ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД
TEST BENCH

Изобретение относится к гидравлическому машиностроению, а именно к стендам для испытания угловых редукторов вертолета.
Известна турбогенераторная установка ТГ-16М. (Турбогенераторная установка ТГ-16М, Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию, раздел 1.4, Рис.7.1, страницы 20 и 21).
Недостатком известной установки является то, что испытание редуктора установки в условиях стенда предусматривает обязательное использование газотурбинного двигателя, так как масляная система для двигателя и редуктора общая.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является испытательный стенд, включающий испытуемый объект, трубопроводные магистрали и агрегаты со средствами управления и измерения (патент RU №2129675, F15B 19/00, 1999 г.).
Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, является его баллонная система, которая не может обеспечить длительные, ресурсные, эквивалентно-циклические или другие виды испытаний объекта, а также его приработку, когда требуется значительный отрезок времени.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении длительных, ресурсных, эквивалентно-циклических испытаний при минимальных затратах электроэнергии на испытание углового вертолетного редуктора в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным.
Указанный технический результат достигается тем, что в испытательном стенде, включающем испытуемый объект, трубопроводные магистрали, средства управления и измерения параметров рабочей среды, согласно изобретению стенд имеет масляную систему, состоящую из двух частей, герметически разделенных между собой и связанных через масляно-масляный теплообменник (ММТ), расположенный в первой части, при этом первая часть содержит масляный бак с оборудованием заполнения и слива, масляный насос с электроприводом, аппарат воздушного охлаждения масла (АВОМ), блок выносных масляных фильтров (БМВФ) с оборудованием переключения, имеющий две секции, а также расходомер масла, редукционный клапан и распределитель, связанный с механизмом загрузки, нагнетающие магистрали, связанные с указанным механизмом через распределитель и стендовыми редукторами, устройства слива масла и масло - воздушной смеси в масляный бак, а вторая часть с магистралью замкнутого циркуляционного типа содержит расходомер масла и две термопары, расположенные на испытуемом редукторе снаружи, при этом редукторы стенда, механизм загрузки и испытуемый угловой редуктор образуют кинематически замкнутую цепь.
Выполнение масляной системы стенда из двух частей, герметически разделенных между собой и связанных через масляно-масляный теплообменник обеспечивает смазку и охлаждение редукторов и механизма загрузки стенда одним маслом в первой части, а также во второй части смазку и охлаждение испытуемого редуктора другим маслом, использующимся в эксплуатации.
Размещение в первой части масляной системы стенда масляного бака с оборудованием заполнения, слива и контроля параметров масла, масляного насоса с электроприводом, аппарата воздушного охлаждения масла, блока выносных масляных фильтров с оборудованием переключения и контроля параметров, имеющего две секции, позволяет обеспечивать стендовые редукторы и механизм загрузки охлажденным и прошедшим фильтрацию маслом.
Установка в первой части масляной системы стенда расходомера масла обеспечивает контроль расхода масла в первой части за единицу времени и сравнение фактического расхода с нормативной величиной. Установка в ней редукционного клапана позволяет регулировать давление масла до значения, соответствующего нормативной величине.
Установка двух устройств слива позволяет возвращать в масляный бак стенда масло по одним магистралям и масло-воздушную смесь по другим. При этом бак циклон, расположенный на масляном баке, возвращает в атмосферу отделенный от масла воздух.
Установка распределителя в масляной системе стенда обеспечивает управление механизмом загрузки. То есть за счет распределителя осуществляется создание механизмом загрузки в кинематически замкнутой цепи стенда крутящего момента требуемой величины, его длительное сохранение, повышение или полное снятие.
Создание кинематически замкнутой стендовой цепи, связанной с испытуемым редуктором, позволяет выполнять весь спектр испытаний редуктора и его приработку при минимальных затратах электроэнергии.
Выполнение второй части масляной системы стенда замкнутого циркуляционного типа позволяет испытывать угловой вертолетный редуктор в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным.
Установка во второй части масляной системы стенда расходомера масла, позволяет контролировать расход масла за единицу времени и сравнение фактического расхода с нормативной величиной. При этом масло второй части масляной системы охлаждается в ММТ, принадлежащим первой части.
Установка двух термопар на наружные поверхности испытуемого редуктора позволяет контролировать температуру его корпуса.
На фигуре изображена схема испытательного стенда.
Испытательный стенд включает в себя масляную систему, состоящую из двух частей. При этом первая часть содержит масляный бак 1, на котором установлены устройства контроля количества масла в баке - уровнемер радарный микроволновый 2 и мерное стекло 3. Далее на баке 1 установлены бак циклон 4, сообщающийся с атмосферой, горловина заливная 5 с защитным фильтром, датчик температуры (не показан), два штуцера 6 - один для слива масла, а другой для слива масло-воздушной смеси, кран сливной 7, предназначенный для слива масла из бака и отбора его проб для анализа. Бак 1 имеет люк для выполнения регламентных работ (не показан).
Далее первая часть масляной системы стенда включает в себя следующие магистрали. Магистраль 8 предназначена для подвода масла через шаровой кран 9 к масляному насосу 10, приводимому в действие электродвигателем (не обозначен). Магистраль 11 предназначена для дренажа утечек масла из насоса 10 в масляный бак 1. Нагнетающая магистраль 12 выходит из насоса 10 и делится на две магистрали 13 и 14, имеющие соответственно шаровые краны 15 и 16. Магистраль 13 соединена с АВОМ 17. АВОМ 17 имеет дренажную магистраль 18, выходящую на сливное устройство 19, связанное с масляным баком 1 через штуцер 6. Магистраль 14 обходит АВОМ и шаровой кран 20, затем соединяется с магистралью 13 на участке выхода из АВОМ 17 до ММТ 21. Магистраль 13 после ММТ 21 делится на магистрали 22 и 23. Магистраль 23 через шаровой кран 24 связана со сливным устройством 19. Магистраль 22 связана с БВМФ 25, который в свою очередь имеет кран-переключатель 26, делящий магистраль 22 на магистрали 27 и 28, идущие соответственно на фильтрующие секции 29 и 30. Магистрали 27 и 28 имеют сливные краны 31, связаны между собой краном 32 для заполнения фильтров фильтрующих секций 29 и 30 маслом. Секции 29 и 30 имеют сигнализаторы максимального перепада давления масла (не обозначены) на фильтрах и клапаны перепуска (не обозначены). Обе секции 29 и 30 имеют краны стравливания воздуха (не обозначены) и связанные между собой обратные клапаны (не обозначены). Из БВМФ 25 выходит магистраль 33. В эту магистраль включен датчик 34 измерения температуры масла на входе в стенд 35. После датчика 34 магистраль 33 делится на магистрали 36 и 37. Магистраль 36 через редукционный клапан 38 приходит на сливное устройство 19. Магистраль 37 проходит через расходомер 39 и входит в стенд 35. Для измерения давления масла на входе в стенд 35 имеется датчик 40 с сигнализацией минимального значения давления. Магистраль 37 делится на стендовые магистрали 41, 42, 43, 44, 45. Магистраль 41 через распределитель 46, магистрали 47, 48 совместно с магистралями 49 и 50 связаны с механизмом загрузки 51. Магистраль 42 связана с редуктором 52. Магистраль 43 связана с редуктором верхним замыкающим 53. Магистраль 37 напрямую связана с редуктором 54 привода от электродвигателя. Электродвигатель не показан. Магистрали 44 и 45 связаны с коническими редукторами 55 и 56.
Все перечисленные редукторы 52, 53, 54, 55, 56, распределитель 46 и механизм загрузки 51 являются агрегатами стенда.
Из всех перечисленных редукторов стенда 52, 53, 54, 55, 56 и механизма загрузки 51 выходят магистрали суфлирования (не обозначены), соединенные с баком циклоном 4. Из этих же редукторов 52, 53, 54, 55, 56 и механизма загрузки 51 выходят магистрали слива масло-воздушной смеси 57, 58, 59, 60, 61 и 62. При этом в магистралях 57 и 61 установлены датчики измерения температуры масло-воздушной смеси на выходе (не показаны) и сигнализаторы стружки магнитные (не показаны). В магистрали 60 после соединения с магистралью 59, а также в магистрали 58 после соединения с магистралью 62 тоже стоят те же датчики и сигнализаторы (не показаны). Магистрали 57, 58, 60 и 61 выведены к сливному устройству 63, которое в свою очередь связано со вторым сливным штуцером 6 масляного бака 1.
Магистрали 12, 13, 14, 22, 27, 28, 33, 37, 41, 42, 43, 44, 45, 47, 48, 49 и 50 нагнетающие.
Магистрали 8, 57, 58, 59, 60, 61 и 62 самотечные и выполнены с уклоном не менее 5°.
Все датчики и сигнализаторы, а также уровнемер радарный микроволновый 2, насос 10, АВОМ 17, расходомер 39 и распределитель 46 электрически связаны с системой автоматического управления (САУ) (не показана).
Вторая часть масляной системы испытательного стенда обеспечивает испытание углового вертолетного редуктора 64, содержит масляную магистраль 65, проходящую через ММТ 21 первой части системы и расходомер 66. Кроме этого, вторая часть масляной системы стенда имеет две термопары, расположенные на испытуемом редукторе снаружи, а также датчики и сигнализаторы давления, термопреобразователь сопротивления для измерения температуры масла в редукторе 64 (не показаны). Все вышеперечисленные средства контроля второй части системы стенда связаны с САУ. Испытуемый редуктор 64 входит в кинематически замкнутую цепь с редукторами стенда 52, 53, 54, 55, 56 и механизмом загрузки 51.
Испытательный стенд работает следующим образом. Включают САУ стенда. Через горловину 5 с фильтром заливают масло определенного типа, разрешенного для эксплуатации на стенде, в масляный бак 1 до момента срабатывания сигнала САУ «полный бак». По нормативам бак заполняется маслом не более чем на 80%. После технологического перерыва выполняют слив пробы масла через сливной кран 7 и выполняют ее анализ на соответствие техническим условиям, содержание металлов и класс чистоты. При положительных результатах кран 7 пломбируют.
В поддон углового вертолетного редуктора 64 заливают нормативное количество масла определенного типа, использующегося при эксплуатации на вертолете. На магистрали 8 первой части открывают кран 9. Кран 24 закрывают.
При температуре воздуха выше 0°C открывают кран 15 и закрывают кран 16. Кран 20 открывают. При этом используется АВОМ 17. Атмосферный воздух в АВОМ 17 подается с помощью вентиляторов, приводимых в действие электродвигателями с частотным регулированием (не показаны).
При температуре воздуха ниже 0°C, открывают кран 16 и закрывают краны 15 и 20. При этом АВОМ 17 не используется.
Кран-переключатель 26 переключают на одну из фильтрующих секций 29 или 30.
Включают масляный насос 10. Через масляную магистраль 11 осуществляется дренаж утечек масла из насоса 10 в сливное устройство 19 и затем через штуцер 6 масло сливается в масляный бак 1. В течение 10 минут до запуска электродвигателя испытательного стенда идет заполнение маслом всех магистралей первой части масляной системы стенда, выбранной секции 29 или 30 БВМФ 25, распределителя 46, редукторов стенда 52, 53, 54, 55, 56 и механизма загрузки 51. В это же время регулируют редукционный клапан 38 для создания в первой части масляной системы стенда нормативного давления масла. При необходимости дополнительно используют кран 24 его частичным открыванием. По истечении 10 минут выполняют запуск электродвигателя стенда. При этом через редуктор 54 запускается вся кинематически замкнутая цепь, включающая в себя редукторы 52, 53, 55, 56, механизм загрузки 51 и испытуемый редуктор 64. С помощью управления распределителем 46 механизмом загрузки 51 создают необходимый крутящий момент в кинематически замкнутой цепи, тем самым реализуют контактные напряжения в зубчатых колесах редуктора 64, соответствующие эксплуатационным. Распределителем 46 и механизмом загрузки 51 удерживают крутящий момент, созданный в цепи стенда, длительное время, повышают его при необходимости, понижают и снижают до нуля по окончании испытания редуктора 64. При проведении испытания редуктора 64 термопарами контролируют температуру его наружных поверхностей. Ранее перечисленными средствами контролируют температуру и давление масла во всей масляной системе испытательного стенда. Расходомерами 39 и 66 контролируют фактический расход масла за единицу времени и сравнивают с нормативными величинами с помощью САУ. При необходимости, не прерывая испытания, производят дополнительную регулировку давления масла в первой части системы стенда до нормативного значения редукционным клапаном 38 или краном 24. В случае засорения работающей фильтрующей секции БВМФ 25 (сигнал САУ «повышенный перепад давления на фильтрах»), не прерывая испытания, переключаются на секцию с чистыми фильтрами и меняют засоренные фильтры на новые.
В случае прохождения сигнала САУ от сигнализаторов стружки магнитных, означающего появление стружки в масле, стенд экстренно останавливают и выявляют источник стружки. Устраняют источник стружки и продолжают испытание.