CC BY
76
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
УДК 621.45.015
О. В. Каменюк, А. В. Гайнутдинов Научный руководитель - Л. П. Назарова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФАЗОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА В СОСТАВЕ СТЕНДА ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ШНЕКОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
Оценены перспективы использования фазовых измерителей крутящего момента в составе стенда для гидравлических испытаний шнекоцентробежных насосов. Произведен анализ средств измерения крутящего момента.
В настоящее время гидравлические испытания шнекоцентробежных насосов жидкостных ракетных двигателей [1] проводятся с учетом имеющихся средств измерений и методики проведения испытаний и требуют затрат времени на проведение контрольно-технологических испытаний, соизмеримых, а иногда и превышающих ресурс работы насосов в составе изделия [2]. Кроме того, имеющиеся средства измерений не всегда позволяют с достаточной для практики точностью оценить действительное значение снимаемого параметра, что особенно обращает на себя внимание при снятии энергетической характеристики насосов с малым уровнем крутящего момента на его валу.
Одним из основных характерных параметров, определяемых при гидравлических испытаниях насосов, является его КПД. Как правило, КПД насосов определяется косвенным путем по результатам измерения величин, входящих в следующую зависимость:
Пн =
рУИ
юМ
где р - плотность жидкости, V - объемный расход жидкости; Н - напор насоса; ю - угловая скорость вращения ротора насосного агрегата, - крутящий момент на валу насоса.
Измерение параметров ю, Н и V на испытательных стендах в настоящее время не представляет сложности при достаточно высокой точности (погрешность менее 1 %) и быстродействии. Основную погрешность в определение КПД насоса вносит крутящий момент, а точнее система его измерения. Широко применяется метод балансирного динамометра [3], принцип которого заключается в том, что рама электродвигателя с мультипликатором устанавливается на гибких растяжках с возможностью окружного смещения в области упругих деформаций растяжек. Усилие с электродвигателя регистрируется с помощью рей-терных автоматических весов. Погрешность данного метода составляет порядка 1^3 %.
Проведенный анализ средств измерения крутящего момента позволил установить, что существенными преимуществами по сравнению с методом балансир-ного динамометра обладают измерители крутящего момента (ИКМ), основанные на принципе крутильного динамометра с регистрацией угла закручивания фазовым методом.
Сущность фазового метода измерения крутящего момента состоит в следующем: крутящий момент от двигателя передается к потребителю мощности через упругий элемент, угол закручивания которого пропорционален величине крутящего момента. На концах упругого элемента установлены диски с метками. Рядом с дисками установлены датчики, на выходе которых в момент прохождения метки появляется сигнал. О величине угла закручивания упругого элемента и, следовательно, о величине крутящего момента судят по углу сдвига фаз между сигналами датчиков. Диски с метками и датчики образуют устройство для преобразования угла закручивания упругого элемента в фазовый сдвиг.
Структурная схема ИКМ (см. рис. 1) в общем виде состоит из трех основных элементов:
- упругий элемент - торсион;
- устройство для преобразования угла закручивания в фазовый сдвиг - индукционный датчик;
- измеритель сдвига фаз-фазометр.
Преимущества фазового ИКМ:
- возможность установки измерителя на уже работающих стендах без их существенной реконструкции;
- при его использовании отпадает необходимость вывешивания электродвигателя, перенастройка предела измерения сводится практически к замене стыковочного торсиона.
Одним из основных недостатков, присущих фазовым ИКМ, является невозможность непосредственной градуировки всего комплекса ИКМ в статике. Поэтому для обеспечения необходимой точности ИКМ отдельно проводится градуировка торсиона и определение погрешностей системы преобразования угла закручивания в фазовый сдвиг и фазометра.
Упругий элемент
Устройство для преобразования угла закручивания в фазовый сдвиг
Измеритель сдвига фаз
Рис. 1. Структурная схема ИКМ
Секция ««ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯЛА И КА»
Анализ фазовых торсионных ИКМ показал хорошие динамические характеристики и более высокую точность снятия энергетических параметров (погрешность менее 1 %) с простой перенастройкой системы измерения на испытания других узлов путем замены торсиона, что позволяет говорить об актуальности и перспективности использования фазовых ИКМ для гидравлических испытаний шнекоцентробежных насосов.
Библиографические ссылки
1. Технология производства жидкостных ракетных двигателей : учебник / В. А. Моисеев, В. А. Тара-
сов и др. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 381 с.
2. Испытания насосов : справ. пособие / О. В. Яременко. М. : Машиностроение, 1976. 225 с.
3. Технология сборки и испытаний насосов жидкостных ракетных двигателей : учеб. пособие / М. В. Краев, В. П. Назаров, Л. П. Назарова, Б. Ф. Оратынский ; под общ. ред. проф. М. В. Краева ; САА. Красноярск, 1993. 104 с.
© Каменюк О. В., Гайнутдинов А. В., 2013
УДК 621.45
И. А. Куимов, М. В. Шадт Научный руководитель - В. П. Назаров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЛЕНТ ПРИПОЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ КАМЕР ЖРД
Рассматривается проблема нанесения лент припоя на оболочки камер ЖРД.
Одним из наиболее ответственных технологических процессов в производстве камеры жидкостного ракетного двигателя является процесс сборки под пайку блока сопла. Особое значение имеет нанесение лент припоя на внутреннюю поверхность наружной стенки сопла.
Для этого используется автоматизированная установка, обеспечивающая закрепление припоя с применением контактной точечной сварки (рис. 1). Припой заложен между паяемыми поверхностями в виде тонких лент фольги [1]. При этом способе легко достигается концентрация припоя в определенных местах паяемых поверхностей и равномерное распределение его по всей поверхности. Материалом припоя являются высоколегированные сплавы сложного состава: ПМ-17, ПЖК-35. Толщина ленты 0,12 мм, ширина 5 мм [3].
Рис. 1. Автоматизированная установка для нанесения припоя
Контроль нанесения лент припоя производится в два этапа:
• использование специального мерительного инструмента для проверки соблюдения расстояния между нанесенными лентами;
• рентгеновский контроль;
На схеме изображен чертеж качалки (рис. 2), являющейся основной частью приспособления для закрепления лент припоя. Под качалку подается через направляющую лента припоя. При контакте ролика в качалке с рубашкой подается импульс для прихватки припоя (рис. 1). Так как качалка и ролик должны иметь повышенную теплопроводность, в качестве материала для их изготовления используют бронзу (БрХ1, БрХ0,8) [2], которая обладает следующими свойствами:
• малой прочностью;
• низкой твердостью;
• высокой теплопроводностью.
При нанесении припоя под воздействием сил трения создается люфт в ролике, тем самым возникает погрешность в точности установки лент припоя. Расстояние между нанесенными лентами припоя соблюдается по допуску 3±1мм.
С целью устранения данного недостатка предлагается заменить ролик на подпружиненный электрод со сферическим наконечником (рис. 3). Материал наконечника - бронза БрХ1. Такая схема позволит исключить биение ленты и сохранить заданный допуск на расположение лент припоя [3].
В процессе нанесения лент припоя траектория ленты изменяется из прямолинейного в круговое (по винтовой линии). Необходимо уменьшить расстояние 2 между направляющей и электродом (рис. 2), что сведет до минимума отклонение ленты припоя от траектории ее нанесения [4].
Предложенное технологического оборудования нуждается в дополнительных исследованиях и проведении экспериментальных проверок.
Применение нового оборудования направленно на повышение качества и точности нанесения лент припоя.
