Устройство для диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя



Устройство для диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя
Устройство для диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2552389:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)

Изобретение относится к устройству для комплексной диагностики технического состояния межроторных подшипников двухвальных газотурбинных двигателей методами вибродиагностики и может быть использовано в авиадвигателестроении. Контроль технического состояния межроторного подшипника выполняют на неработающем двигателе. Предварительно на этапе изготовления определяют собственные частоты устройства и отстраивают их от резонансных частот элементов двигателя и измеряемых рабочих частот вибрации контролируемых подшипников. Перед началом работ демонтируют заглушки окон осмотра передней части рабочих лопаток турбины высокого давления. В резьбовое соединение окна вворачивают полый цилиндрический стакан, в который посредством прижимного винта устанавливают вибровод с размещенным на нем низкочастотным или высокочастотным вибродатчиком и системой обработки вибрационного сигнала. Вибровод устанавливают в упор к полке лопатки турбины высокого давления, величину прижима регулируют прижимным винтом, воздействующим на демпферную пружину. Для оценки величины амплитуды вибрации, возбуждаемой межроторным подшипником, производят раскрутку ротора низкого давления с помощью ручного привода. Вибросигнал от межроторного подшипника через диск и полку рабочей лопатки турбины высокого давления проводится виброводом на вибродатчик. Осуществляют анализ вибросигнала в режиме постобработки и диагностируют наличие повреждения подшипников. Технический результат заключается в повышении достоверности результата измерений при проведении оценки технического состояния межроторного подшипника. 2 ил.

 

Изобретение относится к устройству для комплексной диагностики технического состояния межроторных подшипников двухвальных авиационных и наземных газотурбинных двигателей методами вибродиагностики и может быть использовано в авиадвигателестроении и организациями, эксплуатирующими данные двигатели, для раннего выявления возникающих дефектов в процессе изготовления, эксплуатации, технического обслуживания и ремонта газотурбинных двигателей.

Межроторный подшипник является одним из самых уязвимых элементов авиационных двухконтурных двигателей. Это объясняется постоянно изменяющимися многофакторными нагрузками, воздействующими на подшипник. Методики расчета долговечности подшипников, работающих в таких условиях, не учитывают всех внешних факторов и дают значительное отклонение от реально полученных результатов. Большой разброс наработки до отказа межроторного подшипника свидетельствует о нестабильности нагрузок, воздействующих на подшипник на разных объектах.

Количество поврежденных подшипников качения составляет всего несколько процентов от числа двигателей, на которых они установлены, но при этом последствия для газотурбинного двигателя и для всего летательного аппарата в целом могут быть столь существенны, что это выводит данный отказ на одно из первых мест в списке наиболее опасных неисправностей. Выход из строя межроторного подшипника может привести к созданию и развитию аварийной ситуации из-за отказа двигателя в полете и, как следствие, вынужденному прекращению полетного задания на самолетах с двумя двигателями либо потере летательного аппарата, если на нем установлен только один двигатель. Поэтому определение технического состояния межроторного подшипника и контроль его изменения, необходимый для раннего обнаружения зарождающихся дефектов на всех этапах жизненного цикла авиационных двухконтурных газотурбинных двигателей, имеет решающее значение для обеспечения безопасности полетов летательных аппаратов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является известное устройство для вибрационной диагностики межроторных подшипников двухвальных газотурбинных двигателей, содержащее вибродатчик, соединенный с системой обработки вибрационного сигнала и имеющий средства его фиксации на корпусе двигателя /RU 87798 U1, G01M 13/04, 20.10.2009, формула/.

В известном устройстве фиксацию вибросигнала осуществляют вибродатчиком, расположенным на корпусе двигателя. Однако при установке вибродатчика на корпусе двигателя происходит ослабление амплитуды вибрации дефектного подшипника, что не позволяет выделить ее из общего шумового фона даже при максимальной амплитуде вибрации от глубоких повреждений деталей подшипника. Это снижает вероятность обнаружения дефектного подшипника.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности результата при проведении оценки технического состояния межроторного подшипника.

Ожидаемый технический результат - максимальное приближение к внешним условиям работы подшипника при проведении его диагностики и повышение достоверности результата при проведении оценки технического состояния межроторного подшипника.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что известное устройство для диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя, содержащее вибродатчик, соединенный с системой обработки вибрационного сигнала, и средство его фиксации на корпусе двигателя, по предложению снабжено виброводом для контакта с полкой рабочей лопатки турбины высокого давления, прижимным винтом с отверстием под вибровод, а средство фиксации на корпусе выполнено в виде полого цилиндрического стакана с внешним участком резьбы для его установки в окне осмотра передней части рабочих лопаток турбины высокого давления, вибровод размещен в цилиндрическом стакане и прижимном винте с возможностью его продольного перемещения и регулировки жесткости контакта посредством демпферной пружины, а вибродатчик закреплен на внешней торцевой части вибровода.

Работа устройства основана на комплексной вибродиагностике технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя, относящейся к неразрушающему контролю технического состояния роторов сложных механических систем.

Существенное значение для качественного проведения вибродиагностики имеет место установки вибродатчика, однотипность и качество его монтажа, что и обеспечивает предлагаемое устройство.

Невозможность получения достоверного результата при проведении диагностики технического состояния межроторного подшипника путем установки датчика вибрации на корпусе двигателя диктует необходимость приближения места установки датчика непосредственно к источнику вибрации, в нашем случае - к диагностируемому подшипнику с дефектами рабочих поверхностей. Конструктивно межроторный подшипник установлен между двумя вращающимися валами и находится в масляной полости, что не позволяет установить вибродатчик непосредственно на подшипник. Также препятствуют этому вращающиеся в процессе работы двигателя детали турбин и их высокие рабочие температуры.

Конструктивные особенности предлагаемого устройства позволяют получать и исследовать вибрационные сигналы деталей ротора высокого давления, находящихся в непосредственном рабочем контакте, и с минимальными потерями и искажениями передать их на датчик.

Вибровод выполняет функцию проводника вибросигнала, передающегося от рабочих деталей межроторного подшипника к вибродатчику, и может быть выполнен, например, в виде штока.

Наличие в устройстве демпферной пружины, обладающей регулируемой жесткостью, позволяет установить оптимальную величину усилия прижима вибровода. Прижимной винт позволяет фиксировать пружину для достижения необходимого прижатия вибровода при его упоре в полку лопатки турбины высокого давления. Жесткость выбирается из условий обеспечения передачи на датчик максимально возможных высоких частот вибрации, для чего требуется обеспечить плотный контакт между деталями ротора и виброводом путем увеличения прикладываемой внешней силы. Кроме того, наличие демпфирующей пружины позволяет уменьшить потери полезного вибровоздействия на датчик от подшипника из-за гашения колебаний наружным корпусом газотурбинного двигателя, а также снизить паразитные корпусные воздействия от деталей двигателя, передающихся через вибровод на вибродатчик.

Цилиндрический стакан с внешним участком резьбы позволяет использовать окно осмотра передней части рабочих лопаток турбины высокого давления для фиксации в нем вибровода, что, в свою очередь, позволяет подводить датчик наиболее близко к источнику вибрации без разборки газотурбинного двигателя. Это существенно снижает трудозатраты при проведении диагностики технического состояния межроторного подшипника газотурбинного двигателя. Кроме того, фиксация вибровода позволяет избежать его перемещения при проведении диагностики технического состояния межроторного подшипника, что уменьшает наличие побочных вибрационных сигналов.

На Фиг.1 приведен общий вид конструкции устройства, а на Фиг.2 - схема установки устройства на двигателе. На Фиг.1 и 2 обозначено: 1 - вибродатчик; 2 - прижимной винт; 3 - цилиндрический стакан; 4 - демпферная пружина; 5 - вибровод; 6 - окно осмотра передней части рабочих лопаток турбины высокого давления; 7 - рабочая лопатка турбины высокого давления; 8 - диск турбины высокого давления; 9 - межроторный подшипник.

Устройство работает следующим образом. Контроль технического состояния межроторного подшипника 9 выполняется на неработающем двигателе. Предварительно на этапе изготовления определяют собственные частоты устройства и отстраивают их от резонансных частот элементов двигателя и измеряемых рабочих частот вибрации контролируемых подшипников. Перед началом работ демонтируют заглушки окон 6 осмотра передней части рабочих лопаток 7 турбины высокого давления. В резьбовое соединение окна 6 вворачивают полый цилиндрический стакан 3, в который посредством прижимного винта 2 устанавливают вибровод 5 с размещенным на нем низкочастотным или высокочастотным вибродатчиком 1 и системой обработки вибрационного сигнала. Вибровод 5 устанавливают в упор к полке лопатки 7 турбины высокого давления, величину прижима регулируют прижимным винтом 2, воздействующим на демпферную пружину 4. Для оценки величины амплитуды вибрации, возбуждаемой межроторным подшипником 9, производят раскрутку ротора низкого давления с помощью ручного привода. Вибросигнал от межроторного подшипника 9 через диск 8 и полку рабочей лопатки 7 турбины высокого давления передается виброводом 5 на вибродатчик 1. Осуществляют анализ вибросигнала в режиме постобработки и диагностируют наличие повреждения подшипников.

Применение предлагаемого устройства позволяет: повысить чувствительность и избирательность аппаратуры вибродиагностики за счет выбора места установки и параметров вибровода и, как следствие, повысить достоверность результата при проведении оценки технического состояния межроторного подшипника; обеспечить сохранение условий работы подшипника, влияющих на результаты проведения замеров вибрации; уменьшить трудовые и финансовые затраты за счет проведения вибродиагностики на неработающем двигателе, что позволяет выполнять работы при проведении всех видов технического обслуживания авиационной техники.

Устройство для диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя, содержащее вибродатчик, соединенный с системой обработки вибрационного сигнала, и средство его фиксации на корпусе двигателя, отличающееся тем, что оно снабжено виброводом для контакта с полкой рабочей лопатки турбины высокого давления, прижимным винтом с отверстием под вибровод, а средство фиксации на корпусе выполнено в виде полого цилиндрического стакана с внешним участком резьбы для его установки в окне осмотра передней части рабочих лопаток турбины высокого давления, вибровод размещен в цилиндрическом стакане и прижимном винте с возможностью его продольного перемещения и регулировки жесткости контакта посредством демпферной пружины, а вибродатчик закреплен на внешней торцевой части вибровода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах. Технический результат - повышение точности оценки токов подшипников в отношении потенциального повреждения соответствующего подшипника.

Изобретение относится к области диагностики повреждения деталей машин в процессе их непрерывной эксплуатации и может быть использовано для определения технического состояния машинных агрегатов и обеспечения их безопасной, ресурсосберегающей эксплуатации.
Изобретение относится к способу комплексной диагностики технического состояния межроторных подшипников двухвальных авиационных и наземных газотурбинных двигателей методами вибродиагностики и может быть использовано в авиадвигателестроении.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к диагностике подшипников качения. Способ включает измерение интервалов времени, соответствующих перемещению, по меньшей мере, одного тела качения, по меньшей мере, на одно заданное расстояние, и интервалов времени, соответствующих полному повороту вращающегося кольца подшипника или его повороту, по меньшей мере, на один заданный угол.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин.

Настоящее изобретение относится, в общем, к прогнозирующему техническому обслуживанию роликовых подшипников, в частности к ориентированному на техническое обслуживание мониторингу на основе состояния роликовых подшипников в сервомоторах, работающих на произвольно переменной низкой скорости и с (циклическими) реверсированиями движения, к примеру в сервомоторах, используемых в разливочных машинах или распределительном оборудовании упаковочных линий, выполненных с возможностью формировать запечатанные упаковки, содержащие продукты питания.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для определения состояния подшипника электрической машины. Способ заключается в том, что посредством сенсорного блока (20) определяют измеренное значение (21).

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способу выявления структурного дефекта в механическом узле, содержащем вращающийся элемент. Способ включает этап предварительного анализа для определения характеристической частоты появления дефекта за один оборот вращения указанного элемента, а также следующие повторяющиеся этапы: измерение мгновенной скорости вращения вращающегося элемента; угловую дискретизацию указанного измерения с получением дискретизированного сигнала, характеризующего мгновенную скорость вращения указанного элемента; пространственный гармонический анализ дискретизированного сигнала с получением спектра мгновенной скорости вращения указанного элемента; контроль амплитуды спектра для характеристической частоты, чтобы на основании указанной амплитуды выявить появление соответствующего дефекта.

Изобретение относится к модулю подшипника, который представляет собой стационарный сменный конструктивный блок для установки в подшипниках вала, особенно электрической машины.

Изобретение может быть использовано при диагностировании двигателей внутреннего сгорания. Способ заключается в измерении расход масла через подшипник и определении степени износа коренных подшипников.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях и доводке газовых подшипников высокооборотных турбомашин. Стенд содержит статор, в котором размещен ротор, установленный в двух опорах, выполненных с возможностью размещения в них испытуемых газодинамических подшипников. Каждая из опор снабжена датчиками перемещений, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось вращения ротора, датчиком температуры и узлом подвода воздуха. Узел подвода воздуха подключен к источнику сжатого воздуха и содержит нагреватель для изменения температуры подаваемого воздуха и клапан с электроприводом, связанным с блоком управления. Ротор снабжен диском, массогабаритные параметры которого соответствуют параметрам рабочего колеса компрессора турбомашины. Стенд имеет также датчик частоты вращения и датчик вибрации. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей стенда. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Заявленное изобретение относится к области измерительной техники, и может быть использовано для контроля износа двигателя. Способ содержит следующие этапы: в течение всего периода измерения Р считывают текущий вибрационный сигнал (Vc) механической вибрации компонентов двигателя; в течение периода P дискретизируют сигнал (Vc); сигнал синхронизируют относительно изменений режима N; сигнал преобразуют в частотный сигнал для получения частотных спектральных полос, упорядоченных по режиму N; вычисляют среднее значение амплитуд спектральных полос, чтобы получить текущую вибрационную сигнатуру (Sc) двигателя; вычисляют степень отклонения (Δ) между сигнатурой (Sc) и нормальной контрольной вибрационной сигнатурой (Ss); и степень отклонения (Δ) сравнивают с указателями дефектов заранее сформированной базы данных, объединяющей теоретические повреждения опорных подшипников двигателя, для определения потенциальных повреждений опорного подшипника. Технический результат заключается в возможности проведения диагностики в реальном времени и повышении точности обнаружения дефектов на различных режимах вращения вала двигателя. 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения осевого биения наружных колец подшипников качения, преимущественно радиальных и радиально-упорных, применяемых на различных производствах. Устройство содержит основание с перпендикулярно установленной на нем стойкой, в которой выполнены верхний и нижний пазы. Нижний паз выполнен с возможностью монтажа и перемещения в нем стержня, на котором перпендикулярно установлен дополнительный стержень с измерительным индикатором и наконечником, упираемым в середину базового торца наружного кольца подшипника качения. В верхний паз с натягом установлена поверочная плита, выполненная в виде диска, на лицевой поверхности которого ступенчато выполнены радиальные пояски для установки и центрирования подшипников качения различного диаметра, а в центре диска выполнено резьбовое отверстие для болта, фиксирующего подшипник качения на диске через прижимную планку, на одной из поверхностей которой ступенчато выполнены радиальные пояски, по своим размерам соответствующие радиальным пояскам, выполненным на диске. Технический результат - расширение арсенала технических средств, позволяющих измерять осевое биение наружных колец подшипников качения различных размерных групп. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения радиального зазора в подшипниках качения, преимущественно радиальных и радиально-упорных, применяемых на различных производствах. Устройство содержит основание с перпендикулярно установленной на нем стойкой, в которой выполнены пазы. Нижний паз выполнен с возможностью монтажа и перемещения в нем стержня, на котором установлен измерительный индикатор. В верхний паз с натягом установлен поверочный диск, на лицевой поверхности которого ступенчато выполнены радиальные пояски. В центре поверочного диска выполнено резьбовое отверстие для болта, фиксирующего подшипник качения на поверочном диске через прижимную планку, на одной из поверхностей которой ступенчато выполнены радиальные пояски, по своим размерам соответствующие радиальным пояскам, выполненным на поверочном диске. Также устройство содержит ремень с грузом, укладываемый на наружное кольцо подшипника качения. Ветви ремня оперты на ролики, установленные по краям стойки между нижней частью нижнего паза и основанием. Технический результат - расширение арсенала технических средств, позволяющих измерять радиальный зазор в подшипниках качения различных размерных групп. 2 ил.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к устройствам для оценки повреждения подшипника качения электрической машины. При реализации заявленного способа электрическая машина, содержащая контролируемый подшипник качения, электрически подключена к инвертору с промежуточным контуром напряжения, а указанный подшипник качения имеет, соответственно, смазочный зазор между внутренним кольцом подшипника и телом качения и внешним кольцом подшипника и телом качения. При этом для оценки повреждений осуществляется регистрация энергии электрического события разряда в смазочном зазоре подшипника качения, регистрация частоты событий разряда и оценка событий разряда посредством корреляции частоты и энергии. Устройство содержит электрическую машину, содержащую контролируемый подшипник качения, которая электрически подключена к инвертору с промежуточным контуром напряжения, а указанный подшипник качения имеет, соответственно, смазочный зазор между внутренним кольцом подшипника и телом качения, и внешним кольцом подшипника и телом качения. Также оно содержит средства для регистрации энергии электрического события разряда в смазочном зазоре подшипника качения, средства для поиска совпадающего события выше одного гигагерца, средства для регистрации частоты событий разряда и устройство оценки зарегистрированных данных частоты и энергетического содержания. Технический результат заключается в повышении точности оценки ресурса подшипников. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано преимущественно в различных отраслях машиностроения. Устройство содержит узел установки и крепления внутреннего кольца контролируемого подшипника на приводном валу электродвигателя, два токосъемника, преобразователь, регистрирующую аппаратуру и источник электрического напряжения, один полюс которого через первый токосъемник связан с приводным валом, второй полюс связан с преобразователем, к которому подключен второй токосъемник, выполненный с возможностью подключения к наружному кольцу контролируемого подшипника. Также оно содержит связанный с электродвигателем преобразователь частоты напряжения питания электродвигателя, источник электрического напряжения снабжен регулятором тока. Устройство также содержит основание с установленными на нем подшипниковым узлом, электродвигателем, узлом компенсации осевой нагрузки от веса электродвигателя, узлами осевой и радиальной нагрузки на контролируемый подшипник. Технический результат заключается в повышении информативности устройства при оценке работоспособности и долговечности подшипников качения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к определению технического состояния авиационных газотурбинных двигателей всех типов способом виброакустической диагностики с применением технического микрофона. Способ диагностики технического состояния газотурбинного двигателя включает установку технического микрофона в диагностируемом сечении двигателя на технологически необходимом расстоянии от него, прием измеренного виброакустического сигнала работающего двигателя. Получают спектр частот, который анализируют. По появлению в спектре устойчиво выделяемого на фоне аппаратных шумов поля частот в интервале от 2 кГц до верхнего предела измерения используемой аппаратуры определяют техническое состояние подшипников двигателя. Технический результат - надежность, простота и высокая достоверность результатов при диагностике подшипников в составе газотурбинного двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стабилизации геометрических параметров подшипников качения приработкой в собранном виде. Способ заключается во вращении колец подшипника под внешней осевой нагрузкой, внешнюю нагрузку устанавливают равной Р=k Со, а частоту вращения подшипника устанавливают не более 200 об/мин, где Со - осевая статическая грузоподъемность подшипника; k - коэффициент надежности (k=0,8-0,9). Технический результат заключается в увеличении контактных напряжений и повышении интенсивности проработки. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стабилизации геометрических параметров подшипников качения приработкой в собранном виде. Способ заключается во вращении подшипника под нагрузкой, при этом внешнюю нагрузку направляют к оси подшипника под углом не более 12 градусов, число шариков в процессе обработки устанавливают равным 4-6, в качестве шариков используют шарики из материала с твердостью на 8-12 единиц HRC выше твердости материала колец подшипника, а силу воздействия на подшипник устанавливают такой, чтобы в процессе приработки шарики осуществляли пластическую деформацию дорожки качения. Технический результат заключается в снижении контактных напряжений и повышении работоспособности подшипника. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний шарнирных подшипников с имитацией эксплуатационных нагрузок и температур. Стенд состоит из основания, на котором размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод и нагрузочное устройство. Основание состоит из рамы, верхняя часть которой выполнена в виде трубопровода для прохождения охлаждающей жидкости. В центре трубопровода жестко закреплен кронштейн, снаружи которого размещены нагревательные элементы. Кронштейн содержит два симметричных уха с соосными отверстиями, в которых размещена ось внутреннего кольца. Между ушами размещена качалка с центральным отверстием, в котором шарнирно установлено наружное кольцо подшипника. Один конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко соединенной со штоком привода. Другой конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко закрепленной со штоком нагрузочного устройства, установленным с возможностью продольного перемещения. Нагрузочное устройство состоит из корпуса с установленными внутри (с возможностью продольного перемещения) подпружиненными втулками. Шток нагрузочного устройства установлен во втулках. В нижней части рамы расположена жестко закрепленная на боковых и нижних стенках рамы перегородка с двумя отверстиями, в которых жестко закреплены втулки для размещения вилок. С одной стороны каждая вилка шарнирно соединена с верхней частью тензовставки, а нижняя часть тензоставки шарнирно соединена с нижней стенкой рамы, при этом одна вилка шарнирно соединена с корпусом нагрузочного устройства, а другая соединена с корпусом привода. Технический результат заключается в упрощении конструкции, возможности испытаний подшипников с имитацией условий эксплуатации. 4 ил.
Наверх