Способ испытания турбомашин

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУеллетень Ф 1 ния 28,05.80 8 ДК 621,4 88.8) ата опубликован писа 2) Авторы, изобретения М. Л, Тойбер орошко, С. А. Сморо 1) Заявитель Рижский Краснознаменный институт инженеров граждансавиации им. Ленинского комсомола БОМ АШ(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИ Известен также способ испыт машин путем бесконтактного оп амплитуды резонансных колеб аток при изменении скорости ощью по крайней ме датчика, размещенн омашины 121, ределеанийращенияе одногого на лоп ротора с помимпульс ногокорпусе турб Изобретение. относится к способамиспытаний турбомашин, в частности к исследованию их вибраций,Известны способы испытания турбомашин путем определения возмущающихаэродинамических сил, основанные наизмерениях пульсаций газового потока 111,При этом интенсивнссть, частота и фаза возмущающей аэродинамической силыопределяются методами спектральногоанализа (например, разложением в рядфурье), Поскольку процесс изменениявозмущающей силы носит полигармонический характер, то определение преждевсего фазы ее изменения осуществляетсяс невысокой точностью. Однако этот способ позволяет измерять только амплитуду резонансных колебаний лопаток, вызванных возмущающейсилой с частотой, кратной частоте вращения ротора турбомашины, а не параметрывозмущающей силы.Цель изобретения - обеспечение возможности определения расположения псгточников возмущающей силы колебанийлопаток,Поставленная цель достигается тем,что импульсный датчик перемещают накорпусе по окружности в плоскости, перпендикулярной оси турбомашины, и фиксируют его положение в месгах максимального отклонения концов рабочих лопаток.На фиг, 1 показана зависимостьамплитуды А лопатки от скорости вращения й) ротора; на фиг, 2 - изменениесдвига фаз р по О); на фиг. 3 - смещение лопатки от нейтрального положенияв зависимости .от угла поворота Ф ; нафиг. 4 - зависимость возмущающей силыР от угла д; на фяг, 5 - зависимость3 7359 изменения временного интервалаконца лопаток от О 3.В большинстве случаев резонансные колебания лопаток возбуждаются внешними периодическими силами, источниками которых являются пульсации потока, вызываемые лопатками неподвижных аппаратов (спрямляющих, направляющих, сопловых) или различными препятствиями в газовоздущном тракте (стойками, спицами, стабилизаторами, трубопроводами и т. д.).Одной иэ основных особенностей резонансных колебаний является равенство частоты собственных колебаний произведению частоты вращения ротора на число источников возмущения, При этом сдвиг фаэ между перемещением и возмущающей силой в момент резонанса равен точно 90Отсюда ясно, что если известен закон изменения перемещений лопатки, совершающей вынужденные резонансные колебания, то в этом случае может быть определено и изменение возмущающей силы по окружности корпуса и найдено расположение источников возмущения, Оч евидно, что источники возмущения колеб аний лопаток будут располагаться в точках, где мгновенная амплитуда колебаний лопатки в момент резонанса равна нулю, или точно посередине между положениями лопатки, в которых мгновенная амплитуда достигает своих экстремальных значений.Пусть лопатка совершает гармонические вынужденные колебания, зависимость амплитуды А которых по скорости вращс;- ния ротора Ю приведена на фиг, 1. В момент резонанса, т, е, при Ы =Оф величина сдвига фаз Ч равна:"-. В общемг случае положение этой кривой (т, е. на чало отсчета угла о ) неизвестно, но при резонансе по окружности укладывается число волн, в точности равное числу источников возмущения этих колебаний.Поскольку при резонансных колебаниях сдвиг фаэ между возудущаюшей силой и перемещением равен - , то величина основной гармоники возмущающей силы Р, вызвавшей данные колебания лопатки, меняется по закону, графически приведенному на фиг. 4, Источник же возмущаю. щей силы будет располагаться в радиальной плоскости, проходящей через точку 1 иа окружности рабочего колеса.Для определения положения точки 1 необходимо зафиксировать точки 2 и 3 по окружности рабочего колеса. Очевидно, точка 1 расположена точно посере 48 фдине между точками 2 и 3, Из графика,представленного на фиг, 2 ясно, чтоименно в точках 2 и 3 величина смещения конца лопатки при колебаниях достигает своих экстремальных значений.Если расположить первоначально наокружности корпуса рабочего колеса впроизвольной точке 4 импульсный датчик и производить измерения перемещенияконца лопатки при изменении оборотов ротора турбомашины, то зависимость изменения временного интервала, характеризующего перемещения конца лопатки, будет иметь вид кривой Й, приведенной нафиг. 5, Перемещая при следующих измерениях датчик по окружности, получимв положениях датчика, характеризуемых.точками 2 и 3, кривые 6 и 7, где перемещения в момент резонанса достигаютсвоих максимально возможных значений.Таким образом последовательностьопераций при использовании предлагаемого способа сводится к следующему;-при прохождении резонансного режима работы измеряются максимальныезначения временных интервалов, характеризующих перемещения конца лопатки приразличных положениях импульсного датчика, расположенного на окружности корпуса турбомашины;- фиксируются положения датчика, прикоторых достигаются экстремальные значения перемещений конца лопатки; угол между этими положениями делится пополам и полученная точка задаетположение радиальной плоскости, в которой расположен источник возмущения.Изобретение применимо для определения расположения источников возмущающей силы колебаний лопаток турбомашин.Экспериментальные исследования показали возможность выявления источниковвозмущения,Изобретение позволяет упростить прсьцесс испытания турбомашин.Формула изобретенияСпособ ис: 1 тания турбомашин путем бесконтактного определения амплитуды резонансных колебаний лопаток при изменении скорости вращения ротора с помощью по крайней мере одного импульсного датчика, размещенного на корпусе турбомащины, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности определения расположе5 735048 6ния источников возмущающей силы коле. Самойлович Г. С. Нестационарноебаний лопаток, импульсный датчик пере- обтекание и аэроупругие колебания решемещают на корпусе по окружности в ток турбомащин.,М., Наука, 1975,плоскости, перпендикулярной оси турбо- с. 355,машины, и фиксируют его положение вместах максимального отклонения концов - 2, Заблоцкий И. Е. и др. Бесконтактрабочих лопаток. ные измерения колебаний лопаток турбоИсточники информации, мащин. М.; "Машиностроение, 1977,принятые во внимание при экспертизе с. 160.738948 Составитель А. СмородинТехред О. Андрейко Корректор И. Муска актор Т. аз 24 ий филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 досаб определения пораиетро 5 сины