Способ настройки на резонансную частоту колебания испытываемых лопаток рабочего колеса

 

Использование: вентиляторостроение, а именно способы настройки на резонансную частоту колебаний испытываемых лопаток рабочего колеса осевых вентиляторов. Сущность изобретения: при вращении рабочего колеса осевого вентилятора с постоянной угловой скоростью и плавном увеличении частоты вращения аэродинамического вибровозбудителя после настройки на резонансную частоту колебаний лопаток рабочего колеса контролируют амплитуду колебания пластин аэродинамического возбудителя по сигналу установленного на одной из пластин тензодатчика и в момент достижения максимума переменной составляющей сигнала фиксируют углы поворота рабочего колеса и аэродинамического возбудителя относительно точек крепления датчиков угла поворота. По ним определяют номер резонирующей лопатки. 3 ил.

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к способам настройки на резонансную частоту колебаний испытываемых лопаток рабочего колеса осевых вентиляторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ испытания осевого компрессора [1], по которому осуществляется вращение рабочего колеса с постоянной угловой скоростью и плавное увеличение частоты вращения аэродинамического возбудителя колебания лопаток, установленного на валу дополнительного электродвигателя с независимой обмоткой возбуждения, до возбуждения резонанса колебания лопаток.

Недостатком данного способа является необходимость предварительного определения резонансных частот и соответствующих им частот вращения возбудителя колебаний, что увеличивает трудоемкость проводимых испытаний и снижает точность избирательности настройки на резонансную частоту колебаний лопаток.

Целью изобретения является повышение точности избирательности настройки на резонансную частоту колебаний лопаток.

Цель достигается тем, что в способе испытания осевого компрессора, по которому осуществляется вращение рабочего колеса с постоянной угловой скоростью и плавное увеличение частоты вращения аэродинамического возбудителя колебания лопаток, установленного на валу дополнительного электродвигателя с независимой обмоткой возбуждения, до возбуждения резонанса колебания лопаток, перед испытанием на одну из пластин аэродинамического возбудителя устанавливают тензодатчик и на валах рабочего и дополнительного двигателей устанавливают датчики угла поворота вала, а увеличение частоты вращения возбудителя осуществляют путем плавного увеличения напряжения в обмотке возбуждения, при этом измеряют приращение частоты вращения по времени дополнительного электродвигателя и фиксируют возникновение резонанса колебаний лопаток в момент изменения знака приращения частоты вращения с положительного на отрицательный, при этом после настройки на резонансную частоту колебаний лопаток контролируют амплитуду колебания пластины возбудителя и в момент достижения максимума переменной составляющей сигнала фиксируют углы поворота рабочего колеса и аэродинамического возбудителя относительно точек крепления датчиков угла поворота и по ним определяют номер резонирующей лопатки.

На фиг. 1 показана принципиальная схема настройки на резонансную частоту колебания лопаток; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - входные сигналы шлейфового осциллографа.

Устройство, реализующее способ настройки на резонансную частоту колебания испытываемых лопаток 1 рабочего колеса 2 осевого вентилятора, содержит основной электродвигатель 3, на валу 4 которого закреплено рабочее колесо 2, дополнительный электродвигатель 5 с основной обмоткой 6 (ток якоря) и обмоткой 7 возбуждения (ток возбуждения). К валу 8 электродвигателя 5 прикреплен возбудитель 9 колебания с окнами 10 и перекрывающими пластинами 11. Обмотка 6 подключена к регулируемому источнику 12 питания. К валу 8 дополнительного электродвигателя 5 подключен тахометр 13. Устройство также содержит блок 14 задержки, схему 15 разности и реле 16 с нормально замкнутыми контактами 17 и нормально разомкнутыми контактами 18. Регулируемый источник 12 питания снабжен задающим электродвигателем 19, кинематически связанным с ползуном 20 источника 12. Выход тахометра 13 подключен к входу блока 14 задержки и к первому входу схемы 15 разности сигналов, а выход блока 14 задержки подключен к второму входу схемы 15 разности сигналов, при этом его выход через диод 21 подключен к входу реле 16. Нормально замкнутые контакты 17 реле 16 последовательно подключены к цепи питания задающего электродвигателя 19. Нормально разомкнутые контакты 18 включены в цепи обратной связи по току якоря регулируемого источника 12 питания.

Кроме того, на валу 4 основного электродвигателя 3 и валу 8 дополнительного электродвигателя 5 установлены метки 22 и 23 угловых датчиков 24 и 25 соответственно, связанные с центрами выбранной лопатки 1 рабочего колеса 2 и пластины 26 аэродинамического возбудителя 9. На пластине 26 наклеивается тензодатчик 27, выход которого через токосъемник 28 соединен с тензостанцией 29, связанной со шлейфовым осциллографом 30 через нормально разомкнутые контакты 3 реле 16, Выходы угловых датчиков 24, 25 также связаны с входами шлейфового осциллографа 30.

Способ настройки на резонансную частоту колебания испытываемых лопаток 1 рабочего колеса 2 осевого вентилятора включает в себя вращение колеса 2 с постоянной угловой скоростью и плавное увеличение частоты вращения аэродинамического возбудителя 9 колебания лопаток 1, установленного на валу 8 дополнительного электродвигателя 5 с независимой обмоткой 7 возбуждения до возникновения резонанса колебания лопаток 1. Увеличение частоты вращения возбудителя 9 осуществляют путем постепенного увеличения напряжения U_я и одновременного измерения приращения частоты Δf вращения по времени дополнительного электродвигателя 5. Приращение частоты Δf формируют в схеме 15 разности путем вычитания сигнала, поступающего непосредственно от тахометра 13, из сигнала, поступающего с выхода блока 14 задержки. Диод 21 пропускает только отрицательную полярность сигнала. В момент совпадения частоты возбуждения с собственной частотой колебания лопаток 1 последние попадают в резонанс и происходит срыв потока с лопаток 1 рабочего колеса 2. Вследствие срыва потока скорость обдува воздушным потоком возбудителя 9 уменьшается, что приводит к уменьшению момента сопротивления возбудителя 9. Первоначально, вследствие уменьшения сопротивления потока, на возбудитель 9 вновь возрастает действие воздушного потока, которое приводит к уменьшению частоты вращения электродвигателя 5. В этот момент в схеме 15 формируется отрицательный сигнал, который проходит через диод 21 и запирает реле 16. Реле 16 своими контактами блокирует себя, отключает цепь источника питания управляющего двигателя 19 и замыкает цепь обратной связи по току якоря регулирования источника 12 питания. Частота вращения двигателя 5 стабилизируется, и возбудитель 9 создает возмущение потока на лопатки 1 с резонансной частотой. Кроме того, замыкается нормально разомкнутые контакты 31 реле 16 и подключают выход тензостанции 29 к шлейфовому осциллографу. На другие входы шлейфового осциллографа постоянно поступают сигналы в виде ряда импульсов от угловых датчиков 24 и 25. По осциллограмме определяется максимальный сигнал с тензодатчика 27, и в момент достижения максимума фиксируют углы поворотов рабочего колеса вентилятора и аэродинамического возбудителя относительно точек крепления угловых датчиков 24 и 25. Это достигается путем измерения расстояния на осциллограмме от точки максимума сигнала до отметки от импульсов с угловых датчиков и по формуле ϕ_i = 360˙ L_i/L_oi, где i = 1,2; L_i - расстояние до импульса i-го ряда; L_oi - расстояние между импульсами oi-го ряда; определяют углы поворотов.

Ввиду того, что частота встреч пластины с резонирующей лопаткой равна f_вс = f_р.к ± f_а.в , где f_р.к - частота вращения рабочего колеса; f_а.в - частота вращения возбудителя колебаний (знак определяет взаимное направление вращения), то номер резонирующей лопатки определяют по формуле N = где ϕ_о - угол между соседними лопатками рабочего колеса вентилятора.

Таким образом, применение данного способа позволяет повысить избирательность настройки на резонансную частоту.

Формула изобретения

СПОСОБ НАСТРОЙКИ НА РЕЗОНАНСНУЮ ЧАСТОТУ КОЛЕБАНИЯ ИСПЫТЫВАЕМЫХ ЛОПАТОК РАБОЧЕГО КОЛЕСА, включающий вращение рабочего колеса с постоянной угловой скоростью и плавное увеличение частоты вращения аэродинамического возбудителя колебания лопаток, установленного на валу дополнительного электродвигателя с независимой обмоткой возбуждения, до возбуждения резонанса колебания лопаток, отличающийся тем, что, с целью повышения точности избирательности настройки на резонансную частоту колебаний лопаток, перед испытанием на одну из пластин аэродинамического возбудителя устанавливают тензодатчик, на валах рабочего и дополнительного двигателей устанавливают датчики угла поворота вала, а увеличение частоты вращения возбудителя осуществляют путем плавного увеличения напряжения в обмотке возбуждения, при этом измеряют приращение частоты вращения по времени дополнительного электродвигателя и фиксируют возникновение резонанса колебаний лопаток в момент изменения знака приращения частоты вращения с положительного на отрицательный, при этом после настройки на резонансную частоту колебаний лопаток контролируют амплитуду колебания пластины возбудителя и в момент достижения максимума переменной составляющей сигнала фиксируют углы поворота рабочего колеса и аэродинамического возбудителя относительно точек крепления датчиков угла поворота и по ним определяют номер резонирующей лопатки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3