RU165648U1

RU165648U1 - TEST FOR TURBO-SCREW ENGINES TEST

Info

Publication number: RU165648U1
Application number: RU2016121456/06U
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Богочанов; Владимир Филиппович Домашов; Александр Анатольевич Землянский; Евгений Викторович Калло; Юрий Антонович Мороз
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2016-10-27

Abstract

1. Стенд для испытаний турбовинтовых двигателей, содержащий балансирную платформу, где закреплен двигатель, установленную на упругих лентах, и закрепленный на ней рычаг, который своим свободным концом взаимодействует с датчиком силы, закрепленным на основании стенда, и силовой цилиндр для калибровки датчика силы с системой его управления, отличающийся тем, что он снабжен дополнительно вторым,калибровочным, датчиком силы, который закреплен на подвижном элементе силового цилиндра с возможностью взаимодействия с первым, рабочим, датчиком силы, причем система управления силовым цилиндром и оба датчика силы подключены к входу процессора, выходы которого подключены к блокам отображения результатов измерения крутящего момента и калибровки рабочего датчика силы.2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что в качестве силового цилиндра использован гидравлический цилиндр поршневого типа, имеющий две управляемые полости, поршневую и штоковую, подключенные магистралями к выходам гидрораспределителя, а вход которого подключен к системе гидравлического привода, имеющего в своем составе насосный агрегат, клапан давления с пропорциональным управлением и датчик давления.1. A test bench for turboprop engines, comprising a balancing platform, where the engine mounted on elastic bands is fixed, and a lever is mounted on it, which interacts with its free end with a force sensor mounted on the base of the stand, and a power cylinder for calibrating the force sensor with the system its control, characterized in that it is additionally equipped with a second, calibration, force sensor, which is mounted on a movable element of the power cylinder with the possibility of interaction with the first, working, sensor sludges, wherein the power cylinder and control system, both a force sensor connected to the input processor, the outputs of which are connected to blocks displaying the torque measurement and calibration results sily.2 working sensor. The stand according to claim 1, characterized in that a hydraulic piston type cylinder is used as a power cylinder, having two controlled cavities, a piston and a rod, connected by highways to the outputs of the control valve, and the input of which is connected to a hydraulic drive system incorporating a pump unit , proportional pressure valve and pressure sensor.

Description

Полезная модель относится к области испытаний турбовинтовых двигателей на заводском стенде после изготовления или после проведенного ремонта.The utility model relates to the field of testing turboprop engines at a factory stand after manufacturing or after repairs.

Известны наземные (заводские) стенды для испытаний турбовинтовых двигателей, содержащие динамометрическую платформу с установленным на ней двигателем и гидротормозом. При вращении ротора трение между лопастями балансирного тормоза и периферийным слоем жидкости создает тормозящий момент, равный и противоположный крутящему моменту, при этом реактивный момент стремится повернуть статор в обратную сторону (Патент РФ №2402750 «Стенд для высотно-климатических испытаний турбовинтовых и турбовальных двигателей», G01M 15/14, 27.10.2010). Измерительная аппаратура фиксирует крутящий момент и число оборотов испытываемого двигателя. Эти стенды отличаются сложностью конструкции и соответственно дороги в изготовлении и эксплуатации. Кроме того, каждая цепь механизмов вносит определенные погрешности, которые суммарно приводят к значительным погрешностям измерений.Known ground (factory) stands for testing turboprop engines, containing a dynamometer platform mounted on it with an engine and hydraulic brake. When the rotor rotates, the friction between the blades of the balancing brake and the peripheral layer of fluid creates a braking torque equal to and opposite to the torque, while the reactive moment tends to rotate the stator in the opposite direction (RF Patent No. 2402750 "Stand for high-altitude climatic testing of turboprop and turboshaft engines", G01M 15/14, 10.27.2010). The measuring equipment records the torque and speed of the engine under test. These stands are distinguished by the complexity of the design and, accordingly, are expensive to manufacture and operate. In addition, each chain of mechanisms introduces certain errors, which in total lead to significant measurement errors.

Известен стенд для испытаний реактивных двигателей, содержащий основание, подвешенное на упругих лентах, при этом гидродатчики, выполняющие функцию гидравлической системы, измеряемое усилие трансформируют в потенциальную энергию давления жидкости. Тяга или крутящий момент, развиваемая двигателем, передается через основание и далее на гидродатчик. Так как капельные жидкости практически несжимаемы, то давление в гидродатчике мгновенно повышается и уравновешивает измеряемую силу. Каждая цепь механизмов вносит определенные погрешности измерений. При этом, данный стенд не может обеспечить одновременное измерение тяговой силы и крутящего момента (А.С. Акобджанян. «Гидравлические системы измерений усилий», г. Москва, 1972 г., с. 46-52).A known bench for testing jet engines, containing a base suspended on elastic bands, while the hydraulic sensors that perform the function of a hydraulic system, the measured force is transformed into the potential energy of the pressure of the liquid. The thrust or torque developed by the engine is transmitted through the base and further to the hydraulic sensor. Since dropping liquids are practically incompressible, the pressure in the hydraulic sensor rises instantly and balances the measured force. Each chain of mechanisms introduces certain measurement errors. At the same time, this stand cannot provide simultaneous measurement of traction force and torque (A.S. Akobdzhanyan. "Hydraulic systems for measuring forces", Moscow, 1972, pp. 46-52).

Известен также стенд для испытаний турбовинтовых двигателей (Техническое описание стенда для испытаний турбовинтового двигателя ТВ7-117), содержащий балансирную платформу, которая установлена на упругих лентах и имеет кронштейн, который своим свободным концом взаимодействует с датчиком силы. Крутящий момент, который создает винт при работе двигателя, определяется как произведение усилия на датчике и расстояния от оси двигателя до датчика - плечо (обычно 1 метр). Калибровка датчика силы производится гидравлическим цилиндром - нагружателем. Так как калибровка данной измерительной системы производится по визуальным показаниям манометра, то погрешность измерений весьма существенна. Кроме того, калибровка датчика силы производится отдельно от стенда, что не позволяет учесть влияние всех составляющих реальной стендовой системы измерения крутящего момента.Also known is a test bench for turboprop engines (Technical description of a test bench for turboprop engines TV7-117), which contains a balancing platform that is mounted on elastic bands and has a bracket that interacts with a force sensor with its free end. The torque that the screw creates when the engine is running is defined as the product of the force on the sensor and the distance from the axis of the engine to the sensor - the shoulder (usually 1 meter). Calibration of the force sensor is performed by a hydraulic cylinder - a loader. Since the calibration of this measuring system is carried out according to the visual readings of the manometer, the measurement error is very significant. In addition, the calibration of the force sensor is carried out separately from the stand, which does not allow to take into account the influence of all the components of a real bench system for measuring torque.

Целью изобретения является повышение точности измерения крутящего момента двигателя на стационарных и переходных режимах в различных имитируемых условиях.The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring engine torque in stationary and transient conditions in various simulated conditions.

Поставленная цель достигается тем, что стенд для испытаний турбовинтовых двигателей снабжен дополнительно вторым - калибровочным, более высокого класса, датчиком силы, который закреплен на подвижном элементе силового цилиндра, с возможностью взаимодействия с первым - рабочим датчиком силы, причем система управления силовым цилиндром и оба датчика силы подключены к входу процессора, выходы которого подключены к блокам отображения результатов измерения крутящего момента и калибровки рабочего датчика силы.This goal is achieved in that the test bench for turboprop engines is additionally equipped with a second - calibration, higher class force sensor, which is mounted on a movable element of the power cylinder, with the possibility of interaction with the first - working force sensor, moreover, the power cylinder control system and both sensors forces are connected to the input of the processor, the outputs of which are connected to the units for displaying the results of measuring the torque and calibration of the working force sensor.

В качестве силового цилиндра использован гидравлический цилиндр поршневого типа, имеющий две управляемые полости: поршневую и штоковую, подключенные магистралями к выходам гидрораспределителя, вход которого подключен к системе гидравлического привода, имеющего в своем составе насосный агрегат, клапан давления с пропорциональным управлением и датчик давления.A hydraulic piston type cylinder was used as a power cylinder, which has two controllable cavities: a piston and a rod, connected by highways to the outputs of the control valve, the input of which is connected to the hydraulic drive system, which includes a pump unit, a pressure valve with proportional control and a pressure sensor.

Применение в данном предлагаемом стенде в системе измерения крутящего момента турбовинтового двигателя дополнительного датчика силы более высокого класса для калибровки рабочего датчика силы позволит значительно упростить и автоматизировать процедуру калибровки всей системы измерения крутящего момента, повысить точность измерения этого важного параметра при испытаниях двигателя. Это обусловлено тем, что в данной системе калибровочное устройство использует для тестирования первичную величину - усилие, а не давление в гидравлическом цилиндре - нагружателе, которое является вторичной величиной.The use of an additional higher-grade force sensor in the turboprop engine torque measurement system for calibrating the working force sensor will significantly simplify and automate the calibration of the entire torque measurement system, and increase the accuracy of this important parameter in engine tests. This is due to the fact that in this system the calibration device uses the primary value for testing - the force, and not the pressure in the hydraulic cylinder - the loader, which is the secondary value.

Кроме того, для создания усилия используется гидравлический цилиндр, на штоке которого закреплен калибрующий датчик, а в гидравлической системе установлен клапан давления с пропорциональным управлением и датчик давления, что позволяет регулировать давление в системе, и соответственно усилие, с помощью программируемой электронной системы.In addition, to create the force, a hydraulic cylinder is used, on the rod of which a calibrating sensor is fixed, and a pressure valve with proportional control and a pressure sensor is installed in the hydraulic system, which allows you to adjust the pressure in the system, and accordingly the force, using a programmable electronic system.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, где:The proposed device is illustrated by drawings, where:

На Фиг. 1 показан стенд с системой измерения крутящего момента;In FIG. 1 shows a bench with a torque measurement system;

На Фиг. 2 - структурная схема системы измерения и регистрации.In FIG. 2 is a structural diagram of a measurement and recording system.

Стенд для испытаний турбовинтовых двигателей включает в себя балансирную платформу 1, на которой закреплен испытываемый турбовинтовой двигатель 2. Платформа 1 установлена на упругих элементах. В качестве упругих элементов использованы четыре ленты 4, которыми платформа 1 связана с основанием 3, что обеспечивает ей возможность углового перемещения вокруг продольной оси. На балансирной платформе 1 закреплен рычаг 5, который своим свободным концом 6 взаимодействует с датчиком силы 7, закрепленным на основании 3 стенда. Крепление датчика силы 7 на основании 3 стенда выполнено при помощи подставки 8,. Подставка 8 состоит из двух частей, которые связаны винтовой передачей, причем на верхней части 9 закреплен датчик 7, а нижняя часть 10 закреплена на основании 3.A test bench for turboprop engines includes a balancing platform 1 on which the tested turboprop engine 2 is mounted. Platform 1 is mounted on elastic elements. Four ribbons 4 are used as elastic elements, by which the platform 1 is connected with the base 3, which provides it with the possibility of angular movement around the longitudinal axis. A lever 5 is fixed on the balancing platform 1, which interacts with its free end 6 with a force sensor 7, mounted on the base 3 of the stand. The mounting of the force sensor 7 on the base 3 of the stand is made using the stand 8 ,. The support 8 consists of two parts that are connected by a helical gear, with a sensor 7 fixed to the upper part 9, and the lower part 10 fixed to the base 3.

В соответствии с формулой полезной модели, данный стенд снабжен дополнительно вторым - калибровочным датчиком силы, который закреплен на подвижном элементе силового цилиндра с возможностью взаимодействия с первым - рабочим датчиком силы. Для создания усилия, необходимого для калибровки датчика силы 7, в данном стенде предусмотрен силовой цилиндр 11, который установлен на одной оси с рабочим датчиком силы и закреплен на кронштейне 12, жестко связанном с основанием 3. Причем корпус 13 силового цилиндра закреплен на кронштейне 12, а на штоке 14, который является подвижным элементом, закреплен второй - калибровочный датчик силы 15, который в исходном состоянии находится на некотором расстоянии H от верхнего торца свободного конца 6 рычага 5.In accordance with the formula of the utility model, this stand is additionally equipped with a second calibration force sensor, which is mounted on a movable element of the power cylinder with the possibility of interaction with the first - working force sensor. To create the force necessary for calibrating the force sensor 7, a power cylinder 11 is provided in this stand, which is mounted on the same axis as the working force sensor and is mounted on an arm 12 rigidly connected to the base 3. Moreover, the housing 13 of the power cylinder is fixed on an arm 12, and on the rod 14, which is a movable element, a second one is fixed - a calibration force sensor 15, which is in the initial state at a certain distance H from the upper end of the free end 6 of the lever 5.

В соответствии с формулой полезной модели (п. 2), в качестве силового цилиндра 11 использован гидравлический цилиндр поршневого типа, имеющий две управляемые полости: поршневую 16 и штоковую 17, подключенные магистралями 18 и 19 к выходам гидрораспределителя 20, а вход которого подключен к системе гидравлического привода (Фиг. 1). В состав гидропривода входят: бак 21, насосный агрегат 22, фильтр 23, клапан предохранительный 24, манометр 25, клапан давления с пропорциональным управлением 26 и датчик давления 27.In accordance with the utility model formula (p. 2), a piston type hydraulic cylinder having two controllable cavities: a piston 16 and a rod 17, connected by lines 18 and 19 to the outputs of the control valve 20, and whose input is connected to the system, is used as a power cylinder 11 hydraulic drive (Fig. 1). The hydraulic actuator includes: tank 21, pump unit 22, filter 23, safety valve 24, pressure gauge 25, pressure valve with proportional control 26 and pressure sensor 27.

В соответствии с формулой полезной модели система управления силовым цилиндром и оба датчика силы подключены к входу процессора, выходы которого подключены к блокам отображения результатов измерения крутящего момента и калибровки рабочего датчика силы. Датчики силы 7 и 15, а также датчик давления 27, подключены к входам процессора 29. Один выход процессора подключен к модулю 28 информации и регистрации параметров (момент крутящий, усилие), а другой - к модулю калибровки 30, а третий - к регулятору давления 26 в системе гидропривода.In accordance with the utility model, the power cylinder control system and both force sensors are connected to the input of the processor, the outputs of which are connected to the units for displaying the results of torque measurement and calibration of the working force sensor. Force sensors 7 and 15, as well as a pressure sensor 27, are connected to the inputs of the processor 29. One processor output is connected to the information and parameter registration module 28 (torque, force), and the other to the calibration module 30, and the third to the pressure regulator 26 in the hydraulic drive system.

Работа стенда происходит следующим образом. При испытаниях турбовинтового двигателя он создает на валу винта крутящий момент, заставляющий винт вращается, создавая поток воздуха и тягу, а реактивный крутящий момент стремится повернуть балансирную платформу 1 в обратную сторону, например, - по часовой стрелке на Фиг. 1.The work of the stand is as follows. When testing a turboprop engine, it creates a torque on the propeller shaft, the forcing screw rotates, creating air flow and traction, and the reactive torque tends to rotate the balancing platform 1 in the opposite direction, for example, clockwise in FIG. one.

При этом рычаг 5, своим свободным концом 6 взаимодействуя с датчиком силы 7, создает на нем усилие пропорциональное крутящему моменту на винте двигателя 2. Сигнал от датчика силы 7 поступает на вход процессора 29, где преобразуется в единицы измерения крутящего момента, и поступает на вход модуля 28 индикации и регистрации результатов испытания турбовинтового двигателя 2.In this case, the lever 5, interacting with the force sensor 7 with its free end 6, creates a force on it proportional to the torque on the engine screw 2. The signal from the force sensor 7 is fed to the input of the processor 29, where it is converted to torque units, and fed to the input module 28 display and registration of the test results of the turboprop engine 2.

Калибровка рабочего датчика силы 7 производится следующим образом. Включают насос 22, и рабочая жидкость через фильтр 23 начинает поступать к гидрораспределителю 20.Затем включают на процессоре 29 режим «Калибровка», при этом начинает работать заложенная в нем соответствующая программа. Включается электромагнит УА1 гидрораспределителя 20 и рабочая жидкость поступает по магистрали 18 в поршневую 16 полость гидроцилиндра 12, а из штоковой полости 17 по магистрали 19 поступает на слив в бак 21. При этом поршень 14 перемещается вниз пока наконечник второго калибровочного датчика силы 15 не упрется в верхнюю плоскость конца 6 рычага 5, выбрав зазор Н. Одновременно клапан давления 26 автоматически настраивается на первую точку графика калибровки создавая в системе гидропривода давление p₁, которое отслеживается датчиком давления 27. Давление рабочей жидкости в полости 16 гидроцилиндра 11 на поршень 14 преобразуется в усилие, которое, через датчик силы 15 передается на конец рычага 5, разворачивая балансирную платформу 1 вокруг ее оси на лентах 4, и замыкается на датчике силы 7. Таким образом, в процессе калибровки нагружается и тестируется вся стендовая система измерения крутящего момента: балансирная платформа 1, рычаг 5 и рабочий датчик силы 7. При достижении заданного программой усилия P₁ - первой точки графика калибровки, по команде от датчика давления 27 подъем давления останавливается, а в модуле 30 регистрируются показания датчиков силы 7 и 15. Затем, в соответствии с программой «Калибровка», по команде от процессора 29 вновь включается клапан давления 26, который поднимает давление в системе до p₂ и соответственно усилие гидроцилиндра 11 до P₂ - следующей точке на графике калибровки.Calibration of the working force sensor 7 is as follows. Turn on the pump 22, and the working fluid through the filter 23 begins to flow to the valve 20. Then turn on the processor 29 mode "Calibration", while the corresponding program starts to work. The electromagnet UA1 of the control valve 20 is turned on and the working fluid enters through the line 18 into the piston 16 of the hydraulic cylinder cavity 12, and from the rod cavity 17 through the line 19 it flows into the tank 21. In this case, the piston 14 moves down until the tip of the second calibration force sensor 15 rests against the upper plane of the end 6 of the lever 5, selecting the gap N. At the same time, the pressure valve 26 is automatically adjusted to the first point of the calibration graph creating a pressure p ₁ in the hydraulic drive system, which is monitored by pressure sensor 27. Pressure the working fluid in the cavity 16 of the hydraulic cylinder 11 to the piston 14 is converted into a force, which, through the force sensor 15 is transmitted to the end of the lever 5, turning the balancing platform 1 around its axis on the belts 4, and closes on the force sensor 7. Thus, in the process of calibration, the entire bench torque measuring system is loaded and tested: the balancing platform 1, the lever 5 and the working force sensor 7. When the force P ₁ specified by the program is reached, the first point of the calibration graph, pressure is stopped by the command from pressure sensor 27 pressure, and in module 30, the readings of force sensors 7 and 15 are recorded. Then, in accordance with the Calibration program, by command from the processor 29, the pressure valve 26 is turned on again, which raises the pressure in the system to p ₂ and, accordingly, the force of the hydraulic cylinder 11 to P ₂ - the next point on the calibration graph.

Таким образом, проходят все точки графика по нарастанию усилия, а затем в обратную сторону проходят те же точки графика, постепенно снижая давление в системе и усилие. После окончания процесса калибровки отключается электромагнит УА1 и включается УА2, при этом рабочая жидкость поступает по магистрали 19 в штоковую 17 полость гидроцилиндра 11, а из поршневой полости 16 по магистрали 18 поступает на слив в бак 21. При этом поршень 14 перемещается верх и занимает исходное положение, а электромагнит УА2 отключается по команде от датчика давления 27.Thus, all points of the graph pass along the increase in force, and then the same points of the graph pass in the opposite direction, gradually reducing the pressure in the system and the force. After the calibration process is completed, the electromagnet UA1 is turned off and UA2 is turned on, while the working fluid enters through the line 19 into the rod 17 of the cylinder 11, and from the piston cavity 16 through the line 18 it flows into the tank 21. At the same time, the piston 14 moves to the top and occupies the original position, and the electromagnet UA2 is disconnected on command from the pressure sensor 27.

Данные, полученные в процессе калибровки, позволяют уточнить показания рабочего датчика силы 7 по показаниям калибровочного датчика силы 15, который учитывает при калибровке влияние всех составляющих стендовой системы измерения крутящего момента.The data obtained during the calibration process make it possible to clarify the readings of the working force sensor 7 according to the readings of the calibration force sensor 15, which takes into account the influence of all components of the bench torque measuring system during calibration.

Применение в данном предлагаемом стенде, в системе измерения крутящего момента двигателя, дополнительного датчика силы более высокого класса, с помощью которого нагружается и тестируется вся стендовая система измерения крутящего момента, значительно повышает точность и достоверность результатов испытаний. Кроме того, это позволит упростить и автоматизировать процедуру калибровки основного - рабочего датчика силы, повысить точность измерения этого важного параметра при испытаниях двигателя. Это обусловлено тем, что в данной системе калибровочное устройство использует для тестирования первичную величину - усилие, а не давление в гидравлическом цилиндре-нагружателе, которое является вторичной величиной.The use in this proposed stand, in the system of measuring engine torque, of an additional force sensor of a higher class, with which the entire bench system of measuring torque is loaded and tested, significantly increases the accuracy and reliability of the test results. In addition, this will simplify and automate the calibration procedure of the main - working force sensor, increase the accuracy of this important parameter during engine tests. This is due to the fact that in this system the calibration device uses the primary value for testing - the force, and not the pressure in the hydraulic cylinder-loader, which is the secondary value.

Claims

1. A test bench for turboprop engines, comprising a balancing platform, where the engine mounted on elastic bands is fixed, and a lever is mounted on it, which interacts with its free end with a force sensor mounted on the base of the stand, and a power cylinder for calibrating the force sensor with the system its control, characterized in that it is additionally equipped with a second, calibration, force sensor, which is mounted on a movable element of the power cylinder with the possibility of interaction with the first, working, sensor sludges, wherein the power cylinder and control system, both a force sensor connected to the processor input, the outputs of which are connected to the display units of torque measurement and calibration results working force sensor.

2. The stand according to claim 1, characterized in that the piston type hydraulic cylinder is used as a power cylinder, having two controllable cavities, a piston and a rod, connected by highways to the outputs of the control valve, and the input of which is connected to a hydraulic drive system incorporating pump unit, proportional pressure control valve and pressure sensor.