ГИДРОПРИВОД ДЛЯ НАГРУЖЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПРОЧНОСТНЫХ ИСПЫТАНИЯХ

Полезная модель относится к области испытательной техники, в частности к установкам для стендовых испытаний на усталость элементов летательных аппаратов.
Известен стенд для усталостных испытаний элементов вертолета (RU 2077042, МПК G 01 M 5/00, опубликовано 1997.04.10), гидропривод которого содержит автоматическую систему управления, насосную станцию, напорную и сливную магистрали с последовательно присоединенньми к ним электрогидравлическими усилителями и гидроцилиндрами. Гидропривод стенда позволяет нагружать испытываемый образец статической и динамической силами с исключением их взаимного влияния.
Недостаток известного гидропривода заключается в том, что при многоканальном нагружении объекта испытания не обеспечивается синхронная работа каналов динамического нагружения из-за различных величин сдвига фаз по этим каналам.
Известен стенд для испытаний опор шасси на выносливость (RU 2199100, МПК G 01 M 5/00, опубликовано 2003.02.20), гидропривод которого содержит несколько каналов нагружения, состоящих из силосоздающих и нагнетающих гидроцилиндров, которые соединены между собой напорными магистралями, причем нагнетающие гидроцилиндры связаны через кривошипные механизмы с общим маховиком.
Недостаток известного гидропривода заключается в том, что при изменении вязкости рабочей жидкости (из-за изменения ее температуры при работе), возникновении засоров в трубопроводах, изменении трения в гидроцилиндрах, увеличении износа уплотнителей, а также при появлении других факторов произойдут различные сдвиги фаз (различные запаздывания экстремумов создаваемых сил по отношению к базовой частоте вращения общего для всех каналов нагружения приводного маховика) по различным каналам нагружения и не будет обеспечиваться синхронная работа этих каналов, что неизбежно приведет к потере точности воспроизведения нагрузок, оговоренных программой испытаний.
Известен гидропривод для нагружения конструкции при прочностных испытаниях (RU 2253853, МПК G 01 M 5/00, опубликовано 2005.06.10), содержащий автоматическую систему управления, сливной бак, насос, напорную и сливную магистрали с
последовательно присоединенными к ним электрогидравлическими усилителями и гидроцилиндрами. Известный гидропривод по своей конструкции наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.
Недостаток известного гидропривода заключается в том, что при многоканальном нагружении объекта испытания не обеспечивается синхронная работа каналов динамического нагружения из-за различных величин сдвига фаз по этим каналам.
Заявляемый гидропривод решает задачу обеспечения синхронной работы гидроцилиндров при многоканальном нагружении объекта испытания.
Для этого гидропривод для нагружения конструкции при прочностных испытаниях, содержащий автоматическую систему управления, сливной бак, насос, напорную и сливную магистрали с последовательно подсоединенными к ним электрогидравлическими усилителями и гидроцилиндрами, согласно предлагаемому техническому решению оснащен фазоизмерителем и смонтированными на гидроцилиндрах датчиками силы, причем фазоизмеритель связан электрическими цепями с датчиками силы и с автоматической системой управления, а последняя связана электрическими цепями с электрогидравлическими усилителями.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется принципиальной схемой, представленной на фиг.1.
Предлагаемый гидропривод для нагружения конструкций при прочностных испытаниях содержит автоматическую систему управления 1, сливной бак 2, насос 3, напорную магистраль 4, сливную магистраль 5, электрогидравлические усилители 6 (на фиг.1. показан только электрогидравлический усилитель (i)-го канала нагружения, принадлежность к которому обозначена индексом (i), а остальные - условно не показаны), гидроцилиндры 7, датчики силы 8, фазоизмеритель 9, электрические цепи 10, 11 и 12. Кроме элементов гидропривода на фиг.1. показан неподвижно закрепленный объект испытания 13, к которому шарнирно подсоединены штоки гидроцилиндров 7(1), 7(2), 7(3)...7(i)...7(N), где (1), (2), (3)...(i)...(N) - номера каналов нагружения.
Предлагаемый гидропривод работает следующим образом. Из сливного бака 2 рабочая жидкость всасывается насосом 3 и под давлением подается в напорную магистраль 4, которая запитывает рабочей жидкостью электрогидравлические усилители 6. Автоматическая система управления 1 для всех каналов нагружения выдает управляющие электрические сигналы в форме переменных напряжений, которые имеют следующий вид
const
(i)
где U(i) - управляющее электрическое напряжение (управляющий сигнал), подаваемое автоматической системой управления 1 на электрогидравлический усилитель (i)-го канала нагружения; U(i) - постоянная часть управляющего электрического напряжения; A(i)-амплитуда переменной части управляющего электрического напряжения (i)-го канала нагружения; U=sin ωt - базовое переменное электрическое напряжение, вырабатываемое автоматической системой управления 1; ω=2πf - оборотная частота; f (Гц)- требуемая частота приложения нагрузок к объекту испытания; t (сек)- текущее время. Электрогидравлические усилители 6 смещают свои золотники пропорционально управляющим электрическим напряжениям U(i), которые поступают к ним по электрическим цепям 12 от автоматической системы управления 1. Рабочая жидкость под давлением поступает в гидроцилиндры 7, которые деформируют объект испытания 13. Требуемые для проведения испытаний расходы рабочей жидкости в различных гидроцилиндрах зависят от требуемых перемещений при испытаниях точек соединения объекта испытания 13 со штоками гидроцилиндров 7 и, как привило, не равны между собой. Чем больше требуемый расход рабочей жидкости в гидроцилиндре 7(i), тем больше будет на нем по времени запаздывание в достижении максимального перемещения штока по отношению к другим гидроцилиндрам и к базовому переменному управляющему напряжению U=sin ωt, то есть по различным каналам нагружения произойдет различное смещение фаз в достижении экстремумов перемещений штоков гидроцилиндров 7 (усилий, развиваемых на штоках гидроцилиндров 7). Кроме того на смещение фаз оказывают влияние многие другие факторы, например, вязкость рабочей жидкости, которая может существенно изменяться при ее разогреве во время работы, засоренность каналов электрогидравлических усилителей, неравномерная изношенность уплотнителей в гидроцилиндрах и т.д. Смонтированные на гидроцилиндрах датчики силы 8 регистрируют по времени величины сил и по электрическим цепям 10 передают эту информацию в фазоизмеритель 9, который в свою очередь по электрическим цепям 11 передает информацию об измеренных для всех каналов нагружения величинах смещения фаз Δω в систему автоматического управления 1. Синхронизация работы гидроцилиндров 7 по всем каналам нагружения обеспечивается за счет того, что автоматическая система управления 1 вносит в управляющий электрический сигнал корректировку и подает его на электрогидравлические усилители в следующем виде:
Предлагаемый гидропривод позволяет исключить смещение фаз при многоканальных нагружениях объекта испытания и за счет этого повысить точность
воспроизведения требуемых нагрузок. Гидропривод реализован в стендах для усталостных испытаний эластомерного демпфера и эластомерного подшипника втулки несущего винта легкого многоцелевого вертолета «АКТАЙ».