- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •1.1.1. Формы и частоты колебаний лопаток турбомашин
- •1.1.3. Основные параметры подобия процессов вибраций лопаток
- •1.2.1. Флаттер (автоколебания) лопаток
- •1.2.2. Вынужденные (резонансные) колебания лопаток
- •1.2.4. Колебания лопаток от вращающегося срыва
- •1.4.1. Прибор для измерения амплитуд колебаний лопаток
- •1.4.2. Сигнализатор колебаний лопаток рабочих колес турбомашин
- •2.6.1. Измерение вынужденных колебаний лопаток методом
- •годографа
- •2.6.2. Влияние связности лопаток на точность измерения их колебаний методом годографа
- •2.8.1. Узкополосные колебания лопаток с частотой, не кратной частоте вращения
- •2.8.3. Широкополосные колебания лопаток
- •3.2.1. Систематическая погрешность
- •3.2.2. Случайные погрешности
- •3.3.3. Область применения индукционных датчиков
- •3.4.2. Особенности конструкции емкостных датчиков
- •3.4.3. Практические замечания
- •Глава 4
- •4.4.1. Функциональная схема прибора ЭЛУРА-5
- •4.4.3. Оборотная развертка
- •4.4.4. Строчная развертка и временная задержка
- •4.4.5. Преобразователь частоты вращения в напряжение (ток)
- •4.7.1. Функциональная схема прибора ЦИКЛ
- •4.7.2. Принципиальная схема прибора ЦИКЛ
- •5.1.3. Расшифровка результатов измерений
- •5.2.1. Индикация обрыва и повреждения лопатки
- •5.2.3. Измерение упругой раскрутки лопаток рабочего колеса
- •5.2.4. Измерение закрутки валов
- •5.3.1. Определение природы колебаний лопаток с помощью прибора ЭЛУРА
- •5.3.2. Индикация уровня колебаний лопаток
- •5.3.3. Измерение амплитуды колебаний лопаток
- •5.3.6. Измерение крутильной составляющей колебаний (коэффициентов разворота)
с м е щ е н и й . К р о м е т о го л о п а т к и в в о д и л и с ь во ф л а т т е р и н а ш л е й ф о в о м о с ц и л л о г р а ф е ф и к с и р о в а л и с ь м о м е н т ы с р а б а т ы в а н и я с и г н а л и з а т о р о в .
Рис. 5.7. Отладка сигнализатора ЦИКЛ на рабочем колесе, проходившем исследования на одноместном самолете:
/—расстояния от нижних краев ярких линий до базовой линии при флаттере в стендовых условиях (снимок а); 2—расстояния от сере дины меток до базовой линии (снимок б)
5.1.3. Расшифровка результатов измерений
Р е г и с т р а ц и я и н ф о р м а ц и и с э к р а н а п р и б о р а Э Л У Р А п р о и з в о д и т с я с п о м о щ ь ю о б ы ч н ы х с е р и й н ы х м а л о ф о р м а т н ы х ф о т о к а м е р б ы т о в о г о н а з н а ч е н и я н а с т а н д а р т н у ю ф о т о п л е н к у ш и р и н о й 24 м м . П л е н к а р а с ш и ф р о в ы в а е т с я н а ф о т о у в е л и ч и т е л е л ю б о г о т и п а .
Р а с ш и ф р о в к а с о с т о и т в и з м е р е н и и д л и н / я р к и х л и н и й |
и р а с |
с т о я н и й х м е т о к о т б а з о в о й л и н и и . |
|
И з м е р е н и е д л и н я р к и х л и н и й в ы п о л н я е т с я с п о м о щ ь ю |
с п е ц и |
а л ь н о и з г о т о в л е н н о й л и н е й к и , к о т о р а я н а к л а д ы в а е т с я н а и з о б р а
ж е н и е я р к о й л и н и и , п р и ч е м и з м е р я е т с я |
р а с с т о я н и е м е ж д у т о ч к а |
м и , о т с т о я щ и м и о т к о н ц о в я р к о й л и н и и |
на в е л и ч и н у р а д и у с а м е т |
ки. При нечетких концах ярких линий, появившихся вследствие нестационарности сигнала («всплесков») или помех, следует из мерять длину основной части яркой линии.
Измерение положения метки производится масштабной линей кой от центра метки до центра базовой линии перпендикулярно к ней. Так же производится измерение положения середины яркой линии.
Оценка стабильности расшифровки результатов выполнялась путем повторной расшифровки серии кадров. Каждая пара полу ченных распределений амплитуд сравнивались между собой. Мак симальная ошибка отдельных измерений, выполненных в небла гоприятных условиях составила 20%. Точность расшифровки ве личины А.Ср составила 10%. Величина D' (среднеквадратичное отклонение амплитуд) менее стабильна и сильнее зависит от оши бок при расшифровке, ошибки могут достигать 20%. Коэффициен ты корреляции Кц между двумя расшифровками одного кадра составляют величину не меньше 0,9.
Расшифровка данных усложняется при возникновении дефек тов измерения, связанных с неправильной настройкой прибора, не правильным пользованием фотоаппаратом, неправильной установ кой датчиков на машине. На рис. 5.8 приведены примеры этих де фектов.
Фото 1 . Сильно подсвечены строчки на экране. Затрудняет рас шифровку.
Фото 2 . Сильно подсвечены метки, нет четко выраженных кра ев. Затрудняет расшифровку.
Фото 3. При изменении оборотов сорвана синхронизация. На экране, справа от основного изображения, появились серые штри хи. При расшифровке учитывать их не следует.
Фото 4. Измеренная величина амплитуды не умещается в строке. Яркие линии ограничены сверху концом строчки (5, 6 , 7-я строчки) или снизу — базовой линией (10—15-я строчки). Непра вильно выбран масштаб измерений. Расшифровывать эти строч ки нельзя.
Фото 5. Сильно деформирована лопатка (5-я строчка справа), или мал импульс датчика от этой лопатки (например, из-за того, что она короче остальных). Эту строчку расшифровывать нельзя.
Фото 6. Метки на строчках находятся на обратном ходе раз вертки. Неправильно установлены датчики или неправильно выб рана задержка. Эти строчки расшифровывать нельзя.
Фото 7. Последняя строчка совпала с обратным ходом гори зонтальной развертки. Импульс оборотного датчика пришел рань ше, чем закончилась развертка последней строчки, и поэтому луч движется по вертикали вверх и по горизонтали налево. Непра вильно установлены датчики. Расшифровывать строчку можно, спроектировав яркую линию на вертикальную ось.
где / — длина яркой линии (в делениях шкалы экрана прибора ЭЛУРА); х — расстояние от базовой линии до метки (в делениях шкалы экрана прибора ЭЛУРА); М — масштаб измерения,
Ж = 0,314/*ЛУИС- ^ - ,
где /сл* — условная частота следования, установленная на пане ли прибора ЭЛУРА; Мс — масштаб строк, установленный на экра
не прибора ЭЛУРА; |
колеба |
б) при измерении амплитуд вынужденных (кратных) |
|
ний методом годографа. |
|
Максимальная амплитуда колебаний |
|
Дна*=М1; |
(5.4) |
в) при измерении раскрутки лопаток смещение 5 определяется
по формуле (5.2); г) при измерении амплитуды скорости расчет производится по
формуле |
|
|
|
|
|
W = — M — l. |
(5.5) |
||
|
|
2 |
L |
|
Частота колебаний оценивается по формуле |
|
|||
|
|
\0W . |
(5.6) |
|
|
|
2лЛ |
’ |
|
|
|
|
||
д) |
при измерении взаимных колебаний ихамплитуду В опре- |
|||
деляют по формуле |
|
|
(5.7) |
|
|
В=М1. |
|
||
Вычисление сдвига фаз фг.гч-i между соседними |
лопатками |
|||
производят затем по формуле |
|
|
|
|
|
COS<p/,/j |
А ? + А 2 |
(5.8) |
|
|
|
1 + 1 |
||
|
|
Б21»/ + 1 |
|
5.2. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СТАТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ДЕТАЛЕЙ ТУРБОМАШИН
Наиболее широкое применение приборы дискретно'Фазового измерения нашли при исследованиях вибраций различных враща ющихся деталей, главным образом вибраций лопаток турбома шин. Кроме этого приборы позволяют измерять также ряд стати ческих характеристик, имеющих непосредственное отношение к проблеме вибраций лопаток. Примеры измерения таких парамет ров приведены в данном разделе.
5.2.1.Индикация обрыва и повреждения лопатки
Спомощью прибора ЭЛУРА можно обнаружить обрь*в лопа ток рабочего колеса. При обрыве одной из лопаток целиком или
по
только ее верхней части пропадает соответствующий ей импульс и, следовательно, пропадает соответствующая метка на экране прибора. Аналогичное явление произойдет и в том случае, если будет повреждена верхняя кромка (например, передняя или зад няя ее часть) в месте расположения периферийного датчика. По меткам на экране прибора ЭЛУРА можно судить не только об обрыве лопаток, но и о повреждении одной из ее кромок, что ча сто случается при колебаниях лопаток по высшим формам. Для этого надо лишь расположить периферийный датчик в зоне кром ки лопатки, повреждение которой считается вероятным.
Для этих же целей можно использовать индикатор поврежден ных лопаток (см. разд. 4.8), который значительно проще прибора ЭЛУРА и не нуждается в постоянном внимании оператора.
5.2.2. Измерение разношаговости расстановки лопаток рабочего колеса
Вследствие неточности изготовления дисков рабочих колес, замков и профильной части лопаток всегда имеется некоторая разношаговость по концам лопаток. Она может также возникнуть в процессе работы из-за неодинаковых упругих свойств лопаток. Последнее особенно заметно проявляется в тех случаях, когда ло патки в рабочем колесе умышленно подбирают при сборке с раз ными собственными частотами, т. е. с разными упругими свойст вами и с разным распределением массы по длине лопатки.
Если исследователя или конструктора по тем или иным сооб ражениям интересует численное значение разношаговости, то оно может быть определено по распределению меток на экране при бора ЭЛУРА (рис. 5.9, а). Так как расстояние метки от базовой линии в определенном масштабе равно угловому расстоянию меж ду зубом возбудителя корневых импульсов и концом соответству ющей ему лопатки, то различие в этих расстояниях будет харак теризовать величину разношаговости (точнее величину отклонения в окружном направлении концов лопаток от их номинального по ложения). При этом предполагается, что диск с возбудителями корневых импульсов выполнен достаточно точно.
Чтобы исключить влияние неточной расстановки возбудителей, можно использовать импульсы от двух периферийных датчиков, включенных по схеме измерения взаимных колебаний. При этом разница в расположении лопаточных меток на экране будет ха рактеризовать неодинаковость расположения концов лопаток друг относительно друга (см. рис. 5.9; б), т. е. фактическую разноша говость расстановки лопаток.
На рис. 5.9 видно, что в разношаговости лопаточных венцов наблюдаются довольно резкие скачки, причем заметна определен ная периодичность в смене их максимумов и минимумов. Послед нее, по-видимому, связано с подбором лопаток по их массам для упрощения балансировки рабочего колеса.
ill