Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Бесконтактные измерения колебаний лопаток турбомашин..pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
7.95 Mб
Скачать

Обобщение данных по нескольким рабочим колесам модельных

осевых компрессоров показало, что в подавляющем большинстве случаев

20о<|сры+1|<70°,

а в среднем |фг\ г+i I ср~45° На рис. 5.25 показана относительная частота q появления различных значений сдвига фазы в исследо­ ванных колесах (около 150 лопаток).

Из теории следует, что значения сдвига фазы вблизи 45° ха­ рактерны для сильно неоднородных решеток, какими безусловно являлись все испытанные рабочие колеса, поскольку значения от­ носительных амплитуд колебаний лопаток при флаттере у отдель­ ных лопаток приближались к 3.

5.3.6. Измерение крутильной составляющей колебаний (коэффициентов разворота)

При колебаниях даже по первой изгибной форме лопатки сов­ ременных компрессоров и турбин совершают сложное изгибно-кру- тильное движение. Крутильная составляющая движения профи­ лей, измеряемая коэффициентом разворота

влияет на режим возникновения автоколебаний. Здесь ап — амп­ литуда передней кромки, а а3— задней кромки лопатки.

Измерение коэффициента разворота в реальных условиях ра­ боты компрессорной ступени производилось с помощью прибора ЭЛУРА. Коэффициент разворота ф натурной компрессорной сту­ пени в многоступенчатом компрессоре определяли двумя спосо­ бами: путем одновременных измерений амплитуд передних и задних кромок лопаток, а также путем непосредственного измере­ ния амплитуды крутильной составляющей колебаний. На рис. 5.3 показаны используемые при таких измерениях схемы включения

датчиков прибора ЭЛУРА.

Одновременные измерения амплитуд передней и задней кромок лопаток показали высокую корреляцию между распределениями амплитуд передних и задних кромок, что свидетельствует о при­ близительном равенстве значений ф у разных лопаток комплекта (/00,995; г>0,885). Это хорошо видно и на рис. 5.26, где срав­ ниваются распределения амплитуд, зафиксированные по перед­ ним и задним кромкам. Обработка кадра, характеризуемого наи­ большим уровнем колебаний лопаток, дала значение ф= 0,144. Эта величина очень близка к значению, которое дают теория и вибрационные испытания лопаток в статических условиях: ф= = 0,140. Отметим, что в соответствии с теорией в условиях дейст­ вия центробежных сил коэффициент разворота должен несколько

возрасти.

 

/

5

10 , 15

20

Рис. 5.26. Результаты измерения коэффициента разворота лопаток при флаттере

 

(компрессор № 3) путем одновременного измерения

амплитуд колебаний

перед­

 

них

и задних кромок:

 

 

 

 

я—одновременные снимки с экранов

приборов ЭЛУРЛ; б—розу.'

обработки

 

 

Глава 6

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОЧНЫХ ВЕНЦОВ ТУРБОМАШИН ПРИБОРАМИ ДИСКРЕТНО-ФАЗОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ

Приборы дискретно-фазового измерения предоставляют иссле­ дователю новые и весьма широкие возможности для углублен­ ного проникновения в сущность вибрационных процессов, разви­ вающихся в лопаточных венцах турбомашин. Одновременное из­ мерение амплитуд всех лопаток рабочего колеса позволяет су­ щественно повысить достоверность информации о динамическом состоянии лопаточного венца в целом и перейти к изучению форм собственных колебаний рабочих колес, исследованию зависимо­ стей распределения напряжений по лопаткам венца от различных динамических характеристик ротора и параметров потока перед ступенью, анализу нестационарных волновых процессов в венце (типа бегущих волн) и т. д. В данной главе приведены два при­ мера исследований вибраций лопаток, выполненных с помощью прибора ЭЛУРА. Более полное изложение этих результатов мож­ но найти в работах [22, 39, 40, 41, 52, 53]. Особенности проведения измерений, а также особенности анализа экспериментальных данных, по-видимому, будут являться характерными для боль­ шей части исследований, в которых будут использоваться прибо­ ры дискретно-фазового измерения.

6.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМ ВОЗБУЖДЕНИЯ ФЛАТТЕРА ЛОПАТОЧНЫХ ВЕНЦОВ

Изучение флаттера кольцевой аэродинамической решетки при­ водит к задаче об устойчивости системы с большим числом степе­ ней свободы, равным, по крайней мере, числу лопаток венца z. Взаимодействие лопаток может осуществляться как через поток, так и через диск. Связность аэродинамической решетки в рас­ сматриваемом случае подтверждается общностью частоты флат­ тера всех лопаток (несмотря на различия в величинах их собст­ венных частот).

Линейная модель решетки с z степенями свободы имеет z соб­ ственных форм колебаний. Под формой колебаний решетки (вен­

ца) понимается совокупность относительных амплитуд и фаз ко­ лебаний всех лопаток. Ниже описаны экспериментальные резуль­ таты, позволяющие установить наличие у решетки близких по возбудимости собственных форм колебаний, полученные с помо­ щью дискретно-фазового метода одновременного измерения амп­ литуд колебаний всех лопаток венца.

В качестве объекта экспериментов использовалось рабочее колесо осевого компрессора с осевым входом потока,относитель­ ным диаметром втулки d = 0,4, удлинением лопаток Йр к = 2 и и х числом z = 24 (см. табл. 5.1, компрессор № 3).

Любой реальный лопаточный венец, строго говоря, не явля­ ется однородной решеткой, так как вследствие производственных отклонений форма лопаток и их расположение в диске не могут быть совершенно одинаковыми. Описанные ниже результаты по выявлению различных собственных форм колебаний венца были получены на одном экземпляре рабочего колеса, при этом лопатки не заменялись и не переставлялись.

Чисто гармонический флаттер лопаток возникал в узкой обла­ сти значений числа М относительного потока. Колебания проис­ ходили с частотой близкой к частоте первой собственной формы колебаний лопаток. Приведенная частота флаттера во всех слу­ чаях мало отличалась от величины £=»со6/2ку= 0,3.

Для того, чтобы количественно охарактеризовать форму коле­ баний венца, а также для сравнения форм между собой, целесо­ образно использовать следующие интегральные параметры, вели­ чины которых определяются как значениями амплитуд колебаний лопаток, так и относительным расположением этих значений.

Совокупность значений амплитуд (безотносительно к их рас­

положению) достаточно полно характеризуется двумя

величи­

нами:

 

 

средней амплитудой

 

 

z

 

( 6. 1)

 

 

и относительным среднеквадратичным

отклонением

ампли­

туд — коэффициентом вариации

 

 

° л = у

 

(6-2)

где Aj =Aj / Acр — относительная амплитуда.

 

 

В нашем случае естественно признавать

одинаковыми

лишь

такие распределения, между которыми существует прямая про­ порциональная зависимость

(6.3)

В условиях реальных испытаний при наличии фона, т. е. слу­ чайных колебаний лопаток в потоке и шумов на входе в датчики прибора ЭЛУРА, а также при возможности наложения на про­ цесс флаттера .разного рода вибраций, имеющих другую приро­ ду, и неизбежной погрешности в записи и расшифровке показа­ ний приборов даже для совпадающих форм условие (6.3) будет выполняться лишь приближенно. Поэтому, для того чтобы уста­ новить, являются ли две формы колебаний лопаточного венца совпадающими, требуется тем или иным способом количественно оценить степень их близости.

Наиболее естественным в нашем случае является применение нецентрированного коэффициента взаимной корреляции

 

1

z

г

(6.4]

гатап

 

 

Неизбежные ошибки измерений и расшифровки первичных дан­ ных не позволяют разделить близкие формы колебаний венца-, ха­ рактеризуемые высокими значениями коэффициента г. Для уве­ ренного заключения о различии двух собственных форм коэффи­ циент корреляции г между соответствующими распределениями амплитуд должен быть ниже некоторой величины г*, значение ко­ торой зависит от среднего уровня амплитуд колебаний лопаток венца, поскольку с ростом амплитуд уменьшаются как относитель­ ные ошибки измерений и обработки данных, так и относительный уровень фона.

Определение функций г*(Лср) может быть выполнено путем постепенного углубления в зону флаттера, т. е. увеличения интен­ сивности колебаний при уверенном сохранении формы возбужде­ ния венца. Примеры полученных таким образом последователь­ ных кадров приведены на рис. 5.16. Дальнейшее вычисление ко­ эффициентов корреляции г для всевозможных пар распределений амплитуд, зафиксированных в одном выходе, позволяют полу­ чить зависимость, подобную показанной на рис. 5.15. На графике коэффициент корреляции между двумя распределениями наносит­ ся с абсциссой, равной минимальной из их средних относитель­ ных амплитуд. Такой выбор объясняется тем, что именно кадр с минимальной средней амплитудой привносит наибольшую ошибку.

Если при сравнении двух распределений амплитуд оказьввается выполненным условие

г < г * ( 4cpmIn),

(6.5)

то с достаточно высокой достоверностью эти распределения следу­ ет отнести к двум различным собственным формам колебаний ло­ паточного венца.

В процессе испытаний условия перед рабочим колесом несколь­ ко варьировались. Так на границе флаттера число Мака в отно­ сительном движении изменялось на 5%, угол атаки на 1,5°, при­

веденная частота на 3% (вследствие изменения жесткости лопа­ ток, при изменении скорости вращения рабочего колеса), неравно­ мерность поля полного давления перед рабочим колесом на 5%. Довольно заметно (на 20%) изменялось только полное давление перед ступенью. Однако при прочих равных условиях форма воз­ буждения флаттера лопаточного венца не зависела от давления.

Обработка нескольких десятков распределений амплитуд А, полученных в различных условиях, проводилась следующим обра­ зом. Для всех распределений были вычислены коэффициенты вза­ имной корреляции. Затем распределения были разделены на груп­ пы, такие, что внутри каждой из них условие (6.5) не выполня­ лось. Таких групп оказалось пять. Из них были выделены пять основных распределений, для которых условие (6.5) выполнялось. Это условие выполнялось также при сравнении основных распре­ делений с любым распределением из другой группы.

Случайный характер неоднородности решетки определил слу­ чайный характер полученных собственных форм. Анализ свиде­ тельствует о большом их разнообразии. В частности, некоторые лопатки при колебаниях венца по одной из собственных форм имеют небольшую относительную амплитуду, тогда как при коле­ баниях по другой форме их амплитуда близка к максимальной для всего венца (рис. 6.1, а).

На рис. 6.1, б показаны четыре формы колебаний, полученных на другом экземпляре рабочего колеса, отличающегося от опи­ санного выше повышенным разбросом собственных частот лопа­ ток.

Все эти формы имели близкую возбудимость, т.- е. возникали при мало отличающихся условиях; частота флаттера для всех форм также была практически одинакова. Для других экземпля­

ров этой

ступени (всего было испытано семь)

формы

колебаний

отличались от приведенных на рис. 6.1. Все

полученные

формы

флаттера

отличались видом распределений

амплитуд

и

разбро­

сом Amax/Amln, величина которого изменялась от 1,5 до 5.

Как известно, критические параметры флаттера лопаточного венца существенно зависят от его частотной неоднородности. Можно было бы ожидать какой-либо связи между распределени­ ями частот лопаток и амплитуд их колебаний. О наличии такой связи могла бы свидетельствовать близость к 1 или —1 одного из коэффициентов взаимной корреляции этих распределений.

Для распределений амплитуд, показанных на рис. 6.1, а, и со­ ответствующего распределения частот, величина этого коэффици­ ента не превышает 0,4, т. е. связь между распределениями частот и амплитуд отсутствует. Эта связь отсутствовала и во всех ос­ тальных случаях, за исключением тех, когда частоты лопаток плавно изменялись вдоль венца. Для таких венцов существовала зависимость между распределениями частот и амплитуд и значе­ ние коэффициентов корреляции достигали 0,85. Хотя разброс частот лопаток венца и определяет разброс амплитуд колебаний,

однако величины этих разбросов существенно различны. Относи­ тельный размах амплитуд для испытанных венцов превосходил размах частот в 10 60 раз, а отношение ал/o'/ было равно 5 30.

Рис. 6.1. Различные собственные формы колебаний двух экземпляров рабочего колеса компрессора № 3

Итак, поставленные опыты показали, что даже на весьма близ­ ких по аэродинамическим параметрам режимах могут возбуж­ даться существенно различающиеся формы колебаний лопаточного венца. Это, в свою очередь, свидетельствует о значительном изме­

нении нестационарных аэродинамических сил (коэффициентов аэродинамического влияния) при малых отклонениях параметров потока в трансзвуковой области течения. Такое явление харак­ терно для режимов акустического резонанса! решетки и может служить косвенным подтверждением связи возбуждающихся коле­ баний с резонансными колебаниями газа в межлопаточных кана­ лах.

6.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ (РЕЗОНАНСНЫХ) КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОК ТУРБОМАШИН

Вынужденные (резонансные) колебания лопаток рабочего ко­ леса турбомашины возникают при его работе в неравномерном по окружности потоке. Поскольку, как уже отмечалось ранее, лю­ бой лопаточный венец является динамически неоднородным, воз­ никает вопрос о возможном влиянии этой неоднородности на мак­ симальный уровень напряжений при резонансных колебаниях ло­ паток. Известный из практики большой (до двух-трех раз) раз­ брос напряжений при резонансных колебаниях лопаток венца по­ казывает на важность этого фактора. Выявление методов умень­ шения этого разброса по-существу эквивалентно разработке спо­ соба снижения максимальных напряжений в венце, а значит, и увеличения его надежности.

Исследование подобного рода может быть убедительным лишь при достаточно большой статистике, чтобы парировать влияние таких неподдающихся контролю факторов, как неточности изме­ рения статической частоты лопаток, некоторое изменение частот лопаток при их установке в диске, различное ужесточение лопа­ ток в поле центробежных сил и пр. Трудоемкость подобной рабо­ ты столь велика, что ее проведение ранее было практически воз­ можным либо на упрощенных динамических моделях [84] либо теоретически [2, 9, 19, 77, 85, 97]. В частности, теоретически в ра­ боте [97] было показано, что разночастотность_ лопаток может в

особых случаях вызывать рост напряжений в Уг раз, где 2 — чис­ ло лопаток рабочего колеса.

Прибор ЭЛУРА дал возможность проведения систематических исследований влияния динамической неоднородности рабочего ко­ леса на уровень резонансных колебаний.

Исследования проводились в условиях медленно вращающей­ ся окружной неравномерности потока, что позволяет нарушить точную кратность частоты колебаний лопаток частоте вращения рабочего колеса и использовать прибор ЭЛУРА так же, как и при измерении некратных колебаний лопаток. Эта методика в отли­ чие от метода годографа позволяет получить сведения о мгновен­ ных (а не только о максимальных) значениях амплитуд и фаз од­ новременно всех лопаток венца, что существенно повышает досто­ верность измерений, и обеспечить минимально достижимый уро­ вень погрешностей при обработке экспериментальных данных.

Эксперименты проводились на модельной ступени осевого комп­ рессора (DK=320 мм) с осевым входом и осевым выходом потока (рис. 6.2). Ступень имела относительный диаметр втулки d = 0,4, число лопаток рабочего колеса z= 32 с удлинением h= 2,6 (см. ступень № 2 в табл. 5.1). Исследовались резонансные колебания рабочих лопаток по первой изгибной форме от второй гармоники (п = 2) общей неравномерности потока перед ступенью. Нерав-

Рис. 6.2. Схема проточной части исследуемого комп­ рессора:

/—затеняющий сетчатый сектор; 2—компрессор

номерность потока создавалась с помощью неоднородной сетки с углом раствора затеняющего сектора 130°, расположенной на рас­ стоянии двух калибров от рабочего колеса в удлиненном вход­ ном канале компрессора. Привод от электромотора позволял вра­ щать сектор с частотой 12 об/мин, что в рабочем диапазоне чис­ ло оборотов в минуту практически не превышало 0,15% частоты вращения колеса.

Исследуемый резонанс наблюдался в диапазоне окружных скоростей мл,,= 185 265 м/с, соответствовавших при разной ат­ мосферной температуре диапазону приведенных скоростей нПр = = 175 .275 м/с. Коэффициент скорости в относительном движе­

нии

в периферийном сечении лопатки

изменялся

в диапазоне

Xt=

0,6 .0,9.

выполнялось

следующим

Измерение резонансных напряжений

образом. На характерной окружной скорости аПр=200 м/с путем дросселирования ступени выходным дросселем устанавливался требуемый расход воздуха, соответствующий одному из значений коэффициента расхода ciri= 0,33 (режим 1); 0,39 (режим 2) и 0,45 (режим 3). Затем окружная скорость рабочего колеса компрес­ сора уменьшалась до значения ц=185 м/с, являющегося исход­ ным для прохода через резонанс, включался привод затеняющего сектора и путем постепенного увеличения числа оборотов комп­

рессора осуществлялся проход резонансной области. Через каждые 1—2 м/с производилась выдержка в 8—10 с и при постоянном числе оборотов показания прибора ЭЛУРА фиксировались на фо­

топленке. Типичные снимки с экрана прибора показаны на рис. 5. 12.

Как правило, в рабочем диапазоне чисел оборотов амплитуды вибраций регистрировались не менее, чем в 40 точках по оборо­ том, т. е. приблизительно через 2—2,5 Гц, причем вблизи резо-

Рис. 6.3. Статические собственные частоты лопа­ ток испытанных экземпляров рабочего колеса компрессора № 2

нансов вибрационные характеристики снимались более подробно (с меньшим шагом по оборотам). Некоторые резонансные харак­ теристики снимались с еще меньшим шагом по оборотам, прибли­ зительно через 1 Гц по частоте возбуждающей силы.

Сборка испытывавшихся рабочих колес производилась с уче­ том частот собственных колебаний лопаток. Статические собст­ венные частоты лопаток по первой изгибной форме определялись с помощью индукционного датчика и частотомера, причем лопат­ ки, имевшие замок типа ласточкин хвост были жестко зажаты в специальном приспособлении. В качестве контроля значения ста­ тических собственных частот лопаток определялись после испыта­ ний тем же способом непосредственно в собранном лопаточном венце.

Всего было испытано четыре экземпляра рабочего колеса, от­ личающихся уровнем разночастотности и размещением лопаток в диске (рис. 6.3, табл. 6.1). Рабочие колеса 1 и 2-й сборок разли-

Таблица 6.f

Основные интегральные характеристики разночастотности испытанных рабочих колес

Сборка

/с|» Гц

<7- %

д / , %

 

Кг/

£/

1

324

12,4

18,5

- 0 ,9 2

0,92

12

2

324

12,4

18,5

0,93

0,85

1,1

3

322

12,2

18,5

0,81

0,74

1,9

4

335

2,4

3,6

0,96

0,90

0,2

чались только взаимным расположением лопаток в диске (ис­ пользовался один и тот же комплект лопаток). Рабочее колесо 3-й сборки отличалось от колеса 2-й сборки присутствием одной лопатки с резко «выпадающей» частотой. Общая разночастотность рабочих колес 1—3-й сборок заметно превосходит обычно встречающуюся в практике разночастотность выпускаемых по одному чертежу серийных лопаток турбомашин. Последнее рабо­ чее колесо 4-й сборки имело относительно небольшую разночас­ тотность, приближающуюся по уровню к разночастотности серий­ но выпускаемых рабочих колес обычной конструкции.

Местная разночастотность рабочих колес всех сборок доста­ точно велика, однако у колес 2—4-й сборок она приблизительно в 10 раз меньше, чем у колеса 1-й сборки. _

В табл. 6.1 использованы следующие обозначения: А/— отно­ сительный размах частот; и /(2/ — центрированные первый и второй коэффициенты автокорреляции квадратов частот. В каче­ стве характеристики местной разночастотности принята величина

| / 5 .

н + /5 1

причем указаны средние по венцу

значения е/

для каждого из

вариантов сборки рабочего колеса.

полученных

в экспериментах

На рис. 6.4 приведены примеры

резонансных кривых. При малых значениях амплитуд во избежа­ ние чрезмерного сгущения точек некоторые из них при построе­ нии опущены.

Вблизи резонансных частот экспериментальные резонансные кривые близки к теоретической зависимости для одномассового осциллятора. Заметные отличия от нее можно усмотреть только при большой расстройке, где менее жесткие лопатки имеют вто­ рой максимум. Величина этого максимума в выполненных опытах не превосходила 0,7 мм при уровне фона Лср = 0,2 мм. Наличие у лопаток с пониженной собственной частотой второго максимума.

вызванного их взаимодействием с соседними лопатками, находит­ ся в соответствии с результатами работы [77].

Построенные для всех 32 лопаток венца резонансные кривые

иявились исходным материалом для анализа экспериментов.

Собственные частоты лопаток. На рис. 6. 5 приведены основные

результаты экспериментов с рабочими колесами 1 и 2-й сборок.

А,мм

Рис. 6.4. Примеры резонансных кривых, получен­ ные в экспериментах

При определении резонансной частоты лопаток /р считалось, что она, совпадает с частотой внешней силы, при которой амплитуда колебаний данной лопатки достигает максимума.

Полученные в опытах на рабочем колесе 1-й сборки резонанс­ ные частоты лопаток /р использовались для определения значений

коэффициента ужесточения лопаток

В / и последующего вычис­

ления динамических частот Дд при

некоторых фиксированных

значениях частоты вращения £2=1450 1/с. Значения коэффициен­ та ужесточения для всех лопаток венца лежат в диапазоне В '= = 1,68 . 2,02, а в среднем В'=1,80. По приближенной теорети­ ческой формуле для <7=0,4 и а=45° получаем В'=1,77.

У менее жестких лопаток коэффициент ужесточения оказался приблизительно на 5% меньше, чем у более жестких, что вызвало увеличение абсолютного разброса динамических частот по срав­ нению со статическими: сг/д= 1,54-104, а а/ ст= 1,25-104. Относи­ тельный же разброс при этом с ростом средней частоты упал с

<Т/Ст=0,12 до а/д=0,08. Как и следовало ожидать [39], разброс

резонансных частот больше разброса динамических и статических

частот: сг/р= 2,85• 104; сг/р= 0,15.

Частотный анализ всех четырех лопаточных венцов не показал каких-либо заметных особенностей их динамики, вызванных вза-

Рис. 6.5. Максимальные амплитуды колебаний лопаток А* при прохождении через резонанс и значения характерных частот — статической / ст; динамиче­ ской / д и резонансной [],:

а—1-я сборка; б—2-я сборка; □ —с1а= 0,33; Л —0,39; О - 0.45

имодействием лопаток или нелинейными эффектами, в том числе и каких-либо особенностей на границах резкого изменения час­ тот собственных колебаний.

Распределение максимальных амплитуд по венцу. У колеса 1-й сборки распределение максимальных амплитуд подобно рас­ пределению частот, причем более высокий уровень колебаний ре­

ализовался на лопатках с повышенной частотой собственных ко­ лебаний. Это подтверждает данные работ [2, 77], где показано, что при возбуждении колебаний второй гармоникой неравномерности потока более высокие амплитуды при z>8 должны реализовать­ ся на лопатках с повышенной частотой собственных колебаний.

Количественно степень соответствия распределения статиче­ ских собственных частот /ст и максимальных амплитуд колебаний лопаток Лг* характеризуется центрированным коэффициентом взаимной корреляции /Сд/. Последний для комплекта в целом пре­ вышает 0,84. О достаточно высокой регулярности чередования по­ ниженных значений амплитуды говорят и значения коэффициен­ тов автокорреляции: К\а < —0,63 и /С2а>0,50.

Изменение взаимного расположения лопаток в диске (2-я сборка) резко изменило распределение максимальных амплитуд по лопаткам венца. Низкие значения коэффициентов взаимной корреляции К д /< 0,4 и автокорреляции K I A и К ъ а свидетельству­ ют об отсутствии заметного прямого соответствия амплитуд и ста­ тических частот лопаток. Не обнаружено также каких-либо раз­ личий в величинах максимальных амплитуд, осредненных по всем лопаткам.

Однако построение взаимной центрированной корреляционной функции показало, что в среднем распределение амплитуд также имеет волнообразный характер. Например, на режиме с cia= 0,39 максимальное значение коэффициента взаимной корреляции, рав­ ное 0,5, достигается при /= 7 , а минимальное — 0,46 при /=23. Группа лопаток, установленных в пазах № 3—18, имеет среднюю амплитуду 1,20 мм, а в остальной части диска — 0,98 мм. Други­ ми словами, повышенные в среднем амплитуды реализовались в группе лопаток, где при движении вдоль диска наблюдалось уве­ личение в среднем собственных частот, а пониженные, — где при движении вдоль диска частоты лопаток в среднем снижались Этот результат представляется естественным, поскольку, как бы­ ло показано в работе [2], направление передачи энергии колеба­ ний от лопатки к лопатке определяется одновременно двумя фак­ торами: значениями их собственных частот и последовательно­ стью расположения в диске.

Что касается большой нерегулярности распределения ампли­ туд в колесе 2-й сборки и ряда особенностей распределения амп­ литуд в колесе 1-й сборки, то это вполне можно объяснить влия­ нием малой нерегулярности динамических частот собственных колебаний лопаток. Высокая чувствительность распределения амплитуд к малым местным особенностям распределений частот ранее была предсказана в ряде теоретических работ.

Большое влияние соседних лопаток на уровень вибронапря­ женности данной лопатки подтверждается и сравнением лопаток, имеющих наивысшие амплитуды колебаний. Если у колеса 1-й сборки максимальные напряжения реализовались на лопатках

№ 14, 16 и 30, то во 2-й сборке они наблюдались соответственно

на лопатках № 32, 22 и 27 (см. рис. 6.5).

При этом

амплитуды

последних и первых лопаток были близки

к средним

значениям

по венцу. Места минимальных амплитуд перешли с лопаток № 1,

'9 и 17 на лопатки № 21^28 и 10.

Разброс

амплитуд аА мало зависит от сборки и меняется в

пределах 21

.26%. Однако, если оценивать разброс не величи­

ной ста, а, как это сделано в работе [77], характеризовать его ве­

личиной s = eA/zf, т. е. разбросом амплитуд на единицу разброса частот, то в эксперименте с 4-й сборкой разброс окажется в пять раз больше.

Что касается распределения амплитуд лопаток по диску, то в 4-й сборке, как и во 2-й, распределение амплитуд в среднем пов­ торяет распределение частот, хотя и с некоторым смещением по диску. Максимальные значения абсолютной величины коэффи­

циента взаимной корреляции амплитуд и частот

достигают

0,6.

При наличии резко выпадающей по частоте

лопатки

17

(3-я сборка) при cia=0,33 и 0,45 вблизи нее наблюдается

резкое

изменение амплитуд. Однако по отношению к среднему

уровню

оно не превышает двух раз, что меньше предсказываемой величи­ ны при упруго-инерционных связях между лопатками [19].

Полученные в описанном исследовании результаты согласуют­ ся с данными теоретических работ и свидетельствуют об относи­ тельно низком энергообмене лопаток исследованной ступени меж­ ду собой в процессе их колебаний. Более интенсивный энергообмен, возможный, например, в случае возникновения резонанса колебаний лопаток с колебаниями диска (точнее, при появлении собственных форм совместных колебаний лопаток с диском), дол­ жен привести к качественному изменению результатов, а именно, к появлению очень большого разброса напряжений по лопаткам и, что наиболее важно, к появлению лопаток с резко увеличенны­ ми напряжениями. Подобную возможность следует учитывать в практике турбомашиностроения.

1. Армстронг Е. К. Современные методы исследования вибраций лопаток. Пе­

ре®. с англ.— «Энергетические машины и установки»,

1967, № 3, с. 151—160.

2. Бауэр В. О., Шорр Б. Ф. Влияние расстройки

частот лопаток на резо­

нансные колебания. — В кн.: Прочность и. динамика

авиационных двигателей.

М., «Машиностроение», 1970, вып. 6, с. 75—97.

 

3.Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Шнейдерович Р. М. Расчет на прочность дета­ лей машин. (Справочное руководство). М., «Машиностроение», 1969, 616 с.

4.Бисплингхофф Р. Л., Эшли X., Халфмэн Р. Л. Аэроупругость. М., ИИЛ,

1958, 799 с.

метод

5. Борисов В. См Коридалин В. Е., Рудашевский Г. Е. Бесконтактный

измерения параметров вибраций с помощью лазера. — «Машиноведение»,

1974,

13, с. 25—27.

6.Борисов Г. А., Локштанов Е. А., Ольштейн Л. Е. Вращающийся срыв в

осевом компрессоре— В кн.: Промышленная аэродинамика. М., Оборонгиз, 1962, вып. 24, с. 35—47.

7.Богомолов С. И. Совместные колебания рабочих лопаток и дисков турбо­ машин.— «Энергомашиностроение», 1965, № 2, с. 7—11.

8.Бусленко Н. П., Шрайдер Ю. А. Метод статистических испытаний (Монте-

Карло)

и его реализация в цифровых машинах. М., Физматгиз, 1961, 226 с.

9.

Вагнер Ж. Т. Связанные

через

ротор

вибрации

лопаток турбомашнн.

Пере®, с англ. — «Энергетические машины и установки»,

1967, N° 4, с. 58—72.

10.

Важенина 3. П., Волкова Н. Н.,

Чадович И. И. Методы и схемы

времен­

ной задержки импульсных сигналов. М.,

«Советское радио», 1971, 286 с.

исследо­

11.

Васильев Ю. Н., Окулов

В. В., Умнов

Е. И. Экспериментальное

вание влияния разночастотности лопаток на режимы самовозбуждения автоко­ лебаний.— В кн.: Лопаточные машины и струйные аппараты. М., «Машино­ строение», 1969, вып. 4, с. 128—145.

12.Вильнер П. Д. Виброскорость как критерий вибрационной напряженности упругих систем. — «Проблемы прочности». 1970, № 9, с. 42—45.

13.Горелов Д. Н., Курзин В. Б., Сарен В. Э. Аэродинамика решеток в неста­

ционарном потоке. Новосибирск, «Наука», 1971, 272 с.

14.Гринберг С. М. Расчет частот изгибио-крутильных колебаний лопаток компрессора. — В кн.: Расчеты на прочность. Машгиз, 1963, № 9, с. 339—361.

15.Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. М., «Мир», 1972., т. I, 316 с., т. II, 2<87 с.

16.Джури Э. Импульсные системы автоматического регулирования. М., Физ­

матгиз, 1963, 455 с.

17.Дорошко С. М., Тойбер М. Л. Устройство для бесконтактного определения резонансных колебаний рабочих лопаток турбомашин. Авт. свид. N° 326473. Бюл­ летень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1972,

4.

18.Дорошко С. М., Тойбер М. Л. Об исследовании колебаний рабочих лопа­ ток турбокомпрессоров бесконтактными методами. — В кн.: Вопросы динамики и прочности, Рига, «Зинатне», 1973, вып. 25, с. 199—208.

19.Дай Р. К., Генри Т. А. Амплитуды колебаний лопаток компрессора, свя­ занные с различиями их собственных частот. Перев. с англ. — «Энергетические машины и установки», 1969, № 3, с. 42—50.

20.Ершов В. Н. Неустойчивые режимы турбомашин. М., Машгиз, 1966, 180 с.

21.Заблоцкий И. Е., Брюзгина П. Я. Устройство для бесконтактного исследо­

вания колебательного движения лопаток колеса турбомашины. Авт. свид. № 224865. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы товарные знаки». 1968, 26.

22. Заблоцкий И. Ем Заславский А. Г., Шипов Р. А. Экспериментальное оп­ ределение собственных форм колебаний лопаточных венцов при флаттере их ло­ паток.— В кн.: Лопаточные машины и струйные аппараты. М., «Машинострое­ ние», 1972, вып. 2, с. 122—130.

23.Заблоцкий И. Е., Жижова А. С. Емкостной генератор импульсов. — «При­ боры и системы управления», 1969, № 7, с. 25—27.

24.Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А. Дискретно-фазовый метод бесконтакт­

ного измерения вибраций лопаток турбомашииы. — «Энергомашиностроение», 1970, № 1, с. 11 —14.

25. Заблоцкий И. Ем Коростелев Ю. А. Измерение резонансных колебаний ло­ паток турбомашии прибором ЭЛУРА. — «Энергомашиностроение», 1970, № 2,

с.36—39.

26.Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А. Устройство для бесконтактного иссле­

дования колебаний лопаток. Авт. свид. № 288365. Бюллетень «Открытия, изобре­ тения, промышленные образцы, товарные знаки». 1970, № 36.

27.Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А. Индикатор поломки лопаток турбома­ шииы.— «Энергомашиностроение», 1971, № 7, с. 36.

28.Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А. Способ определения параметров резо­ нансных колебаний лопаток ротора турбомашины. Авт. свид. № 446768. Бюлле­

тень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1974,

38.

29.Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А., Лебедев А. В. и др. Сигнализатор

колебаний лопаток колеса турбомашины. Авт. свид. № 236825. Бюллетень «Отк­ рытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1969, № 7.

30. Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А., Лебедев А. В. и др. Сигнализатор ко­ лебаний лопаток турбомашин ЦИКЛ. — «Энергомашиностроение», 1972, № 1,

с.28—29.

31.Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А., Лебедев А. В. и др. Устройство для

измерения вибраций лопаток турбомашины. Авт. свид. N° 391410. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1973, N° 31.

32.Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А., Малышев В. С. Отметчик момента времени прохождения элемента ротора турбомашины мимо фиксированной точки статора. Авт. свид. № 414495. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышлен­ ные образцы, товарные знаки». 1974, N° 45.

33.Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А., Малышев В. С. Детектор амплитуд

колебаний лопаток турбомашины. Авт. свид. N° 461313. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1975, N° 7.

34. Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А., Свиблов Л. Б. Устройство для бес­ контактного исследования колебательного движения лопаток колеса турбомаши­ ны. Авт. свид. N° 160886. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1964. N° 5.

35.Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А., Свиблов Л. Б. Способ измерения амп­ литуды вибраций лопаток турбомашины неподвижными датчиками. Авт. свид. N° 236826. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1969, N° 7.

36.Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А., Свиблов Л. Б. Электронно-лучевое

устройство для измерения вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины ЭЛУРА. Авт. свид. N° 236827. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышлен­ ные образцы, товарные знаки», 1969, № 7.

37. Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А., Свиблов Л. Б. Бесконтактное измере­ ние колебаний рабочих лопаток турбомашин. — В кн.: Лопаточные машины и струйные аппараты. М., «Машиностроение», 1972, вып. 6, с. 106—121.

38.Заблоцкий И. Е., Трынин В. В. Измеритель амплитуды колебания. Авт. свид. № 263313. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, то­ варные знаки», 1970, № 7.

39.Заблоцкий И. Е., Шипов Р. А. Экспериментальное исследование резонанс­

ных колебаний лопаток разночастотного рабочего колеса осевого компрессора. — В кн.: Лопаточные машины и струйные аппараты. М., «Машиностроение», 1972, вып. 6, с. 131150.

40. Заславский А. Г., Шипов Р. А. Возбуждение флаттера лопаток осевого компрессора по различным собственным формам колебаний лопаточного венца. — В кн.: Лопаточные машины и струйные аппараты. М., «Машиностроение», 1969, вып. 4, с. 183—190.

41.Заславский А. Г., Шипов Р. А. Исследование флаттера лопаток осевых компрессоров дискретно-фазовым методом (прибор ЭЛУРА). — «Энергомашино­ строение», 1970, N° 2, с. 21—23.

42.Карта Ф. А. Флаттерная неустойчивость системы лопатка—диск—бандаж

вроторах турбореактивных двигателей. Перев. с англ. — «Энергетические маши­ ны и установки», 1967, N° 3, с. 129—139.

43.Кулагина В. А. Экспериментальное исследование влияния характеристик осевого компрессора и граничных условий на резонансные колебания лопаток. — «Проблемы прочности», 1974, N° 10, с. 67—71.

44.Курзин В. Б. О затухающих собственных колебаниях газа, обтекающего решетку пластин. — «Известия АН СССР, МЖГ», 1970, N° 5, с. 84—88.

45.Курзин В. Б. Об акустическом резонансе при колебаниях решетки плас­

тин в дозвуковом потоке газа — «Известия АН СССР, МЖГ», 1972, N° 5, с. 139—144.

46.Курзин В. Б. Об акустическом резонансе в турбомашинах. — «Проблемы прочности», 1974, N° 1, с. 27—29.

47.Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М., «Со­ ветское радио», 1966, т. I, 728 с., 1968, т. II, 503 с.

48.Локштанов Е. А. К вопросу о формировании автоколебаний лопаточных

венцов. — «Проблемы прочности», 1974, N° 3, с. 88—93.

49. Малышев В. С., Коростелев Ю. А., Левицкий Ю. Н. Устройство для бес­ контактного измерения вибраций лопаток турбомашнны. Авт. свид. № 463872. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1975, N° 10.

50. Михара Сихё. Способ-измерения вибрации деталей на подвижном объек­ те. Патент Японии № 17558, 1964.

51. Молчанов Е. И., Первушин С. М. Исследование вибрации лопаток послед­ них ступеней крупных паровых турбин. — «Проблемы прочности», 1974, N° 10,

с.83—85.

52.Набатова Н. А. Шипов Р. А. О влиянии взаимного расположения лопаток

в диске на уровень их резонансных колебании. — «Проблемы прочности», 1974; N° 8, с. 110—116.

53. Набатова Н. А., Шипов Р. А. Экспериментальное исследование влияния частотной' неоднородности рабочего колеса на уровень резонансных колебаний ло­ паток. — «Энергомашиностроение», 1975, № 6, с. 22—25.

54. Никитенко В. И. О точности временного определения пологих сигналов. — «Радиотехника и электроника», 1958, т. 3, вып. 10, с. 1280—1286.

55. Ольштейн Л. Е., Трахтенбройт М. А., Шипов Р. А. Акустический резонанс и его влияние на критические параметры флаттера решеток профилей. — В кн.: Лопаточные машины и струйные аппараты. М., «Машиностроение», 1969, цып, 4,

с.85—108.

56.Ольштейн Л. Е., Шипов Р. А. О влиянии аэродинамической связности иа

срывной флаттер решеток профилей— В кн.: Промышленная аэродинамика. М., Оборон’гиз, 1962, вып. 24, с. 48—62.

57. Падлей 3. С., Тойбер М. Л., Москвин В. В. Система для бесконтактного определения амплитуды колебаний лопаток турбомашины. Авт. свид. № 457000. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1975, N° 2.

 

83.

E l-B ay o u m y

L. E.,

S rin iv asan A. V.

Influence

of

M istu n in g

on

R o to r-B la ­

d e V ib ra tio n s . — «А1АА Jo u rn al» ,

1975, Vol. 13, N 4, p. 460— 464.

 

 

 

 

 

84.

E w in s

D. J. The E ffects

of

D etu n in g

upon

the F o rsed

V ib ra tio n s of B la-

d e d

D isks. — « Jo u rn a l

S o u n d Vib.»,

1969, Vol. 9, N

1, p. 65—78.

 

 

 

 

 

85.

E w ins

D. J. A

S te ad y

of

R esonance

C oinsidence

in

B laded

D isks. « Jo u rn al

o f M ech.

E n g in irin g

Scince». 1970, Vol. 12, N

5, p. 309— 312.

 

 

 

 

 

 

86.

G o a n k a r G.

H., H ohenem ser

К.

H. S to ch astic

P ro p e rtie s

of

T urbulence

E x c ite d

R o to r

B lad e V ib ratio n s. — «А1АА Jo u rn al» ,

1971,

Vol.

9, N

3,

p.

419— 424.

 

87.

H o h e n b erg

R. D etection

and

S tu d y

of C o m p resso r

B lade

V ib ratio n . —

« E x p e rim e n ta l

M echanics»,

1967, Vol. 7, N 6, p. 19— 24.

 

 

 

 

 

 

 

 

88. H olz

R. G. A

M ethod

and

E lectronic

D evices

for

the M e a su rem e n t R elative

A xial D isp la c e m e n t

of

Tw o

M em bers

such

as

R otor

an d

S ta to r

of a

T u rb o m ach in e

П а т е н т А нглии

№ 1003699,

1960.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

89.

H olz

R.

G.,

B rau n

A.

D ispositif

de

c ap a ta tio n

et

d 'e x p lo itatio n

 

des v ib ra ­

tio n

d es

au b es

m obiles d ‘un co m p resso r

ro tatif

ou

ap p areil

an alo u g e .

П атент

Ф р ан ц и и № 2061983, 1969.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90.

H olz

R.

G.

P erfectio n em en ts

a la detection

et

a

la

m easu re

des

v ib ratio n s

d ‘au b e s

m o b iles

de

tu rb o m ach in es

 

ou

elem ents

 

atialo u g es.

П атент

Ф ранции

1417215, 1965.

91.

L an e

F. S y stem M ode S h ap es

in

th e F lu tte r

of

C o m p resso r

B lad e R o w s .—

JA S , 1956, N

1, p. 11— 13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

92.

L an sd o w n e

N. J. R o tary

B laded

M achines. П атент С Ш А

N° 3396942, 1968.

93.

L o ftie r К.

V e rfare n u n d

V o rrich tu n g e n

zur

M essu n g

von

S ch au felsch w in -

g u n g e n

in sb e so n d e re bei S tra h ltrieb w erk e n . П атент

Ф Р Г №

1120709, 1958.

1 94.

R o b in so n

R. A. S y stem

fo r

M e a su rin g

R otor

V ib ratio n .

П атен т

СШ А

3654803, 1970.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

95.

S h a p iro

H.

V ib ra tio n D etecto r

an d M e a su rin g

In stru m e n t.

П атен т

СШ А

N° 3058339, 1962.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96. S h io iry J. N o n sta ll N orm al

M ode

F lu tte r

A n n u lar C ascad e .— «T ran s. JS A E »,

1958, N

1, p.

26— 45.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

97.

W h ite h ea d

D. S. E ffect

of

M istu n in g on

the

 

V ib ratio n

of

T urbom achine

B la d e s

In d u c ed

by

W aves. — « Jo u rn al

of M ech.

E ng .

Scince»,

1966, V ol.

8, N 1,

p . 15— 21.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

98.

W h ith e ad D. S. T he A n aly sis

of

B lad e

V ib ratio n due

to

R andom

E x cita ­

tio n . A R C R&M ,

I960, N 3263, p.

16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр.

П р е д и с л о в и е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

У словн ы е о б о зн ач ен и я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Глава 1. Основные сведения о колебаниях лопаток и методах их измерения

7

1.1. Д и н ам и ч еск и е

сво й ства

л о п а то к

т у р б о м аш и н

 

 

 

 

 

 

8

1.1.1.

Ф орм ы

и

 

ч астоты

кол еб ан и й

л о п а то к

т у р б о м аш и н

 

 

 

8

1.1.2.

Г ео м етр и ч еск ая

и д и н ам и ч еск ая

н ео д н о р о д н о сти

л оп ато ч н ы х

12

 

 

вен цов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

1.1.3.

О сновны е

 

п а р ам е тр ы

 

п о д о б и я

проц ессов

 

в и б р ац и й

 

л о п а то к

13

1.2. В иды к о л еб ан и й л о п а то к

т у р б о м аш и н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

1.2. 1. Ф л аттер

(а в т о к о л еб ан и я )

л о п а то к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

1.2.2.

В ы н у ж д ен н ы е

(р езо н ан сн ы е)

к о л еб ан и я

л о п а то к

 

 

 

 

17

1.2.3.

С ры вны е

к о л еб ан и я

 

(б аф ф ти и го в ы й

 

ф л а тт ер )

и

к о л еб ан и я в

 

 

 

сильно

за в и х р ен н о м

п отоке

(б аф ф ти н г)

 

 

 

 

 

 

 

18

1.2.4.

К о л еб ан и я

л о п а то к

от

в р ащ аю щ е го с я

ср ы ва

 

 

 

 

 

18

1.3. М етоды и зм ер ен и я к о л еб ан и й

л о п а то к

 

 

 

 

.

 

 

 

 

19

1.4.

Д и с к р е тн о -ф азо в ы й

м етод

(Д Ф М )

и зм ер ен и я

к о л еб ан и й

л о п а то к

23

1.4.1. П р и б о р

д л я и зм ер ен и я

а м п л и ту д

к о л еб ан и й

л о п а то к

 

.

 

24

1.4.2.

С и гн а л и за то р

к о л еб ан и й

л о п а то к

р аб о ч и х

ко л ес

ту р б о м аш и н

28

Глава 2.

Основные сведения о дискретно-фазовом

методе измерения коле­

31

 

баний лопаток турбомашин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. 1. И зм ер ен и е

отн оси тел ьн ы х

 

перем ещ ени й

прик о л еб ан и я х

л о п а то к

33

2.2. И зм ер ен и е

скоростей

к о л еб ан и й

л о п а то к

 

 

 

 

 

 

 

 

35

2.3.

О п р ед ел ен и е

часто ты

к о л еб ан и й

л о п а то к

 

 

 

 

 

 

 

. .

37

2.4. И зм ер ен и е

взаи м н ы х

п ерем ещ ени й

и

о п ред ел ен и е

ф а з

кол еб ан и й

 

 

л о п а то к

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38

2.5. О п р ед ел ен и е

ф орм ы

ко л еб ан и й л о п а тк и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

2.6.

И зм ер ен и е

в ы н у ж д ен н ы х

 

к о л еб ан и й

л о п а то к

 

 

 

 

 

 

 

42

2.6.1.

И зм ер ен и е вы н у ж д ен н ы х

ко л еб ан и й

 

л о п а то к

м етодом

г о д о ­

 

 

 

гр а ф а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

2.6.2.

В ли ян и е

с вязн о сти

л о п а то к на

точн ость

и зм ер ен и я их

к о л е б а ­

 

 

 

ний м етодом

го д о гр а ф а

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

47

2.6.3.

М ето д и к а

и зм ер ен и я

в ы н у ж д ен н ы х

к о л еб ан и й

л о п а то к

с п о ­

 

 

 

м ощ ью

н ескольки х

периф ерийн ы х д атч и к о в

 

 

 

 

 

49

2.7.

С тати сти ч ески е погреш н ости

при

изм ерен и и а м п л и ту д

 

 

 

 

49

2.8. Ц и ф р о в а я

о б р а б о т к а

р е зу л ь т ат о в

и зм ерен и й

 

.

 

 

 

 

 

51

2.8.1. У зко п о ло сн ы е

к о л еб ан и я

л о п а то к

с

частотой ,

не

к р атн о й

ч а с ­

 

 

 

т о те в р ащ ен и я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

52

2.8.2.

У зко п о ло сн ы е

вы н у ж д ен н ы е

к о л еб ан и я

л о п а т о к

с

частотой ,

 

 

 

к р атн о й

ч асто те

в р ащ ен и я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53

2.8.3.

Ш и рокоп олосн ы е

к о л еб ан и я

л о п а то к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53

Глава 3.

Импульсные датчики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54

3.1.

О б щ и е свед ен и я

об

им п ульсн ы х

д а тч и к а х

 

 

 

 

 

 

 

 

55

3.2.

П огреш н ости ,

вносим ы е

д а тч и к а м и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57

3.2.1.

С и стем ати ч еск ая п огреш н ость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

3.2.2'.

С лучай н ы е п огреш н ости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр.

3.3. И ндукционны й

датч ик

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62

3

.3.1. О сновны е

полож ения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62

3

.3.2.

К онструкц ия

индукционного

датч ика

 

 

 

 

 

 

64

3

.3.3. О б ласть

применения

индукционны х датчиков

 

 

 

 

65

3.4.

 

Е м костны й

датчик

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

66

3

.4.1. О сновны е

полож ения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

66

3

.4.2.

О собенности

конструкции

емкостны х

датчиков

 

 

 

 

70

3

.4.3.

П ракти ческие зам еч ан и я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71

Глава 4.

Измерительная аппаратура

 

 

 

 

 

 

 

 

 

73

4.1. Т реб ован и я

к

приборам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

74

4.2. П риборы

типа

Э Л У Р А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

4.3. П ри бор

Э Л У Р А -ЗМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

4.4. П ри бор

Э Л У РА -5

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

77

4

.4.1.

Ф ун кцион альн ая

схем а

прибора

Э Л У Р А -5

 

 

 

 

78

4.4.2.

Ф орм и рователи им пульсов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

79

4

.4.3.

О б оротн ая

развертка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

81

4

.4.4.

С трочная р азвер тк а

и

врем енная

за д е р ж к а

 

 

 

 

83

4

.4.5.

П р ео б р азо в атель

частоты

вращ ен ия в

нап ряж ен и е

(ток)

85

4.5.

П ри бор

Э Л И А

 

 

. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

88

4.6. У стройство

д л я

ввода в Э В М р езул ьтатов измерений Д Ф М

 

 

88

4.7. С и гн али затор

Ц И К Л колебаний

лоп аток

 

 

 

 

 

 

91

4

.7.1.

Ф ункционал ьн ая

схем а

прибора

Ц И К Л

 

 

 

 

 

91

4.7.2. П ри нцип иальная

схем а

прибора

Ц И К Л

 

 

 

 

 

92

4

.7.3. С хем а усилителя

д ля управлени я

реле

 

 

 

 

 

 

93

4.8. И н д и катор

полом ки

л оп аток рабочего колеса

 

 

 

 

 

94

Глава 5.

Измерение деформаций лопаток турбомашины

дискретно-фазо­

 

 

выми приборами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96

5.1.

 

П реп ар и р о ван и е

турбом аш ины ,

кали бровка

приборов

и

р асш и ф ­

 

 

ровка р езультатов измерений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96

5

.1.1.

П реп ари рован и е

турбом аш ины

 

 

 

 

 

 

 

96

5

.1.2.

К али б р о вка

и настройка

приборов ди скретн о -ф азового

и зм е ­

 

 

 

рения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

103

5

.1.3.

Р асш и ф р о вк а

результатов

измерений

 

 

 

 

.

 

107

5.2.

 

И зм ерение

п арам етров

статической

деф орм ации

детал ей

т у р б о ­

 

 

м аш ин

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПО

5.2.1.

И н ди кац и я

обры ва

и повреж дени я лопатки

 

 

 

 

ПО

5.2.2. И зм ерение

р азнош аговости

расстановки

л о п ато к рабочего

к о ­

 

 

 

леса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

111

5

.2.3. И зм ерение

упругой раскрутки л оп аток рабочего колеса

 

113

5

.2.4. И зм ерение

закрутки

валов

 

.

 

 

.

 

 

 

 

114

5.3. И зм ерение

п арам етров

колебаний деталей

турбом аш ин

 

 

.

114

5

.3.1. О пределение

природы колебаний

л оп аток

с пом ощ ью

прибора

 

 

 

Э Л У Р А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

115

5.3.2. И н ди кац и я

уровня колебаний л оп аток

 

 

 

 

 

 

121

5.3.3'.

И зм ерение

ам плитуды колебаний л оп аток

 

 

 

 

 

125

5

.3.4.

И зм ерение

частоты колебаний л оп аток

 

 

 

 

 

129

5.3.5.

И зм ерение

ф аз колебаний

л оп аток

 

. .

 

 

 

134

5.3.6.

И зм ерение

крутильной

составляю щ ей

колебаний

(коэф ф и ц и ­

 

 

 

ентов разво р о та)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

137

Глава 6.

Исследование

колебаний лопаточных венцов турбомашнн прибо­

 

 

рами дискретно-фазового измерения

 

 

 

 

 

 

 

140

6.1. И сследован и е

форм

возбуж ден и я

ф л аттер а

лопаточны х

венцов

140

6 .2.

И сследование

вы нуж денны х

(резонансны х)

колебаний

лопаток

 

 

турбом аш и н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

145

С писок

л и тературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

153

И Б № 1154

Игорь Евгеньевич Заблоцкий, JOpuu Александрович Коростелев, Роллан Алексеевич Шипов

Б Е С К О Н Т А К Т Н Ы Е И З М Е Р Е Н И Я К О Л Е Б А Н И И Л О П А Т О К Т У Р Б О М А Ш И Н

Редактор издательства В. М. Токарь

 

Художник

Л. С. Всндров

Технический редактор В. И. Орешкина

 

Корректор

Е. П. Карнаух

Сдано в

набор 25/XI 1976 г.

Подписано к печати 18/1 1977 г.

Т—02309

Формат

60X90'/ie

Бумага № 2

Печ. л. 10,25 в т. ч. вкл.

Уч.-изд. л. 10,5

Цена 54

коп.

Тираж 1900

экз.

Изд. зак. 6S0

Издательство

«Машиностроение», 107885 Москва, Б-78, 1-й Басманный пер., 3.

 

 

Московская типография № 8 Союзполиграфпрома

 

 

 

при Государственном комитете Совета Министров СССР

 

 

 

по делам издательств, полиграфии и книжной торговли,

 

 

 

Хохловский

пер., 7.

Тип. зак. 1746.