RU2269103C1 - Dynamometric device for strength test of aircrafts - Google Patents
Dynamometric device for strength test of aircrafts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269103C1 RU2269103C1 RU2004122679/28A RU2004122679A RU2269103C1 RU 2269103 C1 RU2269103 C1 RU 2269103C1 RU 2004122679/28 A RU2004122679/28 A RU 2004122679/28A RU 2004122679 A RU2004122679 A RU 2004122679A RU 2269103 C1 RU2269103 C1 RU 2269103C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- setting
- levels
- unit
- load
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения сил при испытаниях на прочность конструкций летательных аппаратов.The invention relates to measuring equipment, in particular to means for measuring forces during structural strength tests of aircraft structures.
Область применения - авиационная техника, машиностроение, атомная энергетика, судостроение и др.Scope - aviation technology, mechanical engineering, nuclear energy, shipbuilding, etc.
При проведении статических, тепловых статических, ресурсных и климатических испытаний на прочность летательных аппаратов широко применяются силоизмерительные датчики с тензорезисторными преобразователями. До проведения испытаний эти датчики градуируются на образцовых силозадающих устройствах и поверяются в метрологических службах. Затем силоизмерительные датчики совместно с измерительными каналами измерительных информационных систем (ИИС) или систем автоматического управления процессами нагружения конструкции (САУ) градуируются вновь и после этого датчики устанавливаются в системы воспроизведения нагрузок. Переградуировка силоизмерительного датчика в процессе испытаний является трудоемкой и дорогостоящей операцией. Причинами для их проведения могут быть изменения коэффициента преобразования силоизмерительного датчика, вызванные перегрузкой, влагонасыщением, старением клеев, используемых в тензорезисторах, выход из строя каналов измерения ИИС и САУ, кабельных линий связи и др., а также для периодической метрологической поверки.When conducting static, thermal, static, resource and climatic tests for the strength of aircraft, force measuring sensors with strain gauge transducers are widely used. Prior to testing, these sensors are graduated on exemplary silos and verified by metrological services. Then, the force sensors together with the measuring channels of the measuring information systems (IMS) or automatic load control systems of the structure (ACS) are graduated again and after that the sensors are installed in the load reproduction systems. Re-calibrating the load cell during testing is a time-consuming and expensive operation. The reasons for their implementation may be changes in the conversion coefficient of the load cell caused by overload, moisture saturation, aging of adhesives used in strain gages, failure of the measurement channels of IMS and ACS, cable communication lines, etc., as well as for periodic metrological verification.
Наиболее трудоемкой является операция переградуировки силоизмерительных датчиков, установленных в сложных стендах для климатических испытаний конструкций с воспроизведением воздействий влаги, температуры, нагрузки, солнечной радиации и других факторов. В этих стендах силоизмерительные датчики устанавливаются или вне климатической камеры, причем связь с конструкцией осуществляется тягами с сильфонами или в климатической камере. В последнем случае тензорезисторы, наклеенные на упругом элементе силоизмерительного датчика, герметизируются для защиты от воздействия влаги. Экспериментально установлено, что абсолютной герметизации достичь нельзя, а величина изменения коэффициента преобразования может изменяться до 3-5% от начальной величины при воздействии 90-100% влаги в течение года. В случае нарушения герметизации имеет место резкое снижение коэффициента преобразования и получения ошибочных результатов испытаний. Поэтому должен осуществляться периодический контроль измерительных характеристик силоизмерительных датчиков.The most time-consuming is the operation of re-calibrating the force sensors installed in complex stands for climatic testing of structures with reproduction of the effects of moisture, temperature, load, solar radiation and other factors. In these stands, load cells are installed either outside the climate chamber, and the connection with the structure is carried out by rods with bellows or in the climate chamber. In the latter case, strain gages glued to the elastic element of the load cell are sealed to protect against moisture. It was experimentally established that absolute sealing cannot be achieved, and the change in the conversion coefficient can vary up to 3-5% of the initial value when exposed to 90-100% moisture during the year. In the event of a breach of sealing, there is a sharp decrease in the conversion coefficient and erroneous test results. Therefore, periodic monitoring of the measuring characteristics of load cells should be carried out.
Для этого при климатических испытаниях на прочность конструкций летательных аппаратов наиболее целесообразно применять силоизмерительные датчики с устройствами, обеспечивающими контроль характеристик без демонтажа их с испытательного стенда.To do this, when climate testing the structural strength of aircraft, it is most advisable to use force sensors with devices that provide performance monitoring without dismantling them from the test bench.
Известно, устройство для измерения силы, содержащее силоизмерительный датчик, силонагружающую систему и регистрирующую аппаратуру (см. Баранов А.Н., Белозеров Д.Г., Ильин Ю.С., Кутьинов В.Ф. М.: "Машиностроение", 1974 г., стр.254-255).It is known that a device for measuring force, containing a load sensor, a load-loading system and recording equipment (see Baranov A.N., Belozerov D.G., Ilyin Yu.S., Kutinov V.F. M .: "Engineering", 1974 g., pp. 254-255).
Недостатком устройства при измерениях сил в условиях климатических испытаний является изменение измерительных характеристик при длительной эксплуатации и невозможность их корректирования без демонтажа устройства из испытательного стенда. Устройство требует дополнительных периодических градуировок на образцовых испытательных машинах, что существенно увеличивает трудоемкость испытаний и стоимость измерений.The disadvantage of the device when measuring forces under climatic conditions is the change in the measuring characteristics during long-term operation and the inability to correct them without dismantling the device from the test bench. The device requires additional periodic calibrations on exemplary testing machines, which significantly increases the complexity of the tests and the cost of measurements.
Известно устройство измерения силы при климатических испытаниях на прочность конструкций летательных аппаратов (см. Патент РФ 2085876, ЦАГИ, авторы Ильин Ю.С. и Перунина О.А., 1997 г.), принятое за прототип.A known device for measuring strength during climatic tests on the strength of aircraft structures (see RF Patent 2085876, TsAGI, authors Ilyin Yu.S. and Perunin OA, 1997), adopted as a prototype.
Устройство содержит корпус, силоизмерительный датчик, узел задания двух уровней деформаций нормированной величины, выполненный в виде клина с образцовыми мерными плитками и датчик контроля положения клина.The device comprises a housing, a load sensor, a node for setting two levels of deformations of a normalized value, made in the form of a wedge with exemplary measuring tiles and a sensor for monitoring the position of the wedge.
Недостатком устройства является наличие в нем датчика контроля положения клина и второго измерительного канала для регистрации его показания.The disadvantage of this device is the presence of a wedge position monitoring sensor and a second measuring channel for recording its readings.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерения сил при климатических длительных испытаниях конструкций летательных аппаратов на прочность и снижение эксплуатационных расходов на их проведение.The task of the invention is to increase the accuracy of force measurement during long-term climatic tests of aircraft structures for strength and reduce operating costs for their implementation.
Техническим результатом является обеспечение возможности периодической градуировки силоизмерительных датчиков в процессе кратковременной остановки испытательного стенда без перемонтажа силонагружающих и силоизмеряющих устройств.The technical result is the provision of the possibility of periodic calibration of force sensors in the process of short-term stopping of the test bench without re-installation of load-bearing and force-measuring devices.
Технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, силоизмерительный датчик с контактными толкателями упругого элемента и узел задания двух уровней деформаций нормированной величины, узел задания двух уровней деформаций нормированной величины выполнен в виде двух калиброванных цилиндров разных диаметров с конусными переходами, укрепленными на вращающейся оси с возможностью перемещения в резьбовой втулке, шарнирно закрепленной на корпусе устройства, а контактные толкатели упругого элемента силоизмерительного датчика выполнены клинообразного вида,The technical result is achieved in that in a device containing a housing, a force sensor with contact pushers of an elastic element and a unit for setting two levels of deformations of a normalized value, a unit for setting two levels of deformations of a normalized value is made in the form of two calibrated cylinders of different diameters with conical transitions mounted on a rotating axis with the possibility of movement in a threaded sleeve pivotally mounted on the device body, and contact pushers of the elastic element of the sensor are made wedge-shaped appearance,
На фиг.1 приведена конструктивная схема предлагаемого устройства.Figure 1 shows a structural diagram of the proposed device.
На фиг.2 показаны сечения по А-А, Б-Б и В-В на фиг.1.In Fig.2 shows a section along aa, bb and bb in Fig.1.
На фиг.3 представлена зависимость выходного сигнала устройства при градуировке и эксплуатации.Figure 3 presents the dependence of the output signal of the device during calibration and operation.
На фиг.4 приведена зависимость выходного сигнала при контрольных градуировках устройства до и в процессе климатических испытаний.Figure 4 shows the dependence of the output signal at control calibrations of the device before and during climatic tests.
Предлагаемое устройство (фиг.1) состоит из корпуса 1, силоизмерительного датчика 2, на упругом элементе которого в растянутой и сжатой зонах наклеены тензорезисторы 3, соединенные по схеме измерительного моста, подключенного к электрическому разъему 4. Упругий элемент снабжен двумя узлами крепления для приложения измеряемой силы, которые с внутренней стороны имеют контактные толкатели 5а и 5б клинообразного вида. На корпусе установлен силовой узел 6 для нагружения упругого элемента на два нормированных уровня деформации.The proposed device (figure 1) consists of a housing 1, a load sensor 2, on the elastic element of which tensor resistors 3 are glued in the stretched and compressed zones, connected according to the scheme of the measuring bridge connected to the electrical connector 4. The elastic element is equipped with two attachment points for application of the measured forces that on the inside have
Силовой узел (см. фиг.2, сеч. А-А) выполнен в виде двух калиброванных цилиндров 7а и 7б разных диаметров с конусными переходами 8а и 8б, укрепленными на вращающейся оси 9, которая имеет возможность перемещаться в резьбовой втулке 10 (см. фиг.2, сеч. Б-Б). Резьбовая втулка укреплена шарнирно на корпусе 1. На свободном конце оси силонагружающего узла укреплен лимб 11 ручного привода для вращения и, соответственно, перемещения оси.The power unit (see figure 2, section A-A) is made in the form of two calibrated cylinders 7a and 7b of different diameters with conical transitions 8a and 8b, mounted on a
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Нагружают упругий элемент силоизмерительного датчика 2 при градуировке силами Р на эталонной силозадающей машине. При этом деформируют поверхность упругого элемента в зоне наклейки тензорезисторов 3, что вызывает, соответственно, изменение их электрического сопротивления и приводит к изменению выходного сигнала измерительного моста. По величине задаваемых сил и выходному сигналу определяют градуировочную характеристику nг=φ(рг) (см. фиг.3) силоизмерительного датчика и коэффициент преобразования К.The proposed device operates as follows. The elastic element of the load sensor 2 is loaded during calibration by forces P on a reference force-setting machine. In this case, the surface of the elastic element is deformed in the sticker region of the strain gauges 3, which causes, accordingly, a change in their electrical resistance and leads to a change in the output signal of the measuring bridge. The magnitude of the set forces and the output signal determine the calibration characteristic n g = φ (p g ) (see Fig. 3) of the load cell and the conversion coefficient K.
После градуировки в тех же нормальных климатических условиях дополнительно нагружают упругий элемент силоизмерительного датчика, вращая и, соответственно, перемещая ось 9 устройства вместе с двумя калиброванными цилиндрами разных диаметров и конусными переходами. При этом на горизонтальных участках дополнительной характеристики производят отсчеты контрольных сигналов силоизмерительного датчика и (см. фиг.4).After calibration in the same normal climatic conditions, the elastic element of the load cell is additionally loaded by rotating and, accordingly, moving the
При проведении климатических испытаний конструкции на испытательном стенде процесс работы силоизмерительного датчика аналогичен градуировке, но изменяется последовательность операций: вначале дополнительно нагружают упругий элемент на два нормированных уровня деформаций, определяют по величине контрольных сигналов и (см. фиг.4) функцию влияния климатических условий на коэффициент преобразования К и нагружают конструкцию до величины силы, определяемой с учетом функции влияния климатических условий по формуле:When carrying out climatic tests of the structure on a test bench, the operation of the load sensor is similar to the calibration, but the sequence of operations changes: first, the elastic element is additionally loaded at two normalized strain levels, determined by the value of the control signals and (see figure 4) the function of the influence of climatic conditions on the conversion coefficient K and load the structure to a force value determined taking into account the function of the influence of climatic conditions according to the formula:
где Uo - начальный сигнал силоизмерительного датчика при испытаниях конструкции;where U o - the initial signal of the load cell during structural testing;
Ui - выходной сигнал силоизмерительного датчика на i-й ступени нагружения пря испытании конструкции;U i - the output signal of the load cell at the i-th stage of loading direct test design;
К - коэффициент преобразования градуировочной характеристики;K is the conversion coefficient of the calibration characteristic;
и - контрольные выходные сигналы при дополнительном нагружении упругого элемента на первый и второй нормированные уровни деформации при градуировке; and - control output signals with additional loading of the elastic element to the first and second normalized levels of deformation during graduation;
и - контрольные выходные сигналы при дополнительном нагружении упругого элемента на первый и второй нормированные уровни деформации при климатических условиях. and - control output signals with additional loading of the elastic element to the first and second normalized levels of deformation under climatic conditions.
В устройстве опорные линии клиновых толкателей 5а и 5б размещены перпендикулярно оси 9 (см. фиг.2 сеч. В-В). При этом возможное наличие люфтов в резьбовой паре "ось-втулка" не приводит к дополнительным погрешностям измерения, которые имели бы место, если бы опоры были выполнены в виде конуса.In the device, the reference lines of the
Внедрение устройства в практику экспериментальных исследований обеспечивает:The introduction of the device into the practice of experimental research provides:
- повышение точности измерения сил при климатических испытаниях на прочность конструкций летательных аппаратов;- improving the accuracy of force measurements during climatic tests on the strength of aircraft structures;
- уменьшение эксплуатационных расходов на подготовку и проведение испытаний;- reduction of operating costs for the preparation and conduct of tests;
- снижение стоимости на изготовление силоизмерительных датчиков по сравнению с прототипом.- cost reduction for the manufacture of load cells in comparison with the prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004122679/28A RU2269103C1 (en) | 2004-07-26 | 2004-07-26 | Dynamometric device for strength test of aircrafts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004122679/28A RU2269103C1 (en) | 2004-07-26 | 2004-07-26 | Dynamometric device for strength test of aircrafts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2269103C1 true RU2269103C1 (en) | 2006-01-27 |
Family
ID=36047945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004122679/28A RU2269103C1 (en) | 2004-07-26 | 2004-07-26 | Dynamometric device for strength test of aircrafts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2269103C1 (en) |
-
2004
- 2004-07-26 RU RU2004122679/28A patent/RU2269103C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108519175B (en) | Variable-range soil pressure measuring method based on Bragg fiber grating | |
CN108760109B (en) | Variable-range soil pressure measuring device and method based on Bragg fiber grating | |
US5357786A (en) | Device for determining mechanical properties of materials | |
CN107941398B (en) | Monitoring support and intelligent monitoring system | |
RU2287795C1 (en) | Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment | |
CN106525301B (en) | Force and displacement measuring method and sensor based on distributed optical fiber sensing | |
CN109708586A (en) | A kind of packaging method of optical fibre Bragg optical grating strain sensor | |
CN113790974A (en) | Soil body horizontal stress testing method and system based on flexible consolidation pressure chamber | |
RU2269103C1 (en) | Dynamometric device for strength test of aircrafts | |
CN212674050U (en) | Extensometer for measuring micro deformation by secondary lever type | |
US2785569A (en) | Wind tunnel force and moment measuring device | |
RU2247952C2 (en) | Dynamometer | |
RU2681251C1 (en) | Hinge moment of the rejected surface measurement device | |
RU174678U1 (en) | DEFORMATION SENSOR | |
JP3784073B2 (en) | Apparatus for measuring shear in the core of a sandwich structure | |
CN111307352A (en) | Flexible sensor capable of measuring friction force between fluid and solid | |
CN217083645U (en) | Bridge strain testing device | |
RU2085876C1 (en) | Method of force measurement under climatic tests of structure of flying vehicle for strength and gear for its realization | |
Sobieszek et al. | Landing gear dynamic tests with strain gages | |
RU2425326C1 (en) | Load meter | |
RU96655U1 (en) | TENZOMETRIC SENSOR FOR MEASURING POWER WITH THE PROPERTIES OF VIVILITY AND A LOW NOISE LEVEL UNDER THE ACTION OF THE SHOCK LOAD | |
RU151668U1 (en) | DYNOMETER FOR MEASURING TORQUES WHEN TURNING A METAL PILES | |
RU2082082C1 (en) | Device measuring deformations of flexible envelopes of flying vehicles | |
RU2222788C2 (en) | Transducer measuring vibration movements | |
RU2110766C1 (en) | Meter measuring deformations at increased temperatures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120727 |