RU2269103C1 - Dynamometric device for strength test of aircrafts - Google Patents

Dynamometric device for strength test of aircrafts Download PDF

Info

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
Application number
RU2004122679/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Степанович Ильин (RU)
Юрий Степанович Ильин
Ольга Александровна Перунина (RU)
Ольга Александровна Перунина
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority to RU2004122679/28A priority Critical patent/RU2269103C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2269103C1 publication Critical patent/RU2269103C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: measuring engineering.
SUBSTANCE: device comprises housing, dynamometric gauge with contact plungers of the flexible member and unit for setting two levels of deformation. The unit for setting two level of deformations is made of two calibrated cylinders of different diameters and provided with conical adapters secured to the rotatable axle for permitting movement in the threaded bushing.
EFFECT: expanded functional capabilities.
4 dwg

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 contact pushers 5a and 5b of a wedge-shaped form. A power unit 6 is installed on the housing for loading the elastic element into two normalized levels of deformation.

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 rotating axis 9, which has the ability to move in the threaded sleeve 10 (see figure 2, sec. BB). The threaded sleeve is pivotally mounted on the housing 1. At the free end of the axis of the load-bearing unit, a manual drive limb 11 is mounted for rotation and, accordingly, axis movement.

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

Figure 00000002
и
Figure 00000003
(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 axis 9 of the device together with two calibrated cylinders of different diameters and conical transitions. At the same time, on horizontal sections of the additional characteristic, the control signals of the load sensor are counted
Figure 00000002
and
Figure 00000003
(see figure 4).

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

Figure 00000004
и
Figure 00000005
(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
Figure 00000004
and
Figure 00000005
(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:

Figure 00000006
Figure 00000006

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;

Figure 00000007
и
Figure 00000003
- контрольные выходные сигналы при дополнительном нагружении упругого элемента на первый и второй нормированные уровни деформации при градуировке;
Figure 00000007
and
Figure 00000003
- control output signals with additional loading of the elastic element to the first and second normalized levels of deformation during graduation;

Figure 00000004
и
Figure 00000005
- контрольные выходные сигналы при дополнительном нагружении упругого элемента на первый и второй нормированные уровни деформации при климатических условиях.
Figure 00000004
and
Figure 00000005
- 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 wedge pushers 5a and 5b are placed perpendicular to the axis 9 (see Fig. 2 sec. Moreover, the possible presence of backlash in the threaded axis-sleeve pair does not lead to additional measurement errors that would occur if the supports were made in the form of a cone.

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)

Устройство для измерения силы при климатических испытаниях на прочность конструкций летательных аппаратов, содержащее корпус, силоизмерительный датчик с контактными толкателями упругого элемента и узел задания двух уровней деформаций нормированной величины, отличающееся тем, что 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.A device for measuring strength during climatic tests on the strength of aircraft structures, comprising a housing, a load cell with contact pushers of an elastic element and a unit for setting two levels of deformations of a normalized value, characterized in that the 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 body ce device, and the pushers contact the elastic member force-measuring sensor are made wedge-shaped form.
RU2004122679/28A 2004-07-26 2004-07-26 Dynamometric device for strength test of aircrafts RU2269103C1 (en)

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)

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