Назначение
Система измерения усилий 4.160.4500.00 (далее - СИУ) предназначена для измерения силы тяги и боковой составляющей вектора силы тяги двигателей.
Описание
СИУ представляет собой силоизмерительное устройство следящего статического уравновешивания с отрицательной обратной связью и установлено в вакуумной камере, которая предназначена для воспроизведения условий испытаний двигателей в вакууме.
Принцип действия заключается в усилии, развиваемом изделием, которое поворачивает коромысло подвески и жёстко связанную с ним консоль вокруг оси подвески. На консоли коромысла жёстко закреплён датчик Холла, находящийся в поле постоянного магнита датчика Холла, при движении консоли изменяется положение датчика относительно магнита датчика и, как следствие, напряжённость магнитного поля, воздействующая на этот датчик. Возникающий электрический сигнал с выхода датчика Холла поступает на усилитель СИУ, усиливается и в виде тока компенсации, проходя через шунт, подаётся в компенсационную рамку, находящуюся в поле постоянного магнита компенсатора. Возникающее при этом уравновешивающее усилие противодействует усилию, развиваемому изделием, и препятствует дальнейшему повороту коромысла. В случае уменьшения или увеличения измеряемого усилия, соответственно изменяется угол поворота коромысла подвески, положение датчика относительно магнита датчика, компенсирующий ток, и компенсирующее усилие.
Конструктивно СИУ состоит из:
- неподвижняя часть - подвеска СИУ, установленная в вакуумной камере, представляет собой растяжку, верхняя часть которой вертикальный подвес - труба капиллярная (верхняя опора) и нижняя часть - растяжка - проволока (нижняя опора);
- подвижная часть - горизонтально расположенное коромысло. На одном конце коромысла устанавливается пластина демпфера с компенсационной и тарировочной рамками. Рамки находятся в поле магнита компенсатора, который жёстко связан с обечайкой вакуумной камеры.
К другому концу коромысла перпендикулярно его оси в горизонтальной плоскости прикреплена консоль подвески с установленными на ней: шаговым двигателем FL57ST56-1206A, соединённым системой редукторов с валом поворотного устройства и посадочным фланцем испытываемого двигателя. На противоположном конце консоли расположены балансировочные грузы.
Рядом с местом крепления консоли к коромыслу подвески закреплён датчик перемещения. Напротив, датчика установлен магнит датчика перемещения на устройстве, обеспечивающем перемещение магнита в трёх плоскостях. Устройство жёстко связанно с дном вакуумной камеры.
Дальше на консоли закреплён кронштейн с пластиной магнитодинамического демпфера, находящегося в зазоре магнита демпфера. Магнит демпфера установлен на устройстве перемещения, что позволяет регулировать его положение в горизонтальной плоскости по двум координатам. Демпфер служит для уменьшения колебания подвеса.
Для устранения степеней свободы коромысла в плоскостях, проходящих через ось подвеса, вдоль этой оси под коромыслом закреплены стабилизирующие балансировочные грузы, соединённые с дном вакуумной камеры струнной растяжкой.
В вакуумной камере установлены арретиры - механические тяги, фиксирующие положение коромысла подвески при проведения монтажных работ на подвеске.
Для проверки и оценки положения подвижной части СИУ в воздухе и при испытаниях изделий используется триангуляционный датчик типа LS5-95/30-485-V-2-24-A изготовитель ООО «Призма», жестко закрепленный на вакуумной камере.
- усилитель СИУ 4.160.4420.00, изготовитель АО «ОКБ «Факел», предназначен для усиления электрического сигнала с выхода датчика Холла и передачи его в виде тока уравновешивания, проходящего через измерительный шунт в компенсационную рамку, находящуюся в поле постоянного магнита компенсатора;
- блок переключателей диапазонов 4.160.4470.00, изготовитель АО «ОКБ «Факел», установлен в разрыв компенсационной рамки и предназначен для выбора измерительного шунта в зависимости от величины измеряемого усилия. При помощи переключателей выбирается рабочий диапазон измерения усилия. С шунта, соответствующего выбранному пределу измерения, напряжение подаётся: на мультиметр Agilent 34401А и на регистратор многоканальный технологический РМТ59М;
- поворотное устройство, изготовитель АО «ОКБ «Факел», предназначена для поворота двигателя относительно своей оси с целью точного определения тяги двигателя (осевой составляющей) и угла отклонения вектора усилия;
- устройство приложения опорного значения силы с дистанционным управлением 4.160.4450.00, изготовитель ОА «ОКБ «Факел», предназначено для автоматического приложения значения силы на вход СИУ в условиях открытой и закрытой вакуумной камеры;
- пульт управления устройства приложения опорного значения силы с дистанционным управлением 4.160.4460.00, изготовитель ОА «ОКБ «Факел», служит для питания и управления электроприводом подачи опорного значения силы и индикации положения чаши с грузами;
- двухосевой инклинометр HCR726S-15-M48, изготовитель RION Technology, позволяет проверить качество балансировки коромысла подвески по горизонту в продольной и поперечных плоскостях;
- триангуляционный датчик LS5-95/30-485-V-2-24-A изготовитель ООО «Призма» используется для проверки и оценки положения подвижной части СИУ в воздухе и при испытаниях изделий;
- регистратор многоканальный технологический РМТ 59, изготовитель ООО НПП «ЭЛЕМЕР», г. Москва, оснащён цветным жидкокристаллическим дисплеем и предназначен для отображения результатов измерений силы вектора тяги испытываемого двигателя;
- мультиметр цифровой 34401A, (регистрационный № 54848-13), изготовитель фирма «Agilent Technologies», Малайзия.
Общий вид СИУ, размещаемых в вакуумной камере, приведён на рисунке 1, электронных устройств, размещаемых вне вакуумной камеры, - на рисунке 2-3.
Рисунок 1 - Общий вид СИУ
Рисунок 2 -Технологическая стойка приборов СИУ (1-место размещения маркировочной таблички)
Усилитель СИУ
Блок переключателей диапазонов
Поворотное устройство
Пульт управления устройства
приложения опорного значения силы с
Мультиметр цифровой прецизионный 34401A
Рисунок 3 - Общий вид усилителя СИУ, блока переключателей диапазонов, поворотного устройство, пульта управления устройства приложения опорного значения силы с дистанционным управлением, мультиметра цифрового прецизионного 34401A и регистратора многоканального технологического РМТ 59
Пломбирование СИУ не предусмотрено.
К средствам измерений данного типа относится система измерения усилий 4.160.4500.00, с заводским номерам: 01.
Маркировочная табличка средства измерений выполнена в виде пластинки, крепится на технологическую стойку приборов СИУ и содержит следующие основные данные:
- торговая марка изготовителя или его полное наименование;
- обозначение типа;
- знак утверждения типа;
- заводской номер (в виде цифрового обозначения, состоящего из арабских цифр). Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено.
Программное обеспечение
В РМТ 59 предусмотрено внутреннее и внешнее программное обеспечение (ПО).
Внутреннее ПО состоит только из встроенной в РМТ 59 метрологически значимой части ПО. Внутреннее ПО является фиксированным, не загружаемым и может быть изменено только на предприятии-изготовителе.
Уровень защиты внутреннего ПО от преднамеренного и непреднамеренного доступа соответствует уровню «высокий» по рекомендации по метрологии Р 50.2.077-2014 - данное ПО защищено от преднамеренных изменений с помощью специальных программных средств.
Внешнее ПО, предназначенное для взаимодействия РМТ 59 с компьютером, не оказывает влияния на метрологические характеристики РМТ 59. Внешнее ПО служит для конфигурирования и получения данных измерений в процессе эксплуатации РМТ. Конфигурирование включает разрешение программирования уставок, установку типа первичного преобразователя, установку нижнего и верхнего пределов диапазона преобразования входного и выходного унифицированного сигнала, возможность установки функции извлечения квадратного корня, установку количества измерений для усреднения, задание сетевого адреса и установку пароля. ПО также предусматривает возможность выдачи текстовых сообщений о состоянии РМТ и возникающих в процессе его работы ошибках и способах их устранения. Для защиты внешнего ПО и измерительной информации от изменения или удаления в случае возникновения случайных или несанкционированных воздействий установлен пароль.
Идентификационные данные программного обеспечения, отображаемые на экране РМТ 59 при его загрузке и при входе в «Главное меню», приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Наименование программного обеспечения | ПО «РМТ config» |
| Идентификационное наименование ПО | Ver.4.9.0006(*) |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 9.0006(*) |
| Цифровой идентификатор программного обеспечения | не применяется |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения | отсутствует |
| * Примечание: (*) и более поздние версии. |
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики СИУ
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений силы тяги двигателя (вектора тяги), гс | от 0 до 5,0; от 0 до 10,0; от 0 до 20,0; от 0 до 40,0. |
| Пределы допускаемой приведённой к нормирующему значению (пределу) погрешности измерений силы тяги (вектора тяги) в диапазонах измерений, % от 0 до 5,0 гс от 0 до 10,0 гс от 0 до 20,0 гс от 0 до 40,0 гс | ± 2,5 ± 2,5 ± 1,6 ± 1,25 |
| Пределы допускаемой приведённой к нормирующему значению (пределу) погрешности измерений силы тяги (вектора тяги) (с учетом калибровки и поправки на дрейф нуля) в диапазонах измерений, % от 0 до 10,0 гс от 0 до 40,0 гс | ± 1,0 ± 0,75 |
Продолжение таблицы 2
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазоны измерений боковой составляющей вектора тяги, гс | от - 0,10 до 0,10 гс; от - 0,15 до 0,15 гс; от - 0,35 до 0,35 гс; от - 0,70 до 0,70 гс. |
| Пределы допускаемой приведённой1) к нормирующему значению, %, при измерениях боковой составляющей вектора тяги в диапазоне измерений: от - 0,10 до 0,10 гс | ±16 |
| от - 0,15 до 0,15 гс | ±16 |
| от - 0,35 до 0,35 гс | ±16 |
| от - 0,70 до 0,70 гс | ±16 |
| Примечания: | |
| 1) в качестве нормирующего значения принимается разность между максимальным и |
| минимальным значениями поддиапазона измерений | |
Таблица 3 - Основные технические характеристики СИУ
| Наименование характеристики | Значение |
| Время переходного процесса СИУ при скачкообразном возмущении, не более с | 60 |
| Мощность, потребляемая от сети усилителем СИУ, В-А, не более | 20 |
| Рабочие условия эксплуатации вторичной аппаратуры: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность воздуха, %, не более - атмосферное давление, кПа Для частей СИУ, расположенных в вакуумной камере: - давление в вакуумной камере, кПа - температура окружающей среды, °С | от + 15 до + 35 85 от 86 до 106 от 1,33-10-7 до 106 от + 15 до + 35 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист документа 4.160.4500.00РЭ «Система измерения усилий 4.160.4500.00 Руководство по эксплуатации» и документа 4.160.4500.00ФО «Система измерения усилий 4.160.4500.00. Формуляр» типографским способом, а также на маркировочную табличку, расположенную на технологической стойке приборов СИУ.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность СИУ
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Система измерения усилий тип 4.160.4500.00 | 4.160.4500.00 | 1шт. |
| Руководство по эксплуатации | 4.160.4500.00РЭ | 1 экз. |
| Формуляр | 4.160.4500.00Ф0 | 1 экз. |
| Методика поверки | _ | 1 экз. |
Сведения о методах измерений
приведены в разделе 2.2 «Подготовка СИУ к использованию» и в разделе 2.3 «Использование СИУ» документа 4.160.4500.00РЭ «Система измерения усилий 4.160.4500.00. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
Приказ Росстандарта от 4 июля 2022 г. № 1622 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений массы».
