Способ испытания турбомашин

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<" 735948

Союз Советскик

Социалистическии

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)/й. Кл. (22) Заявлено 26.01.78 (21) 2575553/25-06 с присоединением заявки .%Ы 01 М 15/00

Государственный комитет (23) Приоритет по делам иэооретений и открытий

Опубликовано 25.05,80. Бюллетень ¹ 19 (53) УДК621.438 (088.8) Дата опубликования описа ия28.05.80 (72) Авторы изобретения

С. М. Дорошко, С. А. Смородин и М. Л. Тойбер

Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (71) Заявитель

/ (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОМАШИН

Изобретение. относится к способам испытаний турбомашин, в частности к исследованию их вибраций.

Известны способы испытания турбомашин путем определения возмущающих

5 аэродинамических сил, основанные на измерениях пульсаций газового потока (lg, При этом интенсивнссть, частота и фаза возмущающей аэродинамической силы, определяются методами спектрального анализа (например, разложением в ряд

Фурье). Поскольку процесс изменения возмущающей силы носит полигармонический х рактер, то определение прежде всего фазы ее изменения осуществляется с невысокой точностью.

Известен также способ испытания турбомашин путем бесконтактного определения амплитуды резонансных колебаний лопаток при изменении скорости враптения ротора с помощью по крайней мере одного импульсного датчика, размещенного на корпусе турбомашины 1,2) .

Однако этот способ позволяет измерять только амплитуду резонансных колебаний лопаток, вызванных возмутттающей силой с частотой, кратной частоте вращения ротора турбомашины, а не параметры возмущающей силы.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения расположения псточников возмущающей силы колебаний лопаток.

Поставленная цель достигается тем, что импульсный датчик перемещают на корпусе по окружности в плоскости, перпендикулярной оси турбомашины, и фиксируют его положение в мес гах максимального отклонения концов рабочих лопаток.

На фиг. 1 показана зависимость амплитуды А лопатки от скорости вращения й> ротора; на фиг. 2 - изменение сдвига фаз 9 по lU на фиг. 3 - смещение лопатки от нейтрального положения в зависимости от угла поворота Ф ; на фиг. 4 — зависимость возмущаюптей силы

Р от угла d на фяг. 5 - зависимость

3 7350 изменения временного интервала t конца лопаток от U3, 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 газовоздушном 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 90

Отсюда 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 посере- 3д дине между положениями лопатки, в которых мгновенная амплитуда достигает своих экстремальных значений.

Пусть лопатка совершает гармонические вынужденные колебания, зависимость амплитуды А которых по скорости вращения ротора lU приведена на фиг, 1. В момент резонанса, т. е. при Ы =Оф ( величина сдвига фаз P равна:"-. В общем г случае положение этой кривой (т. е. на- 4> 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 возмущающей 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 возмущающей силы будет располагаться в радиальной плоскости, проходящей через точку 1 на окружности рабочего колеса.

Для определения положения точки 1 необходимо зафиксировать точки 2 и 3 по окружности рабочего колеса. Очевидно, точка 1 расположена точно посере48 ф дине между точками 2 и 3. Из графика, представленного на фиг. 2 ясно, что именно в точках 2 и 3 величина смещения конца лопатки при колебаниях достигает своих экстремальных значений.

Если расположить первоначально на окружности корпуса рабочего колеса в произвольной точке 4 импульсный дагчик и производить измерения перемещения конца лопатки при изменении оборотов ротора турбомашины, то зависимость изменения временного интервала, характеризующего перемещения конца лопатки, будет иметь вид кривой Й, приведенной на фиг. 5. Перемещая при следующих измерениях датчик по окружности, получим в положениях датчика, характеризуемых. точками 2 и 3, кривые 6 и 7, где перемещения в момент резонанса достигают своих максимально возможных значений.

Таким образом,, последовательность операций при использовании предлагаемого способа сводится к следующему:

-при прохождении резонансного режима работы измеряются максимальные значения временных интервалов, характеризующих перемещения конца лопатки при различных положениях импульсного датчика, расположенного на окружности корпуса турбомашины; — фиксируются положения датчика, при которых достигаются экстремальные значения перемещений конца лопатки

; угол между этими положениями делится пополам и полученная точка залает положение радиальной плоскости, в которой расположен источник возмущения.

Изобретение применимо для определения расположения источников возмущающей силы колебаний лопаток турбомашин.

Экспериментальные исследования показали возможность выявления источников возмущ ения.

Изобретение позволяет упростить процесс испытания турбомашин.

Формула изобретения

Способ ис: 1тания турбомашин путем бесконтактного определения амплитуды резонансных колебаний лопаток при изменении скорости вращения ротора с помощью по крайней мере одного импульсного датчика, размещенного на корпусе турбомашины, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения расположе5 735948 6 ния источников возмущаюшей силы коле- 1. Самойлович Г. С. Нестапионарное баний лопаток, импульсный датчик пере- обтекание и аэроупругие колебания решемешают на корпусе по окружности в ток турбомашин.,М., Наука, 1975, плоскости, перпендикулярной оси турбо- с. 355. машины, и фиксируют его положение в местах максимального отклонения коннов - 2. Заблоикий И. Е. и др. Бесконтактрабочих лопаток. ные измерения колебаний лопаток турбоИсточники информаиии, машин. М.; "Машиностроение, 1977, принятые во внимание при экспертизе с 160.

735948

Сдосаб определею/я паяайетра6 сиды

Составитель А. Смородин

Редактор Т. бковаТехред О. АндрейкоКорректор И. Муска

Заказ 2415/34 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР,. по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4