, используют специализированные рабочие эталоны, конструктивные особенности которых определяются конструкцией стендов, а МЦИХ и базовые посадочные поверхности соответствуют испытуемому изделию. Измерения эталонных МЦИХ выполняются по методикам измерений МЦИХ контролируемых изделий. Критерием оценки правильности функционирования контрольно-измерительных стендов, как правило, является соответствие характеристик точности стендов в заданных диапазонах измерений соответствующим нормированным метрологическим характеристикам.As a rule, the determination of body weight is carried out by weighing on standard scales, to determine the coordinates of the center of mass, control and measuring stands are used that implement the weighing method of measurements, and the moments of inertia of products are determined on stands that implement methods of pendulum vibrations. The parameters of mass-inertial asymmetry are calculated according to special methods using the results of determining the mass and the MCRC. Regular monitoring of the metrological characteristics of stands, as well as checking the quality of their functioning in the entire measurement range is an urgent technical task when carrying out control and test operations to determine the mass-centering and inertial characteristics of products performed using the stands. To control the metrological characteristics of the stands, as a rule, specialized working standards are used, the design features of which are determined by the design of the stands, and the MCRC and the base landing surfaces correspond to the product under test. Measurements of reference MCIH are performed according to the MCIH measurement methods of controlled items. The criterion for assessing the correct functioning of control and measuring stands, as a rule, is the compliance of the accuracy characteristics of the stands in the given measurement ranges with the corresponding normalized metrological characteristics.

В настоящее время известны самые различные конструкции рабочих эталонов, однако, все они, обладая определенными достоинствами, не выполняют в полной мере поставленной изобретением задачи.At present, a wide variety of designs of working standards are known, however, all of them, having certain advantages, do not fully fulfill the task set by the invention.

Известен рабочий эталон для контроля качества функционирования стенда типа СИМИ, реализующего метод опрокинутого унифилярного маятника [Матвеев Е.В., Крылов В.В., Кочкин Е.В. Оборудование для определения характеристик геометрии масс и массы космических летательных аппаратов // Научно-технические достижения: Межотраслевой научно-технический сборник. - ВИМИ, 1992. - №5. - с. 42-43, рис. 2]. Рабочий эталон представляет собой габаритно-массовый макет контролируемого изделия, и реализован в виде динамически сбалансированного осесимметричного твердого тела вращения (цилиндра, конуса, усеченного конуса), параметры массо-инерционной асимметрии которого близки к нулю, а номинальные - эталонные - массо-центровочные и инерционные характеристики известны с высокой точностью. Контроль метрологических характеристик стенда заключается в измерении периодов крутильных колебаний стенда с установленным на нем в заданных пространственно-угловых положениях рабочим эталоном, определении расчетным путем при проведении итоговой обработки результатов измерений его массо-центровочных и инерционных характеристик, сравнении полученных значений с соответствующими номинальными значениями массо-центровочных и инерционных характеристиками рабочего эталона и расчете погрешностей измерений, по которым судят о качестве функционирования стенда.Known working standard for quality control of the functioning of the stand type SIMI, which implements the method of the inverted unifilar pendulum [Matveev EV, Krylov VV, Kochkin EV. Equipment for determining the characteristics of the geometry of the masses and masses of spacecraft // Scientific and technical achievements: Interbranch scientific and technical collection. - VIMI, 1992. - No. 5. - from. 42-43, Fig. 2]. The working standard is a dimensional-mass model of the controlled product, and is implemented in the form of a dynamically balanced axisymmetric rigid body of revolution (cylinder, cone, truncated cone), the parameters of mass-inertial asymmetry of which are close to zero, and the nominal ones are reference ones - mass-centering and inertial characteristics are known with high precision. The control of the metrological characteristics of the stand consists in measuring the periods of torsional vibrations of the stand with a working standard installed on it in given spatial-angular positions, determining by calculation during the final processing of the measurement results of its mass-centering and inertial characteristics, comparing the obtained values with the corresponding nominal values of mass centering and inertial characteristics of the working standard and the calculation of measurement errors, which are used to judge the quality of the stand.

Недостатком данного технического решения является то, что известное устройство обладает единственным набором эталонных массо-центровочных и инерционных характеристик, а изготовление и последующая метрологическая аттестация каждого нового рабочего эталона требуемой формы и, зачастую, с требуемыми габаритными размерами, но с иными МЦИХ или с иными параметрами массо-инерционной асимметрии, является технически сложной и дорогостоящей задачей. Отсутствие различных рабочих эталонов, представляющих собой макеты изделий одного класса с различающимися МЦИХ и макеты изделий различных классов, не позволяет моделировать различные значения контролируемых МЦИХ, в том числе, параметров массо-инерционной асимметрии изделия и, соответственно, не позволяет оценивать качество функционирования стенда в заданных диапазонах измерений параметров.The disadvantage of this technical solution is that the known device has a single set of reference mass-centering and inertial characteristics, and the manufacture and subsequent metrological certification of each new working standard of the required shape and, often, with the required overall dimensions, but with different MCIH or with other parameters mass-inertial asymmetry is a technically difficult and costly task. The absence of various working standards, which are mock-ups of products of the same class with different MCIPs and layouts of products of different classes, does not allow simulating various values of the monitored MCIPs, including the parameters of mass-inertial asymmetry of the product and, accordingly, does not allow evaluating the quality of the stand functioning in the given ranges of parameter measurements.

Известен рабочий эталон для контроля качества функционирования низкочастотного балансировочного стенда с коническими газостатическими подшипниками и вертикальной осью вращения, предназначенного для определения параметров массо-инерционной асимметрии изделий [Ключников А.В. Способ контроля качества функционирования стенда для определения характеристик асимметрии масс осесимметричных роторов // Труды международного симпозиума «Надежность и качество» в 2-х томах. - Пенза, 2010. - Т. 2. - С. 12-14]. Данное устройство представляет собой твердое тело вращения, выполненное в виде динамически сбалансированного усеченного конуса, габаритные, массо-центровочные и инерционные характеристики, а также базовые посадочные поверхности которого известны с высокой точностью и соответствуют указанным характеристикам и поверхностям контролируемого изделия. Торцы рабочего эталона представляют собой плоскости коррекции известных радиусов, выполненные в виде расположенных равномерно по окружности резьбовых отверстий, предназначенных для прикрепления калиброванных контрольных грузов. В процессе контроля метрологических характеристик стенда в каждой проверяемой точке соответствующего диапазона измерений моделируют (т.е. задают в статических условиях) эталонное значение параметра массо-инерционной асимметрии путем прикрепления в известном угловом положении к плоскостям коррекции контрольных грузов известной массы на известных расстояниях как от центра масс, так и от геометрической оси рабочего эталона, выбираемых из калиброванных грузов, выполненных в виде резьбовых втулок. По результатам измерений вибраций подшипниковых опор, выполняемых в процессе вращения в опорах рабочего эталона, расчетным путем определяют контролируемые параметры массо-инерционной асимметрии. Сравнивая полученные значения с соответствующими смоделированными значениями параметров массо-инерционной асимметрии, рассчитывают погрешности измерений, по которым судят о качестве функционирования стенда в заданных диапазонах измерений параметров.Known working standard for quality control of the functioning of a low-frequency balancing stand with tapered gas-static bearings and a vertical axis of rotation, designed to determine the parameters of mass-inertial asymmetry of products [Klyuchnikov A.V. Method of quality control of the stand functioning to determine the characteristics of asymmetry of masses of axisymmetric rotors // Proceedings of the International Symposium "Reliability and Quality" in 2 volumes. - Penza, 2010. - T. 2. - S. 12-14]. This device is a rigid body of revolution made in the form of a dynamically balanced truncated cone, the overall, mass-centering and inertial characteristics, as well as the base seating surfaces of which are known with high accuracy and correspond to the specified characteristics and surfaces of the tested product. The ends of the working standard are the planes of correction of known radii, made in the form of threaded holes located evenly around the circumference, intended for attaching calibrated control weights. In the process of monitoring the metrological characteristics of the stand, at each point of the corresponding measurement range being checked, the reference value of the mass-inertial asymmetry parameter is simulated (i.e. set under static conditions) by attaching in a known angular position to the correction planes of control weights of known mass at known distances as from the center masses, and from the geometric axis of the working standard, selected from calibrated weights, made in the form of threaded bushings. According to the results of measurements of vibrations of bearing supports performed during rotation in the supports of the working standard, the controlled parameters of mass-inertial asymmetry are determined by calculation. Comparing the obtained values with the corresponding modeled values of the parameters of mass-inertial asymmetry, the measurement errors are calculated, which are used to judge the quality of the stand functioning in the specified ranges of parameter measurements.

Недостатком данного технического решения является то, что известное устройство обладает единственной эталонной массой, а изготовление и последующая метрологическая аттестация каждого нового рабочего эталона требуемой формы и с требуемыми габаритными размерами, но с иными МЦИХ, является сложной и дорогостоящей технической задачей. Отсутствие различных рабочих эталонов не позволяет проводить оценку качества функционирования стенда в различных диапазонах измерений.The disadvantage of this technical solution is that the known device has a single reference mass, and the manufacture and subsequent metrological certification of each new working standard of the required shape and with the required overall dimensions, but with other MCIC, is a complex and expensive technical task. The absence of various working standards does not allow assessing the quality of the stand functioning in different measurement ranges.

В качестве прототипа выбран рабочий эталон, которым оснащен стенд, предназначенный для комплексного определения массо-геометрических характеристик деталей методом качающейся платформы [Абышев Н.А., Васильев М.А., Криковцов Д.А., Ключников А.В. Стенд для комплексного определения массо-геометрических характеристик деталей методом качающейся платформы // Труды международного симпозиума «Надежность и качество» (Пенза, 25-30 мая 2015 г. ): в 2-х томах. - Пенза: ПТУ, 2015. - Т. 1. - С. 320-321]. Данное устройство представляет собой габаритно-массовый макет контролируемого объекта, выполненный в виде двух металлических дисков, соединенных жестким валом, имитирующих посадочные поверхности контролируемого объекта, на концах вала имеются стационарно установленные грузы, доводящие вал до заданной общей массы эталона контролируемого объекта и имеющие места крепления под калиброванные контрольные грузы, размещенные в заданных угловых положениях относительно системы координат макета, на заданных расстояниях от центра масс и от оси симметрии макета.As a prototype, a working standard with which the stand is equipped, designed for the complex determination of the mass-geometric characteristics of parts by the swinging platform method, was selected [Abyshev NA, Vasiliev MA, Krikovtsov DA, Klyuchnikov AV. Stand for the complex determination of the mass-geometric characteristics of parts by the swinging platform method // Proceedings of the International Symposium "Reliability and Quality" (Penza, May 25-30, 2015): in 2 volumes. - Penza: PTU, 2015. - T. 1. - S. 320-321]. This device is a dimensional and mass model of the controlled object, made in the form of two metal disks connected by a rigid shaft, simulating the landing surfaces of the controlled object, at the ends of the shaft there are stationary weights that bring the shaft to a given total mass of the standard of the controlled object and have attachment points for calibrated control weights placed at specified angular positions relative to the model coordinate system, at specified distances from the center of mass and from the axis of symmetry of the model.

Для моделирования эталонных значений параметров массо-инерционной асимметрии в заданных диапазонах измерений калиброванные контрольные грузы, выполненные в виде резьбовых втулок, прикреплены к торцам вала, для чего на торцах выполнены расположенные на известном радиусе равномерно по окружности резьбовые отверстия. Данное устройство используется для периодического проведения контроля качества функционирования стенда, предназначенного для определения МЦИХ изделий методом астатического маятника и характеризующегося тем, что определение МЦИХ обеспечивается исключительно при горизонтальном расположении контролируемого объекта на стенде.To simulate the reference values of the parameters of mass-inertial asymmetry in the specified measurement ranges, calibrated control weights made in the form of threaded bushings are attached to the ends of the shaft, for which the ends are provided with threaded holes located at a known radius evenly around the circumference. This device is used for periodic monitoring of the quality of the operation of the stand, designed to determine the MCIP of products by the method of an astatic pendulum and characterized by the fact that the determination of the MCIP is provided exclusively with a horizontal arrangement of the controlled object on the bench.

Контроль метрологических характеристик стенда заключается в измерении периодов качательных колебаний стенда с установленным на нем в заданных пространственно-угловых положениях рабочим эталоном, определении расчетным путем при проведении итоговой обработки результатов измерений его массо-центровочных и инерционных характеристик, а также параметров массо-инерционной асимметрии при проведении опытов с прикрепленными калиброванными контрольными грузами. Сравнивая полученные значения с соответствующими номинальными (эталонными) значениями массо-центровочных и инерционных характеристик рабочего эталона и значениями смоделированных эталонных параметров массо-инерционной асимметрии, рассчитывают погрешности измерений стенда и судят о качестве функционирования стенда. Прототип позволяет контролировать характеристики точности измерений параметров массо-инерционной асимметрии в требуемых диапазонах измерений.The control of the metrological characteristics of the stand consists in measuring the periods of rocking vibrations of the stand with a working standard installed on it in the given spatial-angular positions, determining by calculation during the final processing of the measurement results of its mass-centering and inertial characteristics, as well as parameters of mass-inertial asymmetry during experiments with attached calibrated test weights. Comparing the obtained values with the corresponding nominal (reference) values of the mass-centering and inertial characteristics of the working standard and the values of the modeled reference parameters of the mass-inertial asymmetry, the measurement errors of the stand are calculated and the quality of the stand functioning is judged. The prototype allows you to control the characteristics of the accuracy of measurements of parameters of mass-inertial asymmetry in the required measurement ranges.

Недостатком прототипа является то, что рабочий эталон обладает единственным вариантом соотношения массы и продольной координаты центра масс, его габариты и, соответственно, моменты инерции и масса - неизменны. А контрольные грузы используются только для задания эталонных параметров массо-инерционной асимметрии. Отсутствие различных рабочих эталонов ограничивает возможности способа тестирования стенда, не позволяя проводить оценку качества функционирования стенда в требуемых диапазонах измерений параметров. Для повышения достоверности результатов тестирования стенда требуется изготовление и использование набора рабочих эталонов с различными соотношениями массы и продольной координаты центра масс, охватывающих заданные диапазоны измерений указанных характеристик. Изготовление и последующая метрологическая аттестация каждого нового рабочего эталона с требуемыми габаритными размерами, но с иными МЦИХ является технически сложной и дорогостоящей задачей.The disadvantage of the prototype is that the working standard has the only variant of the ratio of mass and longitudinal coordinate of the center of mass, its dimensions and, accordingly, the moments of inertia and mass are unchanged. And the control weights are used only to set the reference parameters of mass-inertial asymmetry. The absence of various working standards limits the possibilities of the method for testing the stand, not allowing to evaluate the quality of the stand functioning in the required ranges of parameter measurements. To increase the reliability of the test bench results, it is required to manufacture and use a set of working standards with different ratios of mass and longitudinal coordinate of the center of mass, covering the specified measurement ranges of the specified characteristics. Manufacturing and subsequent metrological certification of each new working standard with the required overall dimensions, but with other ICRC, is a technically difficult and expensive task.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание рабочего эталона, конструкция которого обладает возможностью изменения МЦИХ при проведении контроля метрологических характеристик контрольно-измерительного стенда, предназначенного для определения МЦИХ изделий методом астатического маятника.The task of the proposed utility model is to create a working standard, the design of which has the ability to change the MTIC when monitoring the metrological characteristics of a control and measuring stand designed to determine the MTIC of products by the method of an astatic pendulum.

Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в обеспечении достоверности результатов контроля качества функционирования стенда в заданных диапазонах измерений массо-центровочных и инерционных характеристик контролируемого объекта (твердого тела вращения), например летательного аппарата.The technical result, the achievement of which the proposed utility model is aimed at, is to ensure the reliability of the results of quality control of the stand functioning in the given ranges of measurements of the mass-centering and inertial characteristics of the controlled object (rigid body of revolution), for example, an aircraft.

Указанный технический результат достигается тем, что рабочий эталон контрольно-измерительного стенда для моделирования массо-центровочных и инерционных характеристик контролируемого объекта, представляющий собой габаритно-массовый макет контролируемого объекта, выполненный в виде двух металлических дисков, соединенных жестким валом, имитирующих посадочные поверхности контролируемого объекта, согласно полезной модели устройство выполнено с возможностью крепления к торцам вала сменных грузов, причем на обоих торцах каждого из которых имеются места крепления под калиброванные контрольные грузы, размещенные в заданных угловых положениях относительно системы координат макета, на заданных расстояниях от центра масс и от оси симметрии макета.The specified technical result is achieved by the fact that the working standard of the control and measuring stand for modeling the mass-centering and inertial characteristics of the controlled object, which is a dimensional-mass model of the controlled object, made in the form of two metal disks connected by a rigid shaft, simulating the landing surfaces of the controlled object, according to the utility model, the device is made with the possibility of attachment to the ends of the shaft of removable weights, and at both ends of each of which there are attachment points for calibrated test weights, placed at specified angular positions relative to the coordinate system of the model, at specified distances from the center of mass and from the axis of symmetry of the model ...

Выполнение устройства с возможностью крепления к торцам вала сменных грузов, а также наличие на обоих торцах каждого сменного груза мест крепления под калиброванные контрольные грузы, размещенные в заданных угловых положениях относительно системы координат макета, на заданных расстояниях от центра масс и от оси симметрии макета позволяет осуществить всевозможные вариации установки сменных грузов различной массы, и в различном их сочетании из имеющихся грузов, что дает возможность без переустановки рабочего эталона моделировать эталонные значения массы, продольного положения центра масс, моментов инерции и продольного положения центра масс в заданных диапазонах измерений, что обеспечивает достоверность результатов контроля качества функционирования стенда в заданных диапазонах измерений массо-центровочных и инерционных характеристик контролируемого объекта (твердого тела вращения), например летательного аппарата. При изготовлении целесообразно выбирать массу каждого сменного груза в диапазоне от 10% до 20% от массы вала.The implementation of the device with the possibility of attaching removable weights to the ends of the shaft, as well as the presence on both ends of each removable weight of attachment points for calibrated test weights, placed at specified angular positions relative to the model coordinate system, at specified distances from the center of mass and from the axis of symmetry of the model allows all kinds of variations in the installation of removable weights of various weights, and in their various combinations from the available weights, which makes it possible, without reinstalling the working standard, to simulate the reference values of mass, longitudinal position of the center of mass, moments of inertia and longitudinal position of the center of mass in specified measurement ranges, which ensures the reliability of the results quality control of the stand functioning in the specified measurement ranges of mass-centering and inertial characteristics of the controlled object (rigid body of rotation), for example, an aircraft. When manufacturing, it is advisable to choose the mass of each removable load in the range from 10% to 20% of the shaft mass.

Для повышения информативности измерений места крепления под контрольные грузы на сменных грузах расположены равномерно по окружностям с известными радиусами и известными угловыми положениями в системе координат каждого сменного груза, что позволяет с использованием меньшего количества контрольных грузов моделировать различные эталонные значения параметров массо-инерционной асимметрии в заданных диапазонах измерений.To increase the information content of measurements, the attachment points for test weights on removable weights are located evenly around circles with known radii and known angular positions in the coordinate system of each removable weight, which allows using a smaller number of reference weights to simulate various reference values of the parameters of mass-inertial asymmetry in the specified ranges measurements.

Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающих ее от прототипа, позволяет считать ее соответствующей условию «новизна».The presence in the claimed utility model of the features that distinguish it from the prototype, allows us to consider it as corresponding to the "novelty" condition.

Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами:The utility model is illustrated by the following drawings:

на фиг. 1 показан общий вид рабочего эталона;in fig. 1 shows a general view of the working standard;

на фиг. 2 показан пример установки четырех сменных и четырех контрольных грузов;in fig. 2 shows an example of installing four replacement and four test weights;

на фиг. 3 показан пример установки двух контрольных грузов в различных угловых положениях на торцах сменного груза в системе координат этого груза.in fig. 3 shows an example of the installation of two control weights in different angular positions at the ends of a removable weight in the coordinate system of this weight.

Устройство выполнено следующим образом.The device is made as follows.

Рабочий эталон контрольно-измерительного стенда для моделирования массо-центровочных и инерционных характеристик контролируемого объекта (фиг. 1-3) представляет собой габаритно-массовый макет контролируемого объекта, выполненный в виде двух соединенных жестким валом 1 металлических дисков 2, имитирующих посадочные поверхности контролируемого объекта и устанавливаемых на ответные опорные поверхности технологической оснастки, размещенной на контролируемом стенде (не показано).The working standard of the control and measuring stand for modeling the mass-centering and inertial characteristics of the controlled object (Fig. 1-3) is an overall-mass model of the controlled object, made in the form of two metal disks 2 connected by a rigid shaft 1, simulating the landing surfaces of the controlled object and installed on the reciprocal supporting surfaces of the industrial equipment placed on a controlled stand (not shown).

К торцам вала 1 с помощью направляющих шпилек 3 прикрепляют сменные грузы 4, 5, 6,7 в виде металлических дисков различной массы. Диски 4-7 фиксируют гайками 8 на конце шпилек 3. Количество шпилек 3, обеспечивающих центрирование сменных грузов относительно вала 2, определено числом сквозных отверстий 9 в дисках 4-7. Для моделирования эталонных значений параметров массо-инерционной асимметрии в заданных диапазонах измерений на обоих торцах каждого сменного груза 4-7 равномерно по окружности, на известных радиусах r₁ и r₂ и с известными угловыми положениями выполнены места крепления 10 (например, резьбовые отверстия) под калиброванные контрольные грузы 11, выполненные в виде, например, резьбовых втулок. Данные места крепления определены заданными угловыми положениями относительно системы координат макета, заданными расстояниями от его центра масс и от оси симметрии макета. Шаг между резьбовыми отверстиями на торцах сменных грузов при изготовлении целесообразно выбирать в диапазоне от 10° до 45°. Грузы 4-7, используемые для моделирования эталонных значений массы, продольного положения центра масс и моментов инерции в заданных диапазонах измерений могут быть задействованы в любом сочетании с любым количеством калиброванных контрольных грузов 11 на их торцах. Рассчитанное по законам статики эталонное значение контролируемого параметра массо-инерционной асимметрии обеспечивают установкой контрольного груза 11 в известном угловом положении, и на известном расстоянии от центра масс рабочего эталона.Interchangeable weights 4, 5, 6,7 in the form of metal discs of various masses are attached to the ends of the shaft 1 using guide pins 3. Discs 4-7 are fixed with nuts 8 at the end of the pins 3. The number of pins 3, ensuring the centering of replaceable weights relative to the shaft 2, is determined by the number of through holes 9 in the disks 4-7. To simulate the reference values of the parameters of mass-inertial asymmetry in the specified measurement ranges at both ends of each removable weight 4-7 uniformly around the circumference, at known radii r ₁ and r ₂ and with known angular positions, attachment points 10 (for example, threaded holes) are made under calibrated test weights 11, made in the form of, for example, threaded bushings. These attachment points are determined by the given angular positions relative to the model's coordinate system, by the given distances from its center of mass and from the axis of symmetry of the model. It is advisable to choose the pitch between the threaded holes at the ends of the replaceable weights in the range from 10 ° to 45 ° during manufacture. Weights 4-7 used to simulate reference values of mass, longitudinal position of the center of mass and moments of inertia in the specified measurement ranges can be used in any combination with any number of calibrated test weights 11 at their ends. The reference value of the controlled parameter of mass-inertial asymmetry, calculated according to the laws of statics, is provided by installing the reference weight 11 in a known angular position, and at a known distance from the center of mass of the working standard.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Проверку качества функционирования стенда для определения массо-центровочных и инерционных характеристик летательного аппарата, реализующего метод астатического маятника, проводят с использованием сменных грузов 4-7 и контрольных грузов 11 известной массы и устройства моделирования МЦИХ (фиг. 1). При этом номинальные (начальные) габаритные, геометрические, массо-центровочные и инерционные характеристики рабочего эталона, известные с высокой точностью, а также базовые посадочные поверхности соответствуют характеристикам и базовым поверхностям контролируемого объекта (летательного аппарата), а начальные параметры массо-инерционной асимметрии близки к нулю. Прикрепление сменных грузов 4-7 разной массы к торцам вала позволяет моделировать (задавать) эталонные значения массы М_Э и продольного положения центра масс хЦ_Мэ рабочего эталона. Прикрепление контрольных грузов 11 в различных угловых положениях (фиг. 2) к свободным торцам сменных грузов 4-7 обеспечивает возможность моделирования не только эталонных значений, но и направлений вектора поперечного смещения центра масс е_СТэ и угла-вектора отклонения продольной главной центральной оси инерции а_Хэ, от геометрической оси X эталона в системе координат, связанной с эталоном, а также дополнительно - продольного положения центра масс х_ЦМэ. Эталонные значения МЦИХ и параметры массо-инерционной асимметрии рассчитывают в соответствии с законами статики.Checking the quality of the stand for determining the mass-centering and inertial characteristics of the aircraft, which implements the astatic pendulum method, is carried out using replaceable weights 4-7 and control weights 11 of known mass and a simulation device MCIH (Fig. 1). In this case, the nominal (initial) overall, geometric, mass-centering and inertial characteristics of the working standard, known with high accuracy, as well as the basic landing surfaces correspond to the characteristics and base surfaces of the controlled object (aircraft), and the initial parameters of the mass-inertial asymmetry are close to zero. Attaching removable cargo 4-7 different mass to the ends of the shaft allows to model (set) reference values and the mass M _E of the longitudinal position of the center of mass of the working standard HTS _MOe. The attachment of control weights 11 in different angular positions (Fig. 2) to the free ends of the interchangeable weights 4-7 provides the possibility of modeling not only the reference values, but also the directions of the vector of the transverse displacement of the center of mass e _STe and the angle vector of deviation of the longitudinal main central axis of inertia a _He , from the geometric axis X of the standard in the coordinate system associated with the standard, as well as additionally - the longitudinal position of the center of mass x _CMe . The reference values of the MCIH and the parameters of mass-inertial asymmetry are calculated in accordance with the laws of statics.

Например, при установке в соответствии с фиг. 2 четырех сменных грузов 4, 5, 6, и 7 соответственно массой, эталонные значения продольного положения центра масс в системе координат эталона (расстояния х1_Э и х2_Э от центра масс до соответственно левого и правого торцов вала) и массы М_Э рассчитывают по формулам:For example, when installed in accordance with FIG. 2 of four removable weights 4, 5, 6, and 7, respectively, by mass, the reference values of the longitudinal position of the center of mass in the reference coordinate system (distances x1 _E and x2 _E from the center of mass to the left and right ends of the shaft, respectively) and the masses M _{E are} calculated by the formulas :

где x1₀ - начальное расстояние от центра масс вала до левого торца вала, принимаемого в качестве начала отсчета;where x1 ₀ is the initial distance from the center of mass of the shaft to the left end of the shaft, taken as a reference point;

M1, М2, М3 и М4 - массы сменных грузов 4-7;M1, M2, M3 and M4 - weights of removable weights 4-7;

L - расстояние между торцами вала;L is the distance between the ends of the shaft;

L1, L2, L3 и L4 - расстояния от центра масс рабочего эталона до центра масс соответствующего сменного груза 4-7.L1, L2, L3 and L4 are the distances from the center of mass of the working standard to the center of mass of the corresponding removable weight 4-7.

M₀ - начальная масса вала.M ₀ - initial mass of the shaft.

При этом расстояние х3 определяется как сумма расстояния от центра масс до левого торца вала и ширины прикрепленных к этому торцу сменных грузов 4 и 6, а расстояние x4 определяется как сумма расстояния от центра масс до правого торца вала и ширины прикрепленных к этому торцу сменных грузов 5 и 7.In this case, the distance x3 is determined as the sum of the distance from the center of mass to the left end of the shaft and the width of interchangeable weights 4 and 6 attached to this end, and the distance x4 is determined as the sum of the distance from the center of mass to the right end of the shaft and the width of interchangeable weights 5 attached to this end. and 7.

При установке в соответствии с фиг. 2 четырех контрольных грузов 11, уточненные эталонные расстояния х1_Э, х2_Э, х3_Э, х4_Э, от центра масс до торцов сменных грузов 4-7, к которым прикреплены контрольные грузы 11, в системе координат эталона в соответствии с законами статики рассчитывают по формулам:When installed in accordance with FIG. 2 of four test weights 11, refined reference distances x1 _E , x2 _E , x3 _E , x4 _E , from the center of mass to the ends of interchangeable weights 4-7, to which the test weights 11 are attached, in the reference coordinate system in accordance with the laws of statics are calculated according to formulas:

где m1, m2, m3 и m4 - массы контрольных грузов 11;where m1, m2, m3 and m4 are the masses of control weights 11;

Δx_э - разность между значениями x1 и x1_э, определяемая выражением:Δx _e - the difference between the values of x1 and x1 _e , determined by the expression:

Тогда по законам статики уточненные эталонные значения массы рабочего эталона

и векторных параметров массо-инерционной асимметрии (поперечного смещения центра масс

и угла отклонения продольной ГЦОИ

относительно геометрической оси рабочего эталона) могут быть рассчитаны по формулам:Then, according to the laws of statics, the refined reference values of the mass of the working standard

and vector parameters of mass-inertial asymmetry (lateral displacement of the center of mass

and the deflection angle of the longitudinal GTSOI

relative to the geometric axis of the working standard) can be calculated by the formulas:

где

- уточненное значение вектора поперечного смещения центра масс, полученное после прикрепления контрольных грузов 11 к рабочему эталону;Where

- the updated value of the vector of the lateral displacement of the center of mass, obtained after attaching the control weights 11 to the working standard;

- уточненное значение угла-вектора отклонения продольной ГЦОИ от геометрической оси X рабочего эталона в системе координат, связанной с эталоном, полученное после прикрепления контрольных грузов 11 к рабочему эталону;

- the updated value of the angle vector of the deviation of the longitudinal GTSOI from the geometric axis X of the working standard in the coordinate system associated with the standard, obtained after attaching the control weights 11 to the working standard;

m1, m2, m3, m4 - массы контрольных грузов 11;m1, m2, m3, m4 - masses of control weights 11;

и

- расстояния от оси симметрии рабочего эталона до центра масс соответствующего контрольного груза m1, m2, m3 и m4 с учетом его углового положения в системе координат устройства;

and

- the distance from the axis of symmetry of the working standard to the center of mass of the corresponding test weight m1, m2, m3 and m4, taking into account its angular position in the device coordinate system;

I_а и I_э - соответственно аксиальный и экваториальный моменты инерции.I _a and I _e are the axial and equatorial moments of inertia, respectively.

Для оценки качества функционирования стенда выполняют ряд идентичных циклов измерений МЦИХ в соответствии с методикой измерений. Для получения вполне достоверной информации о качестве функционирования стенда в целом достаточно провести от трех до пяти измерений в каждой контролируемой точке, каждого контролируемого диапазона измерений.To assess the quality of the stand functioning, a number of identical cycles of measurements of the MCRC are performed in accordance with the measurement procedure. To obtain quite reliable information about the quality of the stand as a whole, it is sufficient to carry out from three to five measurements at each controlled point, each controlled measurement range.

Затем в ходе итоговой обработки результатов для каждой i-ой точки рассчитывают абсолютную погрешность измерений (ΔЗ) как модуль разности между эталонным (смоделированным) значением З_Э и измеренным значением З_И по формулеThen, in the course of the final processing of the results for each i-th point, the absolute measurement error (ΔЗ) is calculated as the modulus of the difference between the reference (modeled) value of З _Э and the measured value З _И according to the formula

Сравнивая полученные результаты расчетов погрешностей с нормированными метрологическими характеристиками стенда, судят о качестве функционирования стенда. При этом стенд признается годным к эксплуатации, если во всех проверяемых точках отклонения между смоделированным и измеренным значениями не выходят из допускаемых границ, то есть не превышают значений нормированных метрологических характеристик стенда. В противном случае стенд признается несоответствующим заданным требованиям и подлежит ремонту.Comparing the obtained results of calculating the errors with the normalized metrological characteristics of the stand, the quality of the stand functioning is judged. In this case, the stand is recognized as fit for use if at all the points being checked the deviations between the modeled and measured values do not go beyond the permissible limits, that is, do not exceed the values of the standardized metrological characteristics of the stand. Otherwise, the stand is recognized as inadequate to the specified requirements and is subject to repair.

Предлагаемый рабочий эталон обеспечивает моделирование значений МЦИХ, прост в реализации и обладает малой трудоемкостью, поскольку не требуется изготавливать и применять набор различных рабочих эталонов, обладающих различными значениями массо-центровочных и инерционных характеристик. Также заявленный рабочий эталон обеспечивает повышение информативности и надежности контроля качества функционирования стенда, предназначенного для определения МЦИХ твердого тела, так как он позволяет с использованием единственного эталона проводить оценку работы стенда в требуемых диапазонах измерений параметров, а также при этом позволяет моделировать множество различных комбинаций при задании значений массо-центровочных и инерционных характеристик и параметров массо-инерционной асимметрии.The proposed working standard provides modeling of the MCIH values, is easy to implement and has low labor intensity, since it is not required to manufacture and use a set of different working standards with different values of mass-centering and inertial characteristics. Also, the declared working standard provides an increase in the information content and reliability of quality control of the functioning of the stand, designed to determine the MCRC of a solid, since it allows using a single standard to evaluate the work of the stand in the required ranges of parameter measurements, and also allows simulating many different combinations when setting values of mass-centering and inertial characteristics and parameters of mass-inertial asymmetry.

За счет определения эталонных МЦИХ и параметров массо-инерционной асимметрии в нескольких (не менее чем в трех, равномерно распределенных по диапазону, например, когда одна из этих точек находится в центре диапазона, а две другие - по его краям) контрольных точках, моделируемых с использованием сменных и контрольных грузов появляется возможность объективно оценивать качество функционирования стенда во всем диапазоне измерений соответствующего контролируемого параметра и, следовательно, повышается информативность и надежность контроля качества функционирования стенда. Число три является на практике минимально допустимым для обеспечения уверенности в объективности оценки качества функционирования стенда в требуемых диапазонах измерений контролируемых параметров. При этом МЦИХ всех составных частей рабочего эталона должны быть известны с высокой точностью. Требования по заданию массы рабочего эталона с помощью сменных грузов и заданию масс и мест установки контрольных грузов вырабатываются испытателем при проведении математического моделирования контролируемых МЦИХ и значений параметров массо-инерционной асимметрии рабочего эталона.By determining the reference MCIH and parameters of mass-inertial asymmetry in several (at least three, evenly distributed over the range, for example, when one of these points is in the center of the range, and the other two are at its edges) control points modeled with the use of removable and control weights makes it possible to objectively assess the quality of the stand functioning in the entire measurement range of the corresponding monitored parameter and, therefore, the information content and reliability of quality control of the stand functioning increases. The number three is, in practice, the minimum acceptable to ensure confidence in the objectivity of assessing the quality of the test bench in the required measurement ranges of controlled parameters. In this case, the MTSIK of all components of the working standard must be known with high accuracy. Requirements for specifying the mass of the working standard with the help of removable weights and specifying the masses and places for the installation of control weights are developed by the tester when carrying out mathematical modeling of the monitored MCRC and the values of the parameters of the mass-inertial asymmetry of the working standard.

Кроме того, совокупность существенных признаков позволяет получить технический результат в виде сокращения количества рабочих эталонов, требуемых для проведения метрологических испытаний контрольно-измерительного стенда в заданных диапазонах измерений МЦИХ и параметров массо-инерционной асимметрии до одного рабочего эталона. При этом снижаются затраты на изготовление и метрологическую аттестацию рабочих эталонов. Обеспечивается контроль МЦИХ, в том числе параметров массо-инерционной асимметрии, в заданных диапазонах измерений. Контроль метрологических характеристик стенда выполняется при одной установке рабочего эталона на стенд, что позволяет сократить общее время проведения экспериментальных работ.In addition, the set of essential features allows you to obtain a technical result in the form of reducing the number of working standards required for metrological tests of the control and measuring stand in the specified measurement ranges of the MCIH and parameters of mass-inertial asymmetry to one working standard. At the same time, the costs of manufacturing and metrological certification of working standards are reduced. The control of the MCIH, including the parameters of mass-inertial asymmetry, is provided in the specified measurement ranges. The control of the metrological characteristics of the stand is carried out with one installation of the working standard on the stand, which makes it possible to reduce the total time of the experimental work.

Таким образом, применение заявляемого рабочего эталона позволяет с помощью сменных грузов и контрольных грузов изменять (моделировать) его массу, моменты инерции, продольную координату центра масс, а также величину поперечного смещения центра масс относительно оси симметрии рабочего эталона и угол отклонения продольной главной центральной оси инерции относительно оси симметрии в заданных диапазонах измерений указанных параметров, повышая достоверность результатов контроля метрологических характеристик контролируемого стенда при сокращении трудоемкости с помощью простых и надежных технических средств, позволяет проводить оценку качества функционирования стенда как в процессе его метрологической аттестации, так и непосредственно перед проведением испытаний контролируемых объектов.Thus, the use of the claimed working standard allows, using replaceable weights and control weights, to change (simulate) its mass, moments of inertia, the longitudinal coordinate of the center of mass, as well as the value of the transverse displacement of the center of mass relative to the axis of symmetry of the working standard and the deflection angle of the longitudinal main central axis of inertia relative to the axis of symmetry in the specified measurement ranges of the specified parameters, increasing the reliability of the results of monitoring the metrological characteristics of the monitored stand while reducing labor intensity using simple and reliable technical means, allows one to assess the quality of the stand functioning both in the process of its metrological certification and immediately before testing the monitored objects ...

Представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании полезной модели следующей совокупности условий:The presented information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using the utility model:

- заявляемый рабочий эталон предназначен для использования при определении метрологических характеристик и качества функционирования контрольно-измерительных стендов, предназначенных для определения МЦИХ длинномерных твердых тел, методом астатического маятника;- the declared working standard is intended for use in determining the metrological characteristics and the quality of the functioning of control and measuring stands intended for the determination of long-length solid bodies by the method of an astatic pendulum;

- для заявляемого рабочего эталона в том виде, в котором он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;- for the claimed working standard in the form in which it is described in the formula of the utility model, the possibility of its implementation has been confirmed using the means and methods described in the application and known before the priority date;

- заявляемый рабочий эталон при его использовании способен обеспечить достоверность результатов контроля качества функционирования стенда в заданных диапазонах измерений массо-центровочных и инерционных характеристик контролируемого объекта (твердого тела), например летательного аппарата.- the claimed working standard, when used, is capable of ensuring the reliability of the results of quality control of the stand functioning in the specified measurement ranges of the mass-centering and inertial characteristics of the controlled object (solid), for example, an aircraft.

Следовательно, заявляемый рабочий эталон соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed working standard meets the "industrial applicability" condition.

Claims

1. The working standard of the control and measuring stand for modeling the mass-centering and inertial characteristics of the controlled object, which is an overall-mass model of the controlled object, made in the form of two metal disks connected by a rigid shaft, simulating the landing surfaces of the controlled object, characterized in that the device is made with the possibility of attachment to the ends of the shaft of removable weights, and at both ends of each of which there are attachment points for calibrated control weights, located at specified angular positions relative to the model coordinate system, at specified distances from the center of mass and from the axis of symmetry of the model.

2. The working standard of the control and measuring stand for modeling the mass-centering and inertial characteristics of the controlled object according to claim 1, characterized in that the attachment points for control weights on removable weights are located evenly along circles with known radii and known angular positions in the coordinate system of each removable cargo.