Способ определения деформаций лопаток вращающегося колеса турбомашины

 

Изобретение относится к исследованию деформаций конструкций оптическими методами. Цель изобретения - повышение точности и уменьшение трудоемкости определения деформаций. Для этого на внешнюю поверхность каждой лопатки наносят зеркально отражающие и диффузн отражающие участки 9,10 покрытия последовательно друг за другом по направлению траектории ее движения. При измерени5гх регистрируют потоки излучения, отраженные от обоих участков, по временным характеристикам которых определяют деформации . 5 ил. Ю 00 4 00 САЭ фуг.;

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 С 01 В 11/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМЪР СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3926836/25-28 (22) 12.07 ° 85 (46) 28.02.87. Бюл. Р 8 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С.П. Королева (72) В.А. Медников и А.И. Данилин (53) 531.781.2(088.8) (56) Заблоцкий И.Е., Коростелев Ю.А., Шипов P.À., Бесконтактные измерения колебания лопаток турбомашины.-M.:

Машиностроение, 1977, с.33-34.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1256506, кл. С 01 В 11/16, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

ЛОПАТОК ВРАЩАКМЦЕГОСЯ КОЛЕСА ТУРБОМАШИНЫ (57) Изобретение относится к исследованию деформаций конструкций оптическими методами. Цель изобретения— повышение точности и уменьшение тру доемкости определения деформаций.

Для этого на внешнюю поверхность каждой лопатки наносят зеркально отражающие и диффузно отражающие, участки

9,10 покрытия последовательно друг за другом по направлению траектории ее движения. При измерениях регистрируют потоки излучения, отраженные от обоих участков, по временным характеристикам которых определяют деформа-. ции. 5 ил.

1 1293483

Изобретение относится к исследова нию деформаций конструкций оптическими методами.

Цель изобретения — повышение точ.ности и уменьшение трудоемкости определения деформаций за счет расположения зеркально и диффузно отражающих участков поочередно на каждой лопатке.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего спосо6 предлагаемый; на фиг.2,3 — временные диаграммы сигналов, отражающих сущность составных операций способа, 15 на фиг.4,5 — лопатка с условным обозначением ее поверхностей и возможные варианты выполнения на них зеркально и диффузно .отражающих участков покрытия ° 20 г

Устройство, реализующее способ определения деформаций лопаток вращающегося колеса турбомашины, содержит светопроводящую систему 1, состоящую из двух световодов, одни иэ концов которых объединены в общий торец, hoтоприемник 2, компаратор 3 с уровнем компарирования А, компаратор 4 суровнем компарирования Б, формирова- ЗО тель 5 уровней компарирования А и Б (например А=0,7 и Б=О,З), выполненный,например, на потенциометрических регуляторах, блоки 6 и 7 выделения середины электрических импульсов, блок 8 регистрации временных интервалов, зеркально отражающий участок .

9, диффузно отражающий участок 10, источник 11 излучения длиной волны обеспечивающей зеркальное и диф щ фуэное отражение потока от соответствующих участков 9 и tO лопаток.

Общий торец объединенной части световодов светопроводящей системы 1 установлен в корпусе 12 турбомашины, один конец световода подключен к источнику 11 излучения, второй — к фотоприемнику 2. Выход фотоприемника 2 соединен с одними из входов компараторов 3 и 4, вторые входы этих компараторов соответственно подключены к выходам формирователя 5 уровней компарирования. Выходы компараторов

3 и 4 подключены соответственно к . входам блоков 6,7 выделения середин импульсов. Выходы блоков 6,7 соединены с входами блока 8 регистрации временных интервалов, выход блока

8 служит выходом устройства.

Определение деформаций лопаток вращающегося колеса турбомашины осуществляют следующим образом.

На внешнюю поверхность каждой лопатки наносят зеркально отражающие и диффуэно отражающие участки 9,10 покрытия последовательно друг эа другом по направлению траектории ее движения, формируют поток излучения и направляют его на траектории движения лопаток с нанесенными участками 9, 10 покрытия, регистрируют потоки излучения, отраженные от обоих участков

9, 10, а при определении деформаций учитывают относительные временные интервалы между. серединами импульсов, соответствующих потокам излучения, отраженным от зеркально отражающих и диффуэно отражающих участков 9 10 покрытия на каждой лопатке. Поток излучения формируют длиной волны 3 обеспечивающей зеркальное и диффузное отражение излучения от покрытий.

Направляют поток излучения на траекторию движения зеркально и диффузно отражающих участков 9,10 так, чтобы они последовательно пересекали при вращении колеса излучаемый поток. Поток излучения попадает на выделенную внешнюю поверхность лопатки, отражается зеркально и диффузно от соответствующих участков 9, 10 покрытия, причем, вследствие деформации лопаток при вращении лопаточного колеса, выделенная внешняя поверхность лопатки отклоняется от первоначального положения на некоторый угол o(, Положение диаграммы направленности потока, отраженного зеркально, существенно зависит от изменения положения внешней поверхности лопатки, поэтому максимум диаграммы направленности зеркально отраженного потока отклоняется от первоначального положения на тот же угол. А положение диаграммы направленности потока, отраженного диффуэно, зависит в малой степени от изменения положения внешней поверхности лопатки и поэтому максимум диаграммы направленности потока, отраженного диффузно, отклоняется от первоначального положения незначительно. Принимают поток, отраженный зеркально и диффузно, регистрируют его и преобразуют в электрический сигнал, фиг.2, диаграмма 0 который затем компарируют по двум отдельным уровням А и Б, и выделяют им1293483 пульсы, соответствующие зеркально отраженному потоку фиг.2, диаграмма U, и диффузно отраженному, фиг.2, диаграмма U< . Выделяют середины этих импульсов и по временному расхождению 5 между ними судят о величине деформа.ции изгиба лопатки, фиг.2, диаграмма U

Т.= — —— л1 2

1л — гГ середина импульса, соответствующая потоку, отраженному диффузно, b =Т -Т ° — текущий абсолютный вре21 л1 менной интервал;

Т вЂ” период вращения лопаточного колеса, 2

R — радиус лопаточного колеса;

А — угол отклонения выделенной внешней поверхности лопатки при вращении лопаточного колеса турбомашины от первоначального положения.

Для уменьшения статической погреш— ности определения деформаций лопаток вращающегося колеса турбомашины, в одном из вариантов исполнения, диффузно отражающие участки 10 покрытия на одной из выделенных внешних поверхностей лопаток, показанных на фиг.5, расположены симметрично относительно зеркально отражающего участка 9 и

1 последовательно пересекают при вращении лопаточного колеса излучаемый поток, а при определении деформаций вычисляют относительный временной интервал о по формуле

2лК .Т

Откуда следует, что 7=T2- Т,, =0 так как середины импульсов, соответствующих зеркально и диффузно отраженным потокам, в.исходный момент времени, т.е. когда деформация лопатки К =О, совпадают: Т = Т (фиг.3). Поэтому

2 л в дальнейшем при определении относительного интервала времени учитывают только изменение абсолютного временного интервала Ь . л

8= — — 27К = f(К)

Т

9 где i =T -Т

2 л — исходный абсолютный временной интервал середина импульса, соответствующего потоку, отраженному зеркально, Пример. Возможные варианты выполнения отражающих участков показаны на фиг.4а. Если они расположены на передней или задней грани, или на боковой поверхности лопаток, то объединенный торец световода подводится к отражающим участкам с помощью, например, стержневого зонда или растяжек, которые закрепляются в

10:корпусе 12 турбомашины. При определении деформаций источник излучения

11 излучает поток, который канализируется по одному из световодов све15 топроводящей системы 1 и излучается в направлении выделенной внешней поверхности на лопатке. Излученный поток, попадая на выделенную внешнюю поверхность лопатки, отражается поочередно от зеркального и диффузного

0 участка 9,10 покрытия фиг.4 (или от диффузного, зеркального и опять диффузного, фиг.5). Общий отраженный поток принимается торцом второго световода и канализируется по нему до входа фотоприемника 2. С выхода фотоприемника электрический сигнал (фиг.2 и 3, диаграмма U ) подается на первые входы компараторов 3 и 4, в которых происходит компарирование сигнала с фотоприемника по отдельным уровням, которые подаются соответственно на вторые входы компараторов с выходов формирователя уровней компарирования

А и Б, например А = 0,7, Б = 0,3.

35 Этим достигается выделение из общего электрического сигнала фотоприемника составляющих соответственно зеркально и диффузно отраженных потоков.

Выбор уровней компарирования опреде40 ляется тем, что диаграмма направленности потока, отраженного зеркально, в 2-3 раза уже диаграммы направленности потока, отраженного диффузно, и энергия отраженных потоков сосредо45 точена соответственно В, узком и широком телесном угле, поэтому -электрический импульс фотоприемника, соответствующий зеркально отраженному потоку, будет короче во ьремени в 2-3 раза и больше в 2-3 раза по амплитуде, чем электрический импульс от диффузно отраженного потока. Различие в амплитудах позволяет, используя два

55 уровня компарирования, выделить соответствующие сигналы. С выходов компараторов 3, 4 сигналы поступают в блоки 6,7 выделения середин импульсов соответственно. Б этих блоках форми12934 руются электрические сигналы, соответствующие серединам электрических импульсов от отраженных и принятых зеркально и диффузно потоков. Затем временной интервал между серединами электрических сигналов, несущий информацию о величине деформации контролируемой лопатки, регистрируется и приводится к виду, удобному для последующего использования в блоке регистрации временных интервалов. формула и з о б р е т е н н я

Способ определения деформаций ло15 паток вращающегося колеса турбомашины, заключающийся в том, что на внешнюю поверхность каждой лопатки наносят зеркально отражающие и диффузно отражающие участки покрытия, формиру83 6 ют поток излучения, направляют его на траектории движения лопаток с нанесенными участками покрытия, регистрируют потоки излучения, отраженные от обоих участков, а при определении деформаций учитывают относительные временные интервалы между серединами импульсов, соответствующих потокам излучения, отраженным от зеркально отражающих и диффузно отражающих участков покрытия на каждой лопатке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения трудоемкости, зеркально отражающие и диффузно отражающие участки покрытия располагают последовательно друг за другом на поверхности каждой лопатки по направлению траектории ее движений.

12934S3

ЪЪ

Риа. Ю

74ис/ юоааюки

Задняя рань

ЬРГОЬ7Я ао5ерхно(те РВИ6 aOnnmm

1293483,ф/ ЩУРЮ дщращОЯМУВ (ЮС777Юl

ДррЮЛьиаЮ7Р© 0 © ФИ уюалак ие.

Составитель Б. Евстратов

Техред Л.Сердюкова Корректор И. Эрдейи

Редактор N. Товтин

Заказ 370/41 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно- полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4