УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕНТРА МАСС

Полезная модель относится к технике испытаний авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) в стендовых условиях и может быть использована при монтаже ГТД на технологическом оборудовании и на подмоторной раме в барокамере.
При подготовке к испытаниями ГТД на специализированном испытательном стенде необходимо производить значительный объем монтажных и сборочных работ. Одной из таких работ является монтаж ГТД в термобарокамеру (ТБК) испытательного стенда на подмоторную раму, позволяющую закрепить ГТД на динамометрической платформе испытательного стенда.
При верхней подвеске авиадвигателя на самолете установку осуществляют на специальный пилон, который подвешивается в гондоле самолета в трех точках на адаптер. Для монтажа авиадвигателя на пилон, а затем на адаптер в сборочном подразделении предприятия-изготовителя используют специальное грузоподъемное устройство, оборудованное четырьмя независимыми подвесками, которые позволяют вывешивать четырьмя независимыми подвесками, которые позволяют вывешивать авиадвигатель под разными углами к горизонтальной плоскости, что необходимо при установке авиадвигателя на пилон.
На испытательных стендах при монтажных работах используют грузоподъемное устройство с одной подвеской, что не позволяет вывешивать ГТД под требуемыми углами к горизонтальной плоскости. Применение грузоподъемного устройства с четырьмя подвесками потребовало бы более высокого размещения подкрановых путей, что влечет за собой большую реконструкцию помещения, что допустимо не в каждой испытательной лаборатории, а в некоторых случаях невозможно выполнить в существующих габаритах помещения. Но даже использование грузоподъемного устройства с четырьмя независимыми подвесками требует определения центра масс (ЦМ) системы ГТД-рама для вывешивания данной системы в ТБК стенда в одной точке подвеса.
Известно устройство для извлечения и установки объекта, в частности узла теплообменника (патент RU 2264975, МПК B66F 11/00, 19/00, 9/06, B60P 3/00, опубл. 2004), имеющее несущую раму и разъемные соединения, управляемые независимо, обеспечивающие наклон и выравнивание несущей рамы. Устройство можно разместить в ограниченном пространстве для организации доступа к узлам теплообменника, сохраняя при этом устойчивость во время операции извлечения. Устройство, кроме подъема, выполняет горизонтальное перемещение габаритных объектов, в связи с чем имеет множество сложных дополнительных узлов и высокую стоимость. Вместе с тем, оно не позволяет находить центр масс объекта.
Известна конструкция устройства для вывешивания и перемещения ГТД в виде опорного двухбалочного мостового крана с двумя или большим числом грузовых тележек (см. И.И. Абрамович, В.Н. Березин, А.Г. Яуре, Грузоподъемные краны промышленных предприятий: Справочник. М: Машиностроение, 1989, стр. 172). Применение мостового крана для вывешивания и перемещения ГТД предполагает использование специальной модификации с четырьмя независимыми подвесками. Это накладывает достаточно существенные требования на габариты помещений испытательных лабораторий и не соответствует указаниям по выбору типа кранов в руководствах по проектированию промышленных предприятий и механизации погрузочно-разгрузочных работ в связи с нерегулярностью и ограниченной интенсивностью такого применения кранов.
Наиболее близким из известных по технической сущности и достигаемому результату является устройство (патент RU 2393986, МПК B66F 7/02, B66F 11/00, опубликовано 27.03.2010) для перемещения габаритных грузов в вертикальной плоскости. Подъемное устройство включает каркас, представляющий собой верхнюю и нижнюю рамы, соединенные вертикальными стойками. Подъемное устройство просто в изготовлении, но обеспечивает только жесткую фиксацию несущей поверхности на заданном уровне, без независимого изменения высоты точек крепления объекта. Устройство не позволяет определять положение центра масс объекта.
В основу полезной модели положено решение задачи упрощения вывешивание ГТД и нахождения центра масс для дальнейшего монтажа в районе центра масс петли подвеса двигателя на испытательном стенде.
Для решения этой задачи устройство содержит четыре вертикальные стойки, по меньшей мере, четыре балки и две подвижные траверсы, при этом вертикальные стойки расположены в углах прямоугольника, балки расположены горизонтально, образуют прямоугольник в горизонтальной плоскости и жестко соединены с верхними торцами стоек.
Новым в полезной модели является то, что устройство снабжено, по меньшей мере, четырьмя вертикальными тягами и узлами крепления объекта, в балках и траверсах выполнены сквозные продольные пазы. Траверсы размещены с возможностью перемещения вдоль балок по пазам. Вертикальные тяги кинематически связаны верхней частью с траверсами с возможностью перемещения по пазам, а узлы крепления объекта размещены в нижней части каждой вертикальной тяги с возможностью перемещения вдоль последних.
Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленной задачи, так как:
выполнение в балках и траверсах продольных пазов и размещение траверс с возможностью перемещения вдоль балок по пазам обеспечивает перемещение объекта, в частности, ГТД в горизонтальной плоскости и облегчает его вывешивание;
снабжение устройства вертикальными тягами и кинематическая связь вертикальных тяг с травесами с возможностью перемещения по пазам облегчает вывешивание объекта;
снабжение устройства узлами крепления объекта с размещением их в нижней части каждой вертикальной тяги с возможностью перемещения вдоль последних обеспечивает перемещение объекта, в частности, ГТД в вертикальной плоскости и облегчает его вывешивание;
Таким образом, поставленная задача решена: обеспечена возможность вывешивания ГТД с использованием простой конструкции, которая позволяет определять центр масс для дальнейшего монтажа в районе центра масс петли подвеса двигателя на испытательном стенде.
Существенные признаки полезной модели могут иметь развитие.
Каждый узел крепления может быть снабжен упорным подшипником, обеспечивающим уменьшение усилия при вертикальном перемещении ГТД.
Каждая вертикальная тяга может быть выполнена с резьбовым участком в нижней части для упрощения конструкции узла крепления ГТД.
Предлагаемая полезная модель поясняется последующим подробным описанием устройства и его использования со ссылкой на чертежи, представленные на фиг. 1-3, где
На фиг. 1 изображен общий вид устройства.
На фиг. 2 изображен ГТД на подмоторной раме, установленный в устройстве.
На фиг. 3 изображен кронштейн подмоторной рамы на тяге с подшипниковым узлом.
Устройство содержит четыре вертикальные стойки 1, оборудованные основаниями для установки на полу помещения, две продольные горизонтальные балки 2 и две поперечные горизонтальные балки 3, соединенные между собой. Для обеспечения жесткости конструкции стойки 1 связаны с балками 2, 3 подкосами 4. Для удобства установки вертикальных стоек 1 предусмотрены четыре монтажные горизонтальные балки 5, которые после окончания монтажа устройства могут быть демонтированы. Горизонтальные балки 2 имеют продольные сквозные пазы 6, позволяющие перемещаться в них крепежным элементам 7 двух подвижных траверс 8, расположенных на продольных балках 2. В траверсах 8 выполнены продольные сквозные пазы 9, в которых крепятся и перемещаются четыре вертикальные тяги 10. Тяги 10 служат для подвешивания ГТД в сборе с подмоторной рамой 12 (см. фиг. 2), составляющих систему ГТД-рама и другого технологического оборудования. На тягах 10 выполнены резьбовые участки 11 для крепления рамы 12.
Подмоторная рама 12 снабжена продольными балками 14. На раме 12 установлены четыре кронштейна 13, из которых два передних закреплены непосредственно на подмоторной раме 12, а два задних - на продольных балках 14 подмоторной рамы.
Для сокращения времени, затрачиваемого на вывешивание системы ГТД-рама, вследствие разности высот установки кронштейнов на задние тяги устанавливают трубчатые проставки 15. Для уменьшения усилия при подъеме рамы 12 на тягах 10 установлены подшипниковые узлы 16 (см. фиг. 3), которые фиксируются гайками 17.
Вертикальные тяги 10, имеющие в нижней части узлы крепления для монтажа подмоторной рамы 12 имеют свободный ход в горизонтальной плоскости вдоль пазов в траверсах 8 и балках 14, что позволяет произвести закрепление расположенного под тягами ГТД без привлечения дополнительных приспособлений силами нескольких человек. Подшипниковые узлы 16 в узлах креплениях для подмоторной рамы 12 обеспечивают возможность приподнять ГТД путем вращения гаек 17 на тягах обычными гаечными ключами.
Вывешенный на четырех тягах, ГТД находится в удобном положении для присоединения петли в районе центра масс и подвешивания к крюку крана с одной подвеской. Нахождение центра масс, т.е. точки крепления петли сводится таким образом к простому итеративному методу.
Устройство используется следующим образом.
На первом этапе в устройстве закрепляется подмоторная рама 12. На втором этапе к раме 12 крепится ГТД. На третьем этапе определяется центр масс системы ГТД-рама и ГТД в сборе с рамой 12 перемещается на испытательный стенд.
Первый этап. Транспортировочную тележку с установленной на ней рамой 12 (см. фиг. 2) перемещают внутрь устройства и закрепляют раму 12 с помощью кронштейнов 13 на тягах 10. После закрепления рамы 12 транспортировочную тележку удаляют. Подмоторную раму 12 поднимают на тягах 10 с помощью гаек 17 на определенную высоту. Высота крепления рамы 12 внутри устройства должна обеспечивать размещение под рамой тележки с размещенным на ней ГТД.
Второй этап. ГТД на транспортировочной тележке перемещают внутрь устройства, опускают раму с помощью гаек устройства до высоты, позволяющей закрепить ГТД на подмоторную раму 12 и закрепляют ГТД на подмоторной раме 12. Для закрепления ГТД на раме 12 используют штатные точки крепления двигателя. Затем ГТД вместе с подмоторной рамой 12 поднимают на тягах 10 вверх, чтобы освободить транспортировочную тележку. Транспортировочную тележку удаляют.
Третий этап. Прикрепляют петлю подвеса (не показано) к подмоторной раме 12 в точке приблизительно соответствующей расположению центра масс (ЦМ) системы ГТД-рама. Зацепляют петлю подвеса за крюк крана и выбирают слабину троса, на котором подвешен крюк. Последовательно освобождая тяги 10 устройства от весовой нагрузки системы ГТД-рама и отслеживая перемещения двигателя, изменяют точку крепления петли подвеса к подмоторной раме 13. Изменением точки крепления петли подвеса добиваются такого ее расположения, при котором оно соответствует ЦМ системы ГТД-рама. Фиксируют полученное положение петли подвеса и освобождают крюк крана. На этом определение центра масс завершается.
С помощью тяг 10 систему ГТД-рама поднимают на высоту, позволяющую установить под систему ГТД-рама транспортировочную тележку. Подводят тележку под систему ГТД-рама и, освобождая тяги 10, опускают систему ГТД-рама на тележку. Систему ГТД-рама закрепляют на тележке, полностью освобождают тяги 10 и выводят их из контакта с кронштейнами 13.
Транспортировочную тележку стенда с закрепленной на ней системой ГТД-рама вывозят из устройства.
Таким образом, устройство для определения центра масс представляет собой простой и удобный инструмент для монтажа ГТД на испытательный стенд при наличии крана только с одним подвесом и снимает необходимость в использовании дорогостоящих кранов с четырьмя независимыми подвесами в условиях ограниченности пространства и ресурсов испытательной лаборатории.