Стенд для определения массоцентровочных характеристик изделий больших масс

Изобретение относится к области метрологии, преимущественно к приборам контроля действительного положения координат центра масс и массы изделий. Может быть эффективно использовано при отработке конструкций новых высокотехнологичных комплексов.

Известна конструкция по заявке на изобретение №2004112999/28 (приоритет 27.04.2004, МПК⁷ G01M 1/00, дата публикации заявки 20.10.2005) «Балансировочный стенд с вертикальной осью вращения». Стенд содержит фундамент, конические газостатические подшипники, силоизмерительные датчики дисбаланса, колебательные подвески, пневмопривод и пневмотормоз вращения измеряемого объекта, жесткий тонкостенный переходник.

К недостаткам конструкции следует отнести невозможность быстрой переналадки для балансировочных работ, ограниченный эталонным телом диапазон балансируемых изделий, отсутствие вычисления действительных значений координат центра масс изделий в автоматическом режиме.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов, защищенное патентом РФ №2292021 (G01M 1/00, В64С 27/00; приоритет 21.10.2005, опубликовано 20.01.2007). Оно взято за прототип.

Устройство для статической балансировки лопастей винтов вертолетов содержит весы в виде установленного на призменной опоре двухплечевого рычага, на грузоприемном плече которого на призменной паре расположена подвеска для опоры концевой части лопасти, а на уравновешивающем плече - подвижная гиря, перемещаемая с помощью ходового винта.

Конструкция устройства содержит U-образный ложемент, подвешенный боковыми стенками на стойке с помощью призменных пар, при этом боковые стенки ложемента прилегают к лопасти, установленной с опорой на ее носовую часть. На весы лопасть со смещенным относительно призменных пар центром тяжести опирается концевой частью. Ложемент выполнен с возможностью сопряжения со съемной панелью, являющейся опорой лопасти при горизонтальном положении хорды профиля. Для осуществления балансировки с требуемой точностью необходимо из-за специфики конструкции уделять повышенное внимание на точность установки лопасти вплоть до микрометрических перемещений, в результате чего повышается время на проведение наладочных и предбалансировочных работ.

Недостаток устройства-прототипа заключается в том, что равновесие достигается за счет перемещения подвижной гири, с замером расстояния от измерительной базы до фактического положения гири, вследствие чего требуется большой объем ручного труда.

Другим недостатком устройства-прототипа является то, что устройство позволяет определить только продольную и поперечную неуравновешенность лопасти. Отсутствует единый с устройством механизм перевода лопасти в продольное и поперечное положения.

Задачей настоящего изобретения является разработка устройства статической балансировки изделий больших масс, имеющих фасонное очертание, с максимальной автоматизацией процесса балансировки.

Задача решена с помощью заявляемого изобретения - стенда, состоящего из основных компонентов: устройства массоцентровочных характеристик (МЦХ), корзины балансировочной, вычислительной системы (комплекса управляющего вычислительного).

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения его со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 изображает стенд в статике; фиг. 2 - соединение весовых опор через тензодатчики с комплексом вычислительным.

Устройство МЦХ, в соответствии с фиг. 1, представляет из себя основание 1, выполненное из камня твердых пород, на котором установлены три аэростатические весовые опоры 2, служащие для исключения трения в точках подвеса и позиционирования системы по отношению к горизонтальному положению. В каждой опоре 2 установлено по одному тензометрическому датчику балочного типа 3. На опорах закреплена грузонесущая плита 4, имеющая направляющие 5, служащие базовой площадкой для установки различных грузоподъемных устройств.

Корзина балансировочная предназначена для установки, закрепления и позиционирования изделий, и связана с грузонесущей плитой через промежуточную раму 6, на которую установлен кантователь 7, служащий для перевода изделия из вертикального (загрузочного) положения в горизонтальное (измерительное). Перевод осуществляется вручную через червячный редуктор 8. Необходимо отметить, что кантователь установлен непосредственно на грузонесущей плите 4.

Отличительным признаком является возможность проведения балансировочных работ с телами больших масс, имеющих фасонное очертание. Процесс балансировки автоматизирован. Использование же вместо металла для основания стенда камня габбро придает в целом комплексу дополнительную устойчивость и прочность.

Принцип работы заключается в вычислении координат центра масс (ЦМ) и массы путем определения значений реакций в тензометрических датчиках стенда. После определения реакций стенда в автоматическом режиме производятся вычисления действительных значений координат ЦМ и массы изделий по известным зависимостям.

Устройство работает следующим образом. Балансируемое изделие устанавливается при помощи грузоподъемного механизма в корзину балансировочную и закрепляется. Осуществляют перевод изделия из вертикального в горизонтальное положение при помощи кантователя. Снимают показания реакций опор с трех тензодатчиков при помощи микрокомпьютера комплекса вычислительного по команде оператора. Переводя изделие в последующие положения (вращением изделия вокруг своей оси), определяют реакции, возникающие в опорах. После завершения цикла измерений, изделие переводят в вертикальное положение и извлекают его из корзины. Пустую оснастку переводят в горизонтальное положение и вновь определяют реакции опор в требуемых положениях. По известным зависимостям программное обеспечение вычислительной системы производит расчет параметров координат ЦМ и массы изделия, используя ранее определенные значения реакций опор.

Технический результат подтвердил преимущества заявленного изобретения, а именно:

- диапазон масс балансируемых (измеряемых) изделий увеличен от 100 кг до 1100 кг; к тому же не ограничены длина, диаметр и форма балансируемого изделия;

- пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений координат

ΔХ=±1 мм ΔY,ΔZ=±0,5 мм

- предел допускаемой абсолютной погрешности измерения массы Δm=0,6 кг

Предложенный Стенд для определения координат центра масс изделий больших масс по сравнению с лучшими образцами аналогичного оборудования позволяет проводить работы по статической балансировке изделий с требуемой точностью. Достигнутая точность балансировки подтверждена «Свидетельством об утверждении типа средств измерений» государственной аттестации RU.E.27.046.A №57235.

Испытания предложенного стенда для определения массоцентровочных характеристик изделий больших масс показали, что достигнуто сокращение времени на наладку оборудования, сокращен перечень выполняемых действий при проведении балансировочных работ, что, в свою очередь, позволяет сократить время на проведение балансировочных работ на 30% по сравнению с известными за счет повсеместной автоматизации процесса и упрощения процедуры снятия значений требуемых показателей.