УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО МОМЕНТА ТЕЛ

Полезная модель относится к области измерений и используется для определения статического момента тел, преимущественно длинномерных, со сложным нерегулярным профилем поперечного сечения, в том числе анизотропных, и может быть использовано для определения статического момента лопаток турбомашин.
Известно устройство моментных весов, позволяющее определить статический момент тел (см. Технология производства паровых и газовых турбин / Н.Я.Бауман, М.И.Яковлев, И.Н.Свечков. М.: Машиностроение, 1973. - 464), содержащее двухплечевое коромысло с ножевыми опорами, зажимное устройство со сменными упорами, предназначенными для закрепления лопаток с разными профилями хвостовика, противовесы, циферблатные весы, на измерительную платформу которых опирается то плечо коромысла, на котором закрепляются лопатки.
Однако такое устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как не позволяет определить абсолютное значение статического момента тела (лопатки) относительно любой базовой оси, увеличенное время измерений из-за сложного процесса установки лопаток на коромысло, так как отсутствует жесткая фиксация коромысла относительно опор при укреплении лопаток.
7
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для измерения статического момента лопаток, (см. патент РФ №2204117 МПК G 01 M 1/12, G 01 L 3/00, опубл. в 2003 г.). В этом устройстве лопатка с держателем, обеспечивающим заданное значение рабочего радиуса установки лопатки относительно ближайшей опоры, консольно крепится на упругой балке, жестко соединенной с двумя упругими шарнирами, один из которых жестко закреплен на неподвижном, а другой также жестко на свободном конце датчика силы. Уравновешивание держателя с упругой балкой осуществляется с помощью гирь противовеса,
размещенных на свободном конце датчика силы. Сигнал от датчика силы поступает в электронный блок, который преобразует его в абсолютное значения статического момента лопатки и передает на средство индикации. Для определения статического момента лопатки (тела) вначале закрепляют на упругой балке держатель лопаток с одной стороны консоли относительно двух упругих шарниров. Гирями противовеса уравновешивают держатель с упругой балкой и принимают это положение за ноль системы отсчета. Затем последовательно закрепляют в держателе лопатки, измеряют реакции упругого шарнира датчиком силы и преобразуют их в абсолютные значения статических моментов лопаток
Недостатком такого устройства является ограниченные функциональные возможности, так как отсутствует возможность определения абсолютного значения статического момента тела (лопатки) относительно любой базовой оси и большие габариты устройства, обусловленные необходимостью размещения тела на рабочем радиусе установки.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства, обусловленных определением абсолютных значений статического момента тел относительно любой базовой оси, веса и координаты центра тяжести при одной установке тела на одно измерительное устройство, уменьшение габаритов, автоматизация записи измерений.
Эта техническая задача достигается тем, что известное устройство определения статического момента тел содержащие основание, балку с держателем тела, опирающуюся на две опоры, одна из которых является датчиком силы, который электрически связан с электронным блоком, снабжено компьютером, соединенным с электронным блоком, и подвижной кареткой, выполненной с возможностью закрепления в двух фиксированных положениях и установленной на балке между двух опор, при этом держатель расположен на каретке, другая опора выполнена в виде фиксирующего шарнира.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлено устройство определения статического момента тел.
Устройство содержит двухпозиционные моментные весы, имеющие основание 1, фиксирующую опору 2 в виде шарнира, балку 3, держатель 4 для крепления длинномерного тела 5 с центром тяжести 6 и базовой поверхностью 7, подвижную каретку 8, датчик силы 9, который является другой опорой и электрически связан с электронным блоком 10, соединенным с компьютером 11. При этом держатель 4 расположен между двух опор и с помощью подвижной каретки 8 он фиксируется на балке 3 в двух положениях.
Устройство определения статического момента тел работает следующим образом.
Л
c
Длинномерное тело 5 со сложным нерегулярным профилем поперечного сечения закрепляется с помощью держателя 4 неподвижно на каретке 8 таким образом, чтобы базовая поверхность 7 тела 5 с центром тяжести 6 была перпендикулярна оси балки 3. Каретка 8 с телом 5 располагается на балке 3 между одной фиксирующей опорой 2 и датчиком силы 9, являющимся другой измерительной опорой рычага, таким образом, чтобы каретка 8 и центр тяжести 6 тела 5 имели возможность двухпозиционного фиксированного расположения относительно фиксирующей опоры 2. При этом первое положение характеризуется одним расстоянием центра тяжести 6 тела 5 от фиксирующей опоры 2, а второе - другим. Измеряют разность реакций датчика силы 9 при перемещении каретки 8 без закрепленного на ней тела 5 из первого положения во второе, закрепляют взвешиваемое тело 5 на каретке 8 с помощью держателя 4, последовательно измеряют реакции датчика силы 9 при нахождении каретки 8 с телом 5 в первом и во втором положениях. Реакции датчика силы 9 измеряются через электрический сигнал, поступающий в электронный блок 10, который передает их значения в память компьютера 11, с помощью которого вычисляются вес Р тела, координата а центра тяжести и статический момент М относительно
cr
базовой поверхности тела, статический момент М тела относительно любой базовой оси по следующим формулам:
1
2
где: R и R - величины реакций датчика силы 9 соответственно в первом положении каретки 8, соответствующем одному расстоянию центра тяжести 6 тела 5 от фиксирующей опоры 2, и во втором положении, соответствующем другому расстоянию центра тяжести 6 тела 5 от фиксирующей опоры 2, Н;
0
ΔR - разность реакций датчика силы 9 при перемещении каретки 8 без закрепленного на ней тела 5 из первого положения во второе, Н;
b - расстояние между опорами, мм;
с - расстояние базовой поверхности 7 тела 5 от фиксирующей опоры 2 при первом положении каретки 8, мм;
Δ - расстояние между расположениями базовой поверхности 7 тела 5, образующееся при перемещении каретки 8 из первого положения во второе, мм;
Л
r - расстояние от базовой поверхности 7 тела 5 до любой базовой оси, мм.
Использование полезной модели позволяет определить статический момент тел относительно любой базовой оси, абсолютные значения веса и координаты центра тяжести при одной установке тела на одно измерительное устройство, обеспечить автоматическую запись результатов измерений, увеличить массо-габаритный диапазон тел, измеряемых одним устройством, уменьшить габариты устройства.