Способ исследования динамических свойств вращающегося ротора


 


Владельцы патента RU 2585800:

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

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам снижения вибраций турбомашин, и может быть использовано в авиационных газотурбинных двигателях, испытательных стендах, роторы которых оборудованы упругими опорами. Способ включает установку ротора на нелинейную и жесткую стендовые опоры с установленным на последней вибродатчиком, в качестве нелинейной стендовой опоры применяют упругую опору с плавно регулируемой жесткостью, с установленным на ней вибродатчиком и при достижении 100% нормируемых значений вибраций жесткой стендовой опоры и/или нелинейной стендовой опоры, замеряемых в процессе испытаний, плавно изменяют жесткость нелинейной стендовой опоры до снижения упомянутых значений ниже предела 90% нормируемых значений. Технический результат заключается в стабилизации уровня вибраций в процессе испытаний, повышении надежности испытательного стенда и упрощении его конструкции. 1 ил.

 

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам снижения вибраций турбомашин, и может быть использовано в авиационных газотурбинных двигателях, испытательных стендах, роторы которых оборудованы упругими опорами.

В качестве наиболее близкого аналога выбран способ исследования динамических свойств вращающегося ротора турбомашины, включающий установку ротора на нелинейную и жесткую стендовые опоры с установленным на последней вибродатчиком (Патент RU 2273836).

Недостатками известного способа является необходимость приложения осевой силы к ротору в процессе испытания, что влечет за собой усложнение оборудования испытательного стенда и возможность испытания только с радиально-упорным подшипником в нелинейной опоре. При этом податливость нелинейной опоры меняется ступенчато (резко), что может привести к дополнительному динамическому возмущению системы, тем самым усложнив обработку результатов испытания. Также до начала испытаний необходимо знать значения критических частот вращения ротора, что требует проведения отдельного испытания. Для прототипа требуется проектирование и изготовление нелинейной опоры под каждый конкретный испытуемый ротор, тем самым значительно увеличивается стоимость испытаний и временные затраты.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является стабилизация уровня вибраций в процессе испытаний как ротора, так и стендового оборудования в заданных нормативно-технической документацией диапазонах без дополнительных динамических возмущений, тем самым повышая надежность испытательного стенда, возможность установки радиального подшипника в нелинейную опору, возможность проводить испытания без предварительного экспериментального определения критических частот вращения ротора, а также отсутствие необходимости проектирования, производства и установки нелинейной опоры под испытания каждого конкретного ротора (возможны незначительные изменения в рамках существующей конструкции нелинейной опоры).

Указанные технические эффекты достигаются тем, что в способе исследования динамических свойств вращающегося ротора турбомашины, включающем установку ротора на нелинейную и жесткую стендовые опоры с установленным на последней вибродатчиком, согласно настоящему изобретению в качестве нелинейной стендовой опоры применяют упругую опору с плавно регулируемой жесткостью, с установленным на ней вибродатчиком и при достижении 100% нормируемых значений вибраций жесткой стендовой опоры и/или нелинейной стендовой опоры, замеряемых в процессе испытаний, плавно изменяют жесткость нелинейной стендовой опоры до снижения упомянутых значений ниже предела 90% нормируемых значений.

В качестве нелинейной стендовой опоры возможно использовать упругую опору с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин, представленную в патенте RU 2535435. Использование данной опоры позволяет плавно регулировать жесткость опоры и не требует приложения осевого усилия к ротору в процессе испытаний.

Предлагаемый способ исследования динамических свойств вращающегося ротора турбомашины реализуется при достижении замеряемых уровней вибрации жесткой и/или нелинейной опор 100% нормируемых значений. После чего происходит плавное изменение упругих свойств нелинейной опоры непосредственно в процессе испытания до снижения уровней вибраций жесткой и/или нелинейной опор менее 90% нормируемых значений. Данный диапазон в 10% нормируемых значений (от 100% до 90%) перекрывает значение погрешности измерений вибродатчиками, установленными на жесткой и нелинейной опорах, четко определяет тенденцию к снижению вибраций системы «испытуемый ротор - опоры» и является основанием для прекращения изменения упругих свойств нелинейной опоры, что в дальнейшем и происходит. В случае нахождения замеренных вибраций в диапазоне от 90% до 100% от нормируемых значений изменение упругих свойств нелинейной опоры осуществляется до достижения их граничного значения, обусловленного конструкцией нелинейной опоры.

Такое осуществление способа значительно снижает вибрационные нагрузки на опоры и ротор в процессе испытаний позволяет ставить на испытания различную номенклатуру роторов по своим массово-габаритных характеристикам и частотам вращения без проектирования, производства и переустановки на стенд нелинейной опоры за счет возможности задания ей требуемых начальных упругих свойств (в пределах их возможного изменения, обусловленного конструкцией нелинейной опоры) до старта испытаний, не привносит дополнительных динамических возмущений в испытания за счет плавного изменения упругих свойств нелинейной опоры, а также отсутствие необходимости прикладывать осевое усилие к ротору для изменения упругих свойств нелинейной опоры позволяет устанавливать в нее радиальный подшипник.

На фигуре чертежа представлена принципиальная схема испытательного стенда для реализации заявленного способа.

Ротор турбомашины содержит вал 1 с диском 2, установленный на жесткую опору 3, и нелинейную опору 4. Для замера вибраций ротора жесткая опора 3 и нелинейная опора 4 снабжены вибродатчиками 5, 6 соответственно, входящими в систему измерения вибраций 7 (СИВ), выдающую обработанный сигнал с вибродатчиков 5, 6 в систему автоматического управления 8 (САУ).

После начала раскрутки ротора турбомашины происходит постоянный мониторинг уровней вибраций жесткой опоры 3 и нелинейной опоры 4 путем поступления сигналов с вибродатчиков 5, 6 в СИВ 7 с последующей их оброботкой и передачей в САУ 8. При достижении значения 100% нормируемого значения вибраций жесткой опоры 3 и/или нелинейной опоры 4 САУ 8 передает сигнал на нелинейную опору 4 для плавного изменения ее упругих свойств. При достижении значения вибраций с вибродатчиков 5, 6 меньше 90% от нормируемого значения САУ 8 перестает подавать сигнал об изменении упругих свойств нелинейной опоры 4. В случае нахождения замеренных датчиками 5, 6 вибраций в диапазоне 90%-100% от нормируемых значений изменение упругих свойств нелинейной опоры 4 осуществляется до достижения их граничного значения, обусловленного ее конструктивными возможностями. Мониторинг уровней вибраций жесткой опоры 3 и нелинейной опоры 4 продолжается до полного останова вала 1.

Способ исследования динамических свойств вращающегося ротора турбомашины, включающий установку ротора на нелинейную и жесткую стендовые опоры с установленным на последней вибродатчиком, отличающийся тем, что в качестве нелинейной стендовой опоры применяют упругую опору с плавно регулируемой жесткостью, с установленным на ней вибродатчиком и при достижении 100% нормируемых значений вибраций жесткой стендовой опоры и/или нелинейной стендовой опоры, замеряемых в процессе испытаний, плавно изменяют жесткость нелинейной стендовой опоры до снижения упомянутых значений ниже предела 90% нормируемых значений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборостроению, в частности к способам испытания подшипниковых опор ротора, и может быть преимущественно использовано при определении предварительного осевого натяга подшипников качения ротора.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам определения прочности лопаточных дисков турбомашин с вильчатым соединением. Способ заключается в создании эксплуатационных условий нагружения одновременно в трех верхних крепежных отверстиях элементах обода диска.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для испытания на прочность лопаточных дисков турбомашин с вильчатым соединением. Устройство содержит тяги, предназначенные для связи с захватами испытательной машины и с элементом обода диска посредством заклепок, предназначенных для размещения в крепежных отверстиях элемента обода диска, четыре планки - верхнюю и нижнюю, расположенные горизонтально параллельно друг другу, правую и левую, расположенные вертикально параллельно друг другу и перпендикулярно верхней и нижней планкам, причем верхняя планка содержит пять отверстий, равномерно отстоящих друг от друга, нижняя, правая и левая планки содержат по три отверстия, равномерно отстоящих друг от друга, при этом отверстия, расположенные справа и слева от центрального отверстия верхней планки, а также центральные отверстия нижней, правой и левой планок предназначены для соединения и передачи усилий от соответствующих захватов двухосной испытательной машины.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при определении стойкости инструмента методом, основанным на корреляции между магнитными и физико-механическими свойствами.

Изобретение относится к испытательной технике и испытаниям на усталостную прочность при кручении. Стенд содержит сервогидравлическое нагружающее устройство (СНУ), элемент коленчатого вала (1), один конец которого жестко крепится через фланец отбора мощности к вертикальной неподвижной стойке (7).

Группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к техническому диагностированию машин и их деталей, и может быть использована для измерения динамических характеристик машин.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к способам проведения однонаправленных испытаний на износ динамическим способом для определения механического ресурса шаровых шарниров передней подвески легкового автомобиля.

Изобретение относится к испытательным стендам и может быть использовано преимущественно в ходе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также в период доводки двигателей внутреннего сгорания.

Способ оценки повреждения термического барьера, нанесенного на деталь, выполненную на металлической подложке, причем упомянутый термический барьер включает в себя подслой из алюминия и слой из керамического материала с колончатой структурой, причем упомянутый подслой расположен между упомянутой подложкой и упомянутым керамическим слоем.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при комплексных исследованиях металлорежущих станков. Способ включает импульсное воздействие с заданными параметрами на испытательную поверхность исследуемого узла станка быстросменным элементом ударного устройства, на которое устанавливают дополнительный сменный элемент, выполненный в виде сплошного цилиндра с заданной массой, при этом подаваемое на исследуемый узел усилие измеряют с помощью пьезоэлектрического динамометра, подключенного к блоку обработки данных.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях и доводке газовых подшипников высокооборотных турбомашин. Стенд содержит вал, установленный в радиальном подшипнике, закрепленном на станине стенда, установленный на валу испытуемый газодинамический подшипник, размещенный в корпусе, подвижном относительно станины, приводное устройство, соединенное с валом, нагрузочное устройство, связанное с указанным корпусом испытуемого газодинамического подшипника, и измерительную систему с датчиком частоты вращения вала и блоком обработки данных. Дополнительно он снабжен устройством подачи горячего воздуха для подогрева газодинамического подшипника до рабочих температур, корпус газодинамического подшипника выполнен с двумя полостями, размещенными по разные стороны газодинамического подшипника, причем полости пневматически связаны между собой посредством последнего и снабжены уплотнениями, размещенными по сторонам, противоположным газодинамическому подшипнику, первая полость выполнена с возможностью приема горячего воздуха и связана с выходом устройства подачи горячего воздуха, а вторая - с возможностью выпуска воздуха и связана с атмосферой, приводное устройство выполнено в виде высокоскоростного электродвигателя, а нагрузочное устройство - в виде тяги, прикрепленной к корпусу испытуемого газодинамического подшипника и соединенной с тягой тарелки с тарированными грузами, измерительная система снабжена датчиками вертикальных и горизонтальных перемещений корпуса газодинамического подшипника, датчиком его вибраций, датчиком температуры газодинамического подшипника, датчиками температуры воздуха, размещенными в первой и второй полостях, и устройством измерения момента трения в газодинамическом подшипнике в виде горизонтально расположенного рычага, закрепленного на корпусе газодинамического подшипника, и датчика силы, закрепленного на станине стенда и контактирующего со свободным концом рычага, при этом выходы датчиков связаны с соответствующими входами блока обработки данных. Технический результат заключается в повышении точности результатов испытаний. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к оборудованию для испытания рабочих органов дорожно-строительных машин. Стенд для испытания рабочих органов дорожно-строительных машин содержит опорную раму со стойками, установленную на опорной раме несущую плиту с упорами для фиксации исследуемого образца грунта, взаимодействующего с испытываемым рабочим органом. Стенд также содержит механизм поперечного перемещения несущей плиты в горизонтальной плоскости и механизм продольного перемещения рабочего органа в горизонтальной плоскости, привод которого снабжен тяговой цепью, на которой закреплен захват с возможностью перемещения рабочего органа вдоль стенда на направляющих, закрепленных в стойках опорной рамы параллельно несущей плите. Дополнительно содержит винтовой механизм перемещения рабочего органа в вертикальной плоскости, выполненный в виде ползуна, содержащего корпус, в котором с помощью резьбового соединения установлен винт с возможностью вертикального перемещения и взаимодействия с расположенным в корпусе четырехгранником, жестко соединенным с тензометрической головкой, на которой с помощью жестко соединенного с ней кронштейна, пальца и подшипников качения установлен с возможностью вращения на пальце рабочий орган. Технический результат заключается в повышении эффективности стенда. 2 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС) на паровых турбинах низкого давления, имеющих лопатки с бандажными полками, и предназначено для контроля целостности бандажных полок с возможностью контроля количества расцеплений на контролируемой турбинной ступени в процессе эксплуатации. При этом дефект зацепления бандажных полок рабочих лопаток определяют по появлению сигнала от расцепленных бандажных полок рабочих лопаток, а величину расцепления бандажных полок лопаток L (мм) рассчитывают по формуле: где Time - временной интервал, замеренный между импульсами разной полярности, вызванный наличием дефекта; Rpm - частота вращения ротора турбины с диагностируемыми лопатками; D - диаметр диагностируемой ступени по бандажным полкам (мм); Pi - число пи; 1 - единица; далее полученное значение величины расцепления бандажных полок рабочих лопаток L сравнивают с длиной бандажной полки и определяют степень повреждения рабочей ступени. Заявляемое техническое решение позволяет расширить области его применения за счет простоты реализации процесса измерений на энергетических объектах - паровых турбинах - без установки индукторов в бандажные полки лопаток и повысить надежность системы измерений за счет отсутствия недолговечных элементов измерительной схемы - индукторов, и отсутствия датчика фазы. 3 ил.
Наверх