Тезисы докладов XXVIII научно-технической конференции ПГТУ по результат

так как черновой работает в более облегченных условиях резания - по ранее обработанной чистовым резцом канавке.

После проведения испытаний была получена адекватная посту­ лированная модель, преобразовав которую была найдена обобщенная форма уравнения стойкости для двухрезцовой державки:

VT

УДК 536.629.7

ТЕПЛОВЫЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И.П. Лотманов

Тепловые модели, разработанные и изготовленные для универ­ сального измерительного стецда, предназначены для проведения теп­ лофизических исследований в стационарных и нестационарных про­ цессах теплообмена. Каждая модель - тело правильной геометричес­ кой формы - параллелепипед, шар, цилиндр. Внутри моделей помеще­ ны электронагреватели, которые питаются от стабилизированного ре­ гулируемого источника питания измерительного стенда. Максимальная мощность нагревателей 30 йг. Мощность измеряется цифровым инди­ катором с точностью 0,1 Вт. Хромель-копелевые термопары (макси­ мальное число термопар 18) измеряют температуру в различных точ­ ках моделей с известными координатами. Регистрация температур осуществляется термопарным усилителем. Временной интервал измере­ ния температуры в любой точке 0,5 секунды.

В процессе нагревания, охлаждения на тепловых моделях можно реализовать температурные поля нескольких характерных стадий. В практике тепловых измерений используются чаще всего регулярный и стационарный тепловые режимы. Методы определения зависимости ко­ эффициентов теплоотдачи от температуры, основанные на закономер­ ностях стационарного и нестационарного тепловых режимов, позволя­ ют на одних и тех же моделях определить в условиях естественной конвекции эти зависимости. Измерения в нестационарных режимах проводятся по темпу охлаждения (нагревания), а в стационарных - оценкой тепловых потоков и установившихся температур. Классичес­

кие методы пластины, трубы и шара при исследовании теплофизичес­ ких характеристик веществ показали, что модели можно изготавли­ вать без компенсационных нагревателей при относительно небольших размерах и проводить измерения при малых тепловых потоках и гра­ диентах температур.

На данных тепловых моделях проводятся исследования процессов теплообмена при свободной и вынужденной конвекции. Измеряются коэффициенты теплопроводности рулонных и сыпучих материалов, сте­ пень черноты красок, лаков и покрытий при температурах нагретой поверхности до 200 °С.

УДК 536.629.7

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

И.П.Лошманов, М.А.Ошивалов

Универсальный измерительный стенд - комбинированный прибор, разработанный с целью автоматизации исследовательских и научных работ. Использование тепловых моделей различных конфигураций в сочетании с этим быстродействующи измерителем позволяет прово­ дить разнообразные теплофизические исследования, связанные с ре­ гистрацией температур, измерением тепловых потоков в стационар­ ных и нестационарных тепловых процессах.

Стенд выполнен в виде компактной лабораторной установки. Ос­ новными блоками этой установки являются прецизионный усилитель постоянного тока, цифровой милливольтметр, электронное устройст­ во компенсации температуры окружащей среды, два Независимых ста­ билизированных регулируемых источника питания постоянного тока, устройство измерения мощности и коммутационное устройство.

Стенд предназначен для исследования температурных полей пря­ мыми методами и методом электротепловой аналогии, измерения теп­ лофизических характеристик веществ (теплопроводность, температу­ ропроводность, интегральный коэффициент излучения), изучения про­ цессов тепломассообмена.

УДК 66.095.26.021

ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПРОДУКТА С УЧЕТОМ

СВОБОДНО-КОНВЕКТИШЫХ ЯВЛЕНИЙ

К.С.Галягин, Е.И.Вахрамеев

Яркой отличительной чертой полимерных материалов является неоднозначных характер их молекулярной структуры, а следователь­ но, и их физико-химических свойств. Это обусловлено, в первую очередь, вероятностным характером механизма полимеризации, что приводит к необходимости выбора некоторых структурных параметров, в той или иной степени полно отражающих свойства материала. К та­ ким параметрам, несомненно, нужно отнести распределение полимер­ ных цепей по их дайнам и молекулярным массам. Как показывает практика, набор основных моментов молекулярно-массового распре­ деления (ММР) достаточно полно и однозначно характеризует струк­ туру и свойства полимерного материала.

В данной работе предлагается подход к решению задачи опреде­ ления параметров ММР полимерного продукта в реакторах вытеснения, в которых наиболее сильно выражена дифференциация условий пребы­ вания полимеризуицихся частиц, обусловленная как самой конструк­ цией полимеризатора, так и зарождением гравитационной циркуляции экзотермически реагирующей массы. Решение базируется на системе связанных дифференциальных уравнений в частных производных, кото­ рая включает -/равнения теплопереноса, гидродинамики и химической макрокинетики, и замыкается соответствующими краевыми условиями.

Алгоритм расчета построен в виде пошаговой процедуры численного интегрирования нестационарных уравнений. По достижении стационар­ ного состояния осуществляется переход к системе координат, свя­ занной с движущейся макрочастицей путем интерполяции найденных ранее сеточных функций по траекториям течения. Далее из последо­ вательного решения обыкновенных дифференциальных уравнений отно­ сительно моментов ММР вычисляются характеризующие качество поли­ мера среднечисловая и средневесовая молекулярные массы, а также индекс полидисперсности. Разработанный алгоритм реализован в ви­ де компьютерной модели и апробирован на расчете полимеризации метилметакрилата в цилиндрическом фронтальном реакторе непрерыв­ ного действия.

УДК 683.3.06

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАФЕДРАЛЬНОЙ БАЗОЙ ДАННЫХ НА ПЭБМ

Ю.А. Селянинов

В работе любой структурной единицы ПГГУ значительны затраты на ведение текущей информации, связанной с учебной, научной, хо­ зяйственной и другими видами деятельности подразделения. Хранение и обновление данных на ПЭВМ делает информацию доступной и сущест­ венно упрощает поиск и составление различных отчетов и справок.

На нашей кафедре в течение ряда лет ведутся работы по авто­ матизации ведения и обработки информационного поля кафедры. Соз­ даны отдельные программные продукты для расчета учебной нагрузки, контроля знаний студентов по изучаемым дисциплинам, выдачи инди­ видуальных заданий, составления зачетных и экзаменационных биле­ тов, ведения журналов студенческих групп. Однако даже при всех не­ сомненных достоинствах этих программ они достаточно редко ис­ пользуются преподавателями кафедры, включая самих разработчиков. Кроме объективных причин это связано с разнородным интерфейсом и проблемами индивидуальной настройки пакетов для конечного пользо­ вателя, особенно для человека, непривычного к компьютеру.

В настоящее время производится попытка унификации обработки кафедральной информации в виде баз данных с разнородной информа­ цией. Существующие пакеты управления базами данных (БД) предо-

ставляют полный ассортимент возможностей для построения эффектив­

вается программа-оболочка, позволяющая пользователю, далекому от программирования, в интерактивном режиме формировать структуру БД, устанавливать правила обработки', создавать собственные эк­ ранные и печатные формы, системы меню и помощи, импорт и экспорт данных. В рамках оболочки можно создать множество БД, относящих­ ся к различным видам деятельности кафедры (учебные планы, учеб­ ный процесс, штаты, библиография, материальные ценности и т.д.). Принцип "все под одной крышей" и однотипный интерфейс разделов, сконструированных разными людьми, позволяют стать ей эффективной системой коллективного пользования.

УДК 536.629.7

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТЕРМОПАРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ С ЭЛЕКТРОННЫМ НУЛЬ-ТЕРМОСТАЮТОВАНИШ

М.А.Ошивалов

Оценка теплового состояния исследуемого объекта является не­ отъемлемой частью любого теплофизического эксперимента. Наиболее часто измерения температур проводят с помощью дифференциальных термопар. Процесс измерения включает регистрацию ЭДС термопары, пропорциональную разности температур двух спаев, преобразование сигнала в единицы температуры в соответствии с градуировочными характеристиками и сложение полученной величины с температурой

пературы контрольного спая и суммирующее устройство.

Коэффициент передачи нелинейного усилителя автоматически кор­ ректируется в зависимости от уровня измеряемого сигнала в соответ­

ствии с нелинейностью градуировочной характеристики используемой термопары. Наличие в составе устройства измерителя температуры контрольного спая позволило отказаться от нуль-термостатирования.

Проведенные испытания показали, что для стандартных градуи­

I секунды. Прибор прост в наладке и эксплуатации, имеет небольшие габариты и массу. Предусмотрен аналоговый выход на внешнее уст­ ройство индикации.

УДК 629.735

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА МОНИТОРИНГА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

М.А. Алешин

Развитие метода электростатической диагностики газовоздушно­ го тракта ГТУ требует детального анализа достаточно широкого спектра сигналов, снимаемых с электростатических датчиков на раз­ личных режимах работы в течение продолжительного времени, отработ­ ки алгоритмов диагностирования и способов выделения полезного сиг­ нала, набора статистического материала.

Однако применяемые в настоящее время лабораторные и стендовые системы регистрации и обработки сигналов не позволяют выполнить эту задачу в комплексе.

Разработанный на базе портативного компьютера типаnotebook устройства сбора информации на основе быстродействующего 12-разрдц ного АЦП со специализированным процессором обработки сигналов, про граммируемыми усилителями, программируемыми фильтрами 8-го порядка

и пакета программ обработки сигналов программно-аппаратный комп­ лекс позволяет решить эту задачу.

Программно-аппаратный комплекс обеспечивает как в интерактив­ ном, так и в командном режимах:

- длительный многоканальный ввод аналоговых сигналов, преоб­ разованных с помощью АЦП в цифровую форду с частотой дискретизации до 300 кГц, о прямой записью на винчестер с компрессией;

-мониторинг процессов реального времени в режиме слежения (с регистрацией аварийных состояний);

-возможность полной обработки результатов измерений с выда­ чей графических и табличных данных на принтер;

-цифровую фильтрацию;

-многоканальное накопление с последующим усреднением сигна­ лов в быстротекущих процессах.

Входной диапазон напряжения от ±0,01 до ±10 В, погрешность не хуже 0,1 %; входное сопротивление не менее I мОм.

Применение програшно-аппаратного комплекса возможно как в стендовых, так и в полевых условиях в автономном режиме.

УДК 629.735

КВОПРОСУ диАШостаки АШАЦИШНОГО П Д ПРИ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИИ В НАЗЕМНЫХ

ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ СТАНЦИЯХ В.А.Антропов, Л.Б.Уразбахтина

Целью функционирования автоматизированных систем испытаний (АСИ) ГГД, бортовых систем контроля (БСКД) или наземных автомати­ зированных средств контроля (HACK) является решение четырех ос­ новных иерархически связанных задач: измерение параметров объекта, контроль его работоспособности, диагностический контроль, выработ­ ка управления по результатам контроля.

При эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя в ка­ честве силового элемента для компрессорной установки в наземных газоперекачивающих станциях одним из основных требований, предъяв­ ляемых к двигателю, является надежность его работы во все время эксплуатации. Специфика данной работы ГТД заключается в большой длительности безостановочной его эксплуатации.

В работе рассмотрена возможность диагностики работоспособно­ сти как всего двигателя, так и его элементов по узлам непосредст­ венно во время эксплуатации. Предложено в качестве интегрального диагностического показателя работоспособности двигателя использо­ вать температуру газа до и после турбины, измеряемую кроме штат­ ных термопар косвенным образом с помощью сформированных трех ди­ агностических измерительных каналов. Сходимость результатов кос­ венных измерений с эталонными является общей оценкой работоспо­ собности двигателя, а пересчет ошибок измерения температур через коэффициенты взаимовлияния на основные показатели работы двигате­ ля по узлам позволяют оценить и работу узлов двигателя.

Сформулированы требования к составу информационно-диагности­ ческого комплекса, объему памяти и быстродействию вычислительной аппаратуры.

УДК 629.735

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА ГГУ

В.Г.Августинович, М.А.Алешин

Цель разработки - создание комплексной электронной системы электростатической диагностики газовоздушного тракта газотурбин­ ной установки (ГГУ) ПС-90ГП-1, входящей в состав газоперекачива­ ющего агрегата с центробежным нагнетателем ГПА-12 "Урал" мощ­ ностью 12000 кВт, предназначенного для сжатия и транспортировки природного газа по магистральным газопроводам.

Система электростатической диагностики предназначена для ре­ гистрации появления в потоке дисперсных частиц размером 0.0I...I мм, образующихся при прогарах и оплавлении элементов конструкции, эрозионном износе, запыленности поступающего в ус­ тановку воздушного потока, а также частиц конденсированной фазы продуктов сгорания, их анализа - подсчета количества частиц в единицу времени, определения типа частиц - металл/неметалл, а также идентификации сигналов определенным дефектам в реальном масштабе времени с целью определения предаварийного состояния ГГУ.

Выполнен анализ конструкции ГГУ ПС-90Ш-1 для оценки возмогности постановки в проточную часть установки электростатических датчиков и выбраны возможные места контроля в шести сечениях га­ зовоздушного тракта установки с использованием имеющихся техноло­ гических отверстий в корпусе.

Разработана, изготовлена и опробована в лабораторных усло­ виях макетная система электростатической диагностики в составе двух экранированных электростатических датчиков с предусилителя­ ми и регистрирующей аппаратуры.

Реализация возможностей электростатического метода диагнос­ тики газовоздушных потоков позволит повысить ресурс работы назем­ ных П У доя привода газоперекачивающих агрегатов и передвижных электростанций, предотвратить катастрофические последствия ава­ рийных выходов из строя элементов и узлов конструкций и систем двигателя, увеличить безопасность эксплуатации установок.

УДК 621.4:621.317.3

О ВЫБОРЕ ИМПУЛЬСНЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ГТД И П У

С.Ф.Минацевич, Г.Н.Теплоухов

Основные проблемы, с которыми сталкиваются исследователи, за­ нимающиеся бесконтактными измерениями колебаний компрессорных и турбинных рабочих лопаток газотурбинных двигателей, сводятся к обеспечению необходимой долговечности работы и помехоустойчивости импульсных датчиков.

В особенности это сложно обеспечить доя датчиков, которые из­ готавливаются в лабораторных условиях. В этом случае невозможно добиться неподвижного соединения деталей центрального электрода с корпусом. Подвижность появляется из-за температурных и вибраци­ онных воздействий на датчики при работе ГГД в условиях эксплуата­ ции и приводит к неустойчивой работе обрабатывающей и регистриру­ ющей аппаратуры.

Для исключения вышеупомянутых проблем нами предложены конст­ руктивные решения датчиков индукционного и емкостного типа, бази­ рующиеся на стандартных элементах, изготавливаемых в условиях се­

рийного производства. Так, в качестве индукционных датчиков были использованы датчики оборотов типа ДО-5, применявшиеся в ракетной технике, а в качестве емкостных — авиационные свечи зажигания ти­ па СД-96 со стандартными контактными устройствами. Для обеспече­ ния сохранности рабочих лопаток при возможных касаниях об емкост­ ные датчики на торцы электродов наносился слой из мягкого металла.

Практика использования импульсных датчиков предлагаемых ти­ пов для бесконтактных измерений колебаний рабочих лопаток ГТД и ГТУ показала их высокую надежность и устойчивость к помехам.

УДК 621.9.03

К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ФРЕТТИНГОСТОЙКОСТИ УЗЛОВ ГТД ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ

А.З.Шарыпов, И.Г.Башкатов

Опыт эксплуатации авиадвигателей показывает, что большинство узлов П Д выходит из строя из-за различных видов поверхностного разрушения. Распространенным является износ деталей вследствие развития на контактирующих поверхностях фреттинг-коррозии. По причине фреттинг-коррозии в ГТД повреждается около 35 % деталей, значительная часть которых изготовлена из титановых и магниевых сплавов. Среди них такие детали, как вентиляторные и рабочие ло­ патки компрессора, разделительный корпус и корпус маслоприводов.

Один из методов борьбы с фреттингчсоррозией - газотермичес­ кое напыление (ПН) покрытий с высокими триботехническими харак­ теристиками. Технология подготовки под ГТН и различие физических констант напыленного покрытия и упрочняемой детали существенно влияют на ее надежность и ресурс. Внедрение ГТН должно сопровож­ даться конструктивными изменениями с учетом этих факторов. Так,

0,6 без механической обработки; 0,75 - после шлифовки покрытия и 0,20 - без механической обработки покрытия с нанесением смазки ЦВСП-Зс. Кроме того, технологический процесс нанесения покрытия снижает предел выносливости С5 -/ титанового сплава, Так, (Ь BT3-I с виброгалтовкой и серебрением 320 МПа, а с обдувкой элект­