Силоизмерительные устройства

Тяга является основным параметром двигателя, и поэтому к ее измерению предъявляются очень строгие требования. Измерения осложняются тем, что двигатель имеет значительную массу, что требует массивных систем крепления, способных выдержать тягу двигателя, достигающую в настоящее время нескольких десятков тонн.

При испытаниях возможно возникновение значительных боковых усилий в плоскостях, перпендикулярных оси двигателя и вибрационных нагрузок.

Наибольшее распространение получили тягоизмерительные системы (ТИС) с динамометрической платформой, на которой устанавливается испытуемый двигатель, а усилия от него через эту платформу передаются к первичному преобразователю - силоизмерительному устройству (СИУ), который уравновешивает и измеряет тягу.

Динамометрическая платформа устанавливается на упругих опорах - стальных пластинах (упругие ленты), которые могут работать на растяжение (рис. 4.2) или сжатие (упругие шарниры). Могут использоваться и комбинированные упругие шарниры, работающие на растяжение и сжатие одновременно. Такая конструкция допускает перемещение платформы на расстояние 1...2 мм с минимальным сопротивлением. В СИУ применяются измерительные преобразователи различных типов: механические с рычажным редуктором и механическими весами; механические с упругим чувствительным элементом, воспринимающим усилия и преобразующим их в электрический сигнал с помощью тензорезисторных, емкостных, индукционных или вибрационно-частотных первичных преобразователей; гидравлические или пневматические месдозы с уравновешиванием измеряемого усилия давлением рабочей среды.

К СИУ предъявляются следующие требования:

1) погрешность измерения тяги не должна превышать 0,5 % измеряемой величины при доверительной вероятности 0,95 и высокой чувствительности системы:

2) необходимо обеспечить возможность измерения как прямой, так и обратной тяги при реверсировании тяги двигателя;

3) должна быть обеспечена возможность испытаний двигателей разных тяг;

4) в процессе испытаний не должны возникать воздействия на двигатель, которых нет в эксплуатации;

5) влияние системы коммуникаций на измеренную тягу должно быть минимальным;

Рис. 4.2. Конструкция силоизмерительного устройства с подвеской динамометрической платформы на упругих опорах:

1 - опорная стойка: 2 - преобразователь усилий; 3 - опора преобразователя усилий; 4 - динамометрическая платформа;
5 - упругая лента; 6 - рычаг градуировочного устройства

6) динамометрическая платформа должна иметь приспособление, позволяющее проводить градуировку системы.

Для анализа погрешностей СИУ необходимо оценить погрешности, порождаемые элементами системы. К ним относятся:

а) погрешности, вносимые регистрирующими приборами. Они связаны с классом точности прибора и диапазоном измерения. Уменьшение погрешности регистрирующего прибора может быть достигнуто путем применения многодиапазонных устройств или приборов с более высокой точностью;

б) погрешности, вносимые маятниковым эффектом и сопротивлением изгибу упругих опор. При отклонении динамометрической платформы возникают осевая составляющая от ее суммарной массы DG= Gtgq, а также силы упругости, вызванные деформацией опор и изгибом коммуникаций. Эти силы могут быть учтены при градуировке СИУ. Но надо иметь в виду, что желательно, чтобы деформации шлангов и других коммуникаций были бы упругие, т.е. не менялись по времени при продолжительной нагрузке. Поэтому в соединительных участках коммуникаций нежелательно применять пластичные материалы;

в) погрешности измерения тяги, связанные с неточностью установки двигателя. Если двигатель установили под углом а к динамометрической платформе, то возникает погрешность

где a - угол отклонения оси двигателя от горизонтального направления. Для уменьшения этой ошибки на динамометрической платформе предусматривается возможность проверки правильности установки двигателя;

г) ошибки, возникающие в процессе эксплуатации стенда, связанные с непараллельностью установки гибких опор. У однотипных подвесок при перемещении платформы возникают реакции опор, сумма которых дает горизонтальную составляющую силы. Ошибка в измерении тяги будет зависеть от реальных размеров элементов платформы и места установки Преобразователей усилий.

Размеры установки должны приниматься такими, чтобы получить d=0,05...0,2 %. Относительная погрешность, связанная с непараллельностью гибких опор, возникает как вследствие неточности сборки, так и в результате термической деформации платформы при изменении температуры.

При наличии больших перепадов температуры воздуха, например при испытании летом и зимой, когда разница температур достигает 50 °С, температурная погрешность в величине тяги для стальной платформы может составить до 0,3...0,4 %. Поэтому в процессе испытаний надо контролировать непараллельность лент и вносить соответствующую поправку в измеренное значение тяги. Для того чтобы избежать при измерении появления систематических погрешностей. СИУ снабжены устройствами для градуировки системы. Такое устройство показано на рис. 4.2. Градуировка производится путем последовательного нагружения рычага 6. При этом создается усилие, имитирующее тягу. По результатам градуировки строятся рабочие графики.