Электроннолучевое устройство для измерения вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины«элура»

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВ СОюз Советскнк Социалистических РеспубликТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ висимое от авт. свидетельства, 42 К 21/О 1 аявлено 26,11.1965 ( 945566/26-10)присоединением заявки1052450/26 ПриоритетОпубликовано 03.11.1Дата опубликования К 60 ш Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР. Е, Заблоцкий, 1 О. А. Коростелев и Л. Б. Свибло Центральный институт авиационного моторостроен им. П. И. Барановавитсл ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯИБРАЦИЙ ЛОПАТОК РАБОЧЕГО КОЛЕСА ТУРБОМАШИНЫЭЛ УРА Известно электроннолучевое устройство для измерения вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины Элура по авт. св,160886, позволяющее измерять на экране электроннолучевой трубки амплитуды попе речных колебаний всех лопаток рабочего колеса одновременно, воспринимаемых бесконтактными индуктивными датчиками, установленными на невращающихся частях машины.Однако известное устройство не позволяет 1 О измерять амплитудное значение скоростей, частоту колебаний лопаток, устанавливать тии колебаний, нс позволяет измерять статические дсформаииц лопаток под действием центробежных и стационарных аэродинамических 15 сил, амплитуды крутильных колебаний, скорость вращения колеса, Оно требует проведения специальных тарировок для измерения вибрационцых напряжений в лопатках.Предлагаемое устройство содержит несколь ко датчиков, реагирующих коротким электрическим импульсом на прохождение мимо них конца лопатки или метки, выполненной, например, в виде стального штифта. Олин из датчиков, установленный около вала турбома шины, подключен к генератору непрерывной вертикальной развертки, реагирует на метку, установленную на валу турбомашины. Второи датчик пасположен около лопаточных меток, выполценшях в виде штиФтов или прорезей ЗО по числу лопаток, равнорасполагаемых на ди.ске раоочего колеса или специальном диске, жестко сидящем на валу турбомашины, третий датчик, расположенный против периферийного участка лопаток, подключен к модулирующей сетке электронно-лучевой трубки, четвертый расположен против периферийного участка, но смещен относительно третьего ца искогорое расстояние в направлении против вращения колеса, присоединен, как второй датчик, к ручному переключателю, соединяющему один из них с гсчератором ждущей развертки, включаемым каждыги импульсом, пилообразное напряжение которого, сбрасываемое иа нуль каждым следующим импульсом, угравляет горизонтальным перемещением луча. Пятый и шестой датчики устанавливаются соответственно против входной и выходной кромок периферийного сечения лопаток, причем пятый датчик через упомянутый ру шой переключатель включается аналогично второму и четвертому в генератор ждущей развертки горизонтального отклонения первого луча, шестой включается аналопншо третьему в модулирующую сетку.Это обеспечивает обесконтактное измерение амплитуд колебаний, амплитудць; значений скоростей и частот изгибных колебаний, углов разворота и амплитуд крутильных колеб;ший одцовремеццо всех лопаток.)ЛСИТЛОс 1 НЗООЛЖСНИ 5( Нс 1 ЭнрЛНС, Нрн.ЕНСНЛДЗуклсС)ся 5 ЭЛСКроиио-. С)с 5 1 рОКЛ, ВТОРО Л): КО 0 ой ИОЛУ 1 С ГОНЗОНТЛЛЫ 10 С ПСР С ) 1 С НС Н И С 0 Т 1 С Н С ;1О Р Л: К:1 М Щ С Й Р Л 3 Б С Р Г К НП 1 1(юбрс 1 зно 0 нс 1 и,)5)ксии 5 с 1 ГОГО Онрс,с.е 11 И С)и ДЛ 1 с,НОСТ 1,:ЗЛИ С(с 1 С)1010 (.ИГН ЛЛ с 1 М 1НС)БО 0 ДЛТИ 1(я, с ЗСРНКс.ИНОС ИСРС)С 1 ЦСЬИС ОТ 1 Си(.)ЛТОРЛ ЖДИС 1 Р 3313 СРТКИ Воз(.) )К;1:.(С)10 С) ЧСРСЗ ПСРСК,1013 СГ 1 Ь БТОРЬМ ИГНсГЗС РЬМ ДЯН 1(ОМ,С цс,ь 0 0;нознлснОГО Огисссиия рсз)льта 1013 Э:(.НСРИ)1(ТЛ К СООТЗСГСТ 310(ЦЕН СКОРОС 11Рс:ЗСРКИ ИСРС. ЭКРЛНОЗ Э 1 СКТРОННО-,УС 301трубк устаноилсн указатель пролог)КитсльОСТИ РЛЗЗСРГКИ, 1 снРНЗ 1 СР, Б ВНДЕ НЛООРс 1Г с Зн О с к13 (Г( 0 с н н Ь Х В П С 1 С 11 Л 10 Ч 3 Т С Л Ь П р Одолжн гсльн ос Гн развертки.,.с 5 ИОЗЬ(НСН 5( 10 ИОСТН ИЗ)ЕРЕПН 5 ЗС)КД"фОРМИОБЛТЕГ 1 С)1 И)ПУЛЬСОВ ЗТОРОГО ИЛН ЕТ 1 СРТОГО .Л Г 1 ИК)1 Н ГСНС 1 ЛТОРОЗ ЖД) Н(сй РЛЗБС )ТКН 131,ИОСН ГСИСРЛТОР РС(Т 1 И) СМ 01 Зад(.РЖЕ 1 Н;и "Льес 1.С 1(.,11 О М)1 С 11 иСи 15 Рс 1:ЗОРОСЛ МОСНТОББЬДЛ 11 Н М Н",Л ЬСОВ БО ЗРС)15 ПРО ОЖДЕ 1 И 51 )и 1 О ДЛТНКОВ )1(ТОК Н КООБ 10 нс 1 ТОК УСНЛН 1 С,1 И-фОР)ПРО)с Г(.ЛИ И)НМЛЬСОВ БЫПОЛНСНЬ 1 Б Би.Дс 0,(НОО НЛН НССКОГ 1 ЬКНХ КЛСКс 1 ДОВ УСИЛСНН 51КЛСКЛДЛ УГ.)С(И 51 С С 1ЕТРННИ (З ОГРЛНИСННС) Л)11 ЛУ,Ь СВСРХУ И СИНЗУ, ДЕГСКТНРУО 1 ЦС.О МОИГ.С : ИО 10 КЛСКЛДЛ, .Иф(РСРСНЦ 1)УС)Н(ГО З(ЗСис, ЗсТОРМОЖСНИО 0 ОГОКННГ(.ИС)с 110 ) с 1,11 с 1 сртс жс показан я с.хсмс Строиства.113 Балу машины установлена одна меп(а,1(РОтнв Гл;3 )ттяпл В,11 вас Гс 51 псРБ(Й датчик 1,Дс 110 ЩИЙ ОДИН ИЗ 1 ПМЛЬС ПРИ КсЖДОЗ ОООРОТСмашины Зтот импульс через свой формирователь импульсов 2 воздействует на генераторИ(иСР 1 НЗ(011 РЛЗВЕРТКИ ВЕР 1 ИКЛ;1 ЬПОГО ОКЛОнеиГ Первого луча 8 и на генератор ждущей13 ЗС:",)ТКН 3 ГОР ИЗОНТс 1 ЛЬНОГО ОТКЛОНСНН 51 БТОрого луча двухлучсвой электронно-лучевой)убКИ 5. сЪпугЬС, ВОЗДССТ 3 я Ня ГЕНСрсТОрнетрср 11 вной;лзве 1 ткн Вертнкс 1;ыОГО л) сл 8гызьи)лет срыв гснерации, и луч быстро переОс 1 СВс 1 СТСЯ В БСРХНСЕ ПО;1 ОЖСННС, ПОСЛС 1 СГОН 3 ИиЛСТС 5(;БНЖСИНС С 0 СБСРХ ВНИ:3 ДО П 05 НЗЛСи 51 СГС,УОЩС 0)ПУЛЬСЛ.11)НЛЬС ВоздсЙСГБ) Нс ГСНС;)ятор Жд) ЩСсЗЗС)1 Ки с ГОРИЗОНТЛЛЫ 010 0 К,10 НСНИ 5 Б 0 ро о луча, запускает Генератор, Бырлблтываюинй рлзвсрп(у строго опредсгСино ДлительНОСТНтя ДЛИТСЛЫ 1 ОСТЬ Нс 1 НСРЕД УСТЛНЛБ;Н 133 с 1 с 5 ри и з и с р с кл 10с) те Г с з 6, и с н п 2 л н 3 ируется уКЛЗсПЕЛСМ дЛитСЛЬНОСтн раЗВЕртКИ 12.113 диске колсся илн па спсциалыоз иске,укрепленном на валу, устанавливают по однойЗСТЕБ Нс 1 нроИБ КаКдой Г 10 Г 1 с 1 Ки. ПроНБ ЭТИХзсток установлсп второй датчик 7, которыйс(ерсз ручной псреключагсль 8 Включен в свойформроватсль импульсов 9, управляющий гсНСРс 1 ТОРОМ ЖДЩЕЙ РЛЗВЕРТКИ 10. НЛПРЯ ЖЕНИЕРЛЗБЕРТКИ ВЬЗЫБс 1 ЕТ ГОРИЗОНТЛЛЬНОЕ ОТКЛОПСННС ПСРВОО ЛУЧЛ И БСРТНЕЛЛЫОс ОКЛОНСННС1 т1)ГО,с. 1 О нс 1 з 11 я)1 ,.)т)1 сткс)1 /(;тоРоО,МЧЛ С),5 Т О СЕО 10 СТН 13;сНЕНИЯ Мси(И.Ь, С,",5 Н 0 Б Ы Ш С Н И 51 Т 0 Ч 3 ОС 1 И )Г С 1 СТ 2 )1 С Ж:У5 формирователем импульсов и пластинками гоРИЗОНТЛ;11 НОГО 01 К,1 ОИСЗН 51 ПС.РВОГО Г 12 1 ЗК,110: сн) Сини злдсржк 1 12,ТРст ПЙ;Ятнк 1) ), с сновлспный ПРОтнв периферийного участка лопаток через свой форО )ироватсн импульсс)в 14 Бклочсн в модулиР ОШ Ю СС 1(У 16 ПСР 130 ГО ЛУ 13 ТРОКН, Тс 1 К:(ТО 13 )0)СИТ П 051 13 ЛСНН 51 Н) ПТИсс 1 Н 3 ЭКРЛНСН 051 ЗЛ 51(ТС 51 НзобЛЖСННЕ1) ЧЛ 13 311.(с 51 ркоиТОКИ.15 сствертьи атчик 16 через ручной перскло 2 ТСГН 8 ЗК 10 Си сНа;1 ОГИН 10 ЬТООМу, НО )ЛС- ПОГ 131 ЛСТС 5 Б КОРИСС ТРООМЛИ 1 ННЫ, КЛК И ТРС 1 ИЙ, НО СМСЦЕН НО ОТНОН 1 СННЮ К НС)1 У На НЕКООРОС ЛССГО 5 ИИЕ ПРОГИБ ЗРЛНСНИ 5 РаооС.1020 колсся.11 пй и исстой длтчки 17 и 18 установлены в корпусе турбомашины против соот(стсгЗСНИО БХОДНОИ Н БЫХОДНОН КРОМО ЛОПЛТОЬ11 тЫй датЧНК ЧЕРЕЗ руШОй ПерСКГПосатЕЛЬ 825 БКЛ 1 С)с 1 СС 5 сня:10 ГИЧИО Дс 1 ТН 1 Ксз) ВТОРОМУ НСт 3 срто)у, а Пестой дат ик Включается срезБ 10 РМЮ Н,ЛТ), НСРЕКЛ Ю 13 ТСГ 51 ЛИ ЛГ 01 НН(0ТРС 1 ЬСМУ,ИзсРСПП 5 ПРОнзвод 51(51 слс 1 У 01 и) ОРЛ..30 золт:лнзмс рсннс амплитуд н нсрс )1 сщсн нй кон(ОБ лопаток.Генератор ждущей горизонтальной разнсртКи, З ПУСКаЕМЫИ БтОРЫМ ДатиКОЗ ПРИ ПРО 35 хо)КДенни мимо нсГО каждой Г 10 патоП 10 Й )С- кн 19, заставляет луч перемещаться ио экрану трубки, прочерчивая строки 2 количествоксторых соответствует числу лопаток. Припрохождении конца лопатки 1 изо третьего40 ДатП 1 кс 1 нл клжДОЙ стРОке п 05 Вл 51 етсЯ СВет 51- Щ 351 С 51 ТОЧИЛ КОТОРЛЯ ПРИ ОТСУТСТВИИ КОЛ)02 ний;Опяток Остлетс 51 неподЗижной, При к)лсОЛНН 51 Х;ОпаКи СБЕТЯЩ 251 С 51 ТО 1 КЛ РЛЗМЫВ ЕТс в полоск) 21, длина 1(оторОЙ прйпор,ИОнлльпл ям(п:итуде перезсщення конца лонлтКИ, Та( КЛК ЛОПЛТКЛ ПРОХОДИТ ЭТОТ ДЛТи К 13разных фазах колебаний,б) Измерение амплитуды скорости колебаний концов лопаток,50 Генератор ж;ущей горизонтальной развсртКи ЗЛПУСКЛСТС 51 Б ЭТОЗ 1 С)УЛЕ ЧСТ 13 СРТЫ. Да 1- иком ири про;ождснии мимо него конча ло 131 (И, с 1 С 13 ЕТ 5 ИЦ 351 ГОКЛ ПО-ПРЕЖНЕЗМ СТЛБТся ири прохождении конца этой жс ГОПЛЗКП(5 тоНи от начала строки будет зависеть отСКОРОСТИ ПРОХОЖДСПНЯ КОННОМ ЛОПЛТКИ РЛСст 05 Пи мсжду дат 1 кян. Так как при ко,1 с.блни 5 х лопатки с астото 3 нс кратной Ооорс(тЬ иоЙ частоте, лопатка будет приходить к чстЗСРТОЗ ДсЧК) Б РЛЗНЬ 1 Х фс 132 Х КОЛЕОЛНИЯ, аслсдоьлтельно с различной скоростью, расс Г 051 нис СВет 51 цсЙся точки От начала стокиОУДЕТ ) ЕН 51 ЬС 51: ТоКЛ РЛЗЗОЕТС 51 В ЧЕРТОЧК ,б 5 Длина которой пропорциональна разности5максимальной и минимальной скоростей конца лопатки, то-есть амплитуде скорости колебаний лопак 1. Расстояние между третьим и четвертым датчиками выбирается таким, чтобы прц реальных частотах колебаний за вре мя прохождения концом лопатки расстояния между цимц скорость колебании практически це менялась.По измеренным значениям амплитуд перс. мещеццй и амплитуды скорости колебаний оп ределястся частота.в) Определение угла раскрутки и крутильных колебаний лопатки.Для этого используют пятый и шестой датчики, установленные так, что, если профиль 15 лопатки ие деформируется, лопатка проходит оба датчика одцовременно, ц светящаяся точка на экране попадает в начало строки. При раскрутке лопагки соответствующая его точка проходит под шестым датчиком позже, чем 20 другая точка лопатки под пятым датчиком, вследствие чего светящаяся точка смещается по горизонтальной линии, соответствующей данной лопатке на велчину, пропорциональную углу раскрутки и обратно пропорццоцаль ц 5 ю окр жной скорости.При пали шц крутильных колебаний светящаяся точка будет размываться в линшо, длина которой пропорциональна амплитуде угла колебаний. 30г) Измерение скорости вращения колеса.Скорость вращения колеса измеряют цо от 5 сткам, соответствуОщпм прохождецио лопаток на развертке строго определенной длительности. 35Датчик, запускающий ждущую горизоцтальную развертку, установлен с некоторым опережением по отношению к датчику, ставящему светящуюся точку, При малых окружных скоростях это Оперегкене ОказыВается ПЗ лишним. Для повышения точности работы в ЭТОМ ДИЯП 230 НЕ МЕЖДУ Датчцко) И ГЕНСОЯТО.ром ждущей развертки включается линия задержки, что позволяет использовать большие скорости развертки. 45В отличие от устройства по авт. св.4 160886, в котором цмпульсный датчик действует по дости)кении амплитудой достаточного значения, в предлагаемом устройстве, воздействие осуществляется в момент прохожде ния зцачеция сигнала через нуль (в момент изменешгя знака), чем устраняется разброс моментов воздействия. П редмет изоб р етец ия. Электроннолучевое устройство для измерения вибрацй лопаток рабочего колеса турбомашицы, содер)кащее датчики, установленные на цеьращающихся частях машины, рс агнрующие короткими электрическими импульсамц ца прохождение мимо них конца лопатки или метки, выполненной, например, в виде стального штифта, электроннолучсвуо трубку и электрические устройства форхиро- б 5 6В 2 НЦ 51 ИМПМГЬСОВ И МПРДБЛСНИ 5 Г О) Э,СК- тР 011;10,Усвой тРУО.11, 0,ПЧ 5 Осей. ЧТО, С Ис)ЬЮ ОЕСКОИТЕПТНОГО ИЗ)1 ЕРЕЦИ 5 Д)П,П- туд колебаний, амплитудных значений скоростей ц ча:тот изгибцых колебаний, углов разворота и амплитуд крутильцых колебании Одновременно всех лопаток, оцо содержит несколько назВдицых Выше гдтиков, Однц из которых, усгановлсцный около вала турбомдцицы, подключен к генератору нспрсрывцой вертикальной развертки. реагирует на метку, устацовлс;шую ца валу турбомашины, второи датчик расположсц Около л 0112 точных )1 сток, выполцеццых в виде штифтов или прорезец по числу лопаток, равно располдгаемых цд диске рдоочсго колеса или специальном диске, жеско сидящем ца валу турбомашшы, трстиц датчик, расположеццыи против псрифс- РцйНОГО 2 СТКД ЛОГ 12 ТОК, ПОДКЛ 10 ЧЕН 1, )ОДУ- лируоще сетке электроннолучевой труоки, четвертый датчик расположен против периферийного участка лопаток, но смещен относи)сльцо третьего цд цскоторос расстояние в цдправлс:Ни против вращения колеса, пргсоедиц с ц, к д. В т О р О й д д т ик, к р и О у пе р е л 10 ч ателю, соедшяющсму олин цз них с гепсрдто- )о) Ждмцеи развертки, запускаем) джды) импульсом, пилообразное цдпряжсцис которо. го управляет горцзоцтальным персмсщсшем луча, пятыц ц шестой датчики установлены соотвстствсицо против входной и выходной кромок периферийного сечения лопаток, причем пятый датчик через упомянутьш ручной переключатель включается аналогично второму и четвертому датчикам в генератор ждущей развертки горизонтального отклонения первого луча, шестой датчик цодключастся аналогично третьему датчику к модулирующей сетке.2, Устройство по п. 1, ог.гттоцеес, тем, 70, с целью одновременного измерения скорости вращения турбомашицы, для получения масштаоа изобракения на эк)дне, приысцеиа двухлучевая электроннолучевая трубка, В 70- рой луч которой получает горизонтальное перемещение от генератора ждущей развертки пилообразного напряжения строго определенной длительности, устанавливаемой заранее, 32 ПУСКВЕМОГО Сцгна,12)П ПЕРВОГО ДЯТИКс, УС- тановлеццого около Вала машины, а вертикальное псрсмсщсиис - от генератора жду 1 Цей рдзвсрткц, ВозбужддемОГО через цсрскл 10 чдтель вторым или ствертым дат иком.3. Устройство по и. 1, Отлича 0 цеесл тем, что, с целью однозначного отнесения резу,7-дтов эксцсри)1 цтдСоотвстств, оней с.01)0- стц развертки, перед экраном электронноусвой т 15 Оки ) стдиовг 1 си указатель продолжи.7 сльцост развертки, выполненный, например, в виде набора лампочек, включенных в персКГ 1 ОЧЯТЕЛЬ ЦРО.О 1 ЖИТЕГ 1 ЬНОСТИ РВЗВЕРТКИ ак, что каждой усгдцовлсццой продолжительности соответствует определенная комбинация включенных ламп.4, Устройство по п. 1, Отлчтошееся тем, что для возможности применения более быстрых236827 Тскрсд Л. Я. Левина Корректор Л, П. Васильева 1 сдактор Б, федотов Заказ 1149,15 1 ираки 480 1 Одпснос1111 П Комитета по делам изобрстсииш и открытий при (:опстс .Чииистрои ГО:РМосква, 1 ситр, пр. Серова, д. 4 1 ииографии, пр. (:аиуиопн, 2 разверток, с целью повышения точности измерения, между формирователем импульсов второго или четвертого датчика и генератором ждущеи развертки включен генератор регулируемой задержки импульса. 5, Устройство по п. 1, отоичатощееся тем, то, с целью уменьшения разброса моментов выдачи импульсов во время про)о)кдеиия меток и концов лопаток мимо датчиков, усилители)орп 1 рователи импульсов выпо;шены в виде одного или иесколькк каскадов усилен я, каскада усиления с смметрипым ограничением амилигуды сверку и снизу, детекти рующсго усилительного каскада, дифференцируощео звса и заторко)кениоо олокииг-генератора, выдающего кратковременный пря)чоугольный импульс в момент изменения знака импульса, выдаваемого датчиком.10 Приоритет по пп. 1 - 3 и 5 исчислят с26.1.1955 г., по п. 4 - с 1.11.19 бб г.