УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЯ ЛОПАТОК ГТД Российский патент 2002 года по МПК G01M7/04 G01M7/06 

Изобретение относится к производству двигателей летательных аппаратов.

Известны устройства для определения собственной частоты колебания лопаток ГТД [1], [2].

Недостатком является потребность в сложных, громоздких, большого веса конструкциях установки с подвижными платформами, большой расход электромагнитных материалов, электроэнергии, сильные шумы механического и аэродинамического характера, большие затраты времени и средств на техническое обслуживание стендов, низкий уровень санитарно-технических норм обслуживания стенда, все это влечет низкую точность определения собственной частоты колебания лопаток.

Прототипом является устройство для определения собственной частоты колебания компрессорных лопаток [3], содержащее зажимной блок с лопаткой ГТД, который устанавливается на подвижную платформу, в которой вибровозбудителем, механически с ней связанным, специальными толкателями, возбуждаются колебания платформы с испытуемой лопаткой ГТД.

Недостатком является потребность в сложных, громоздких, большого веса конструкциях установки с подвижными платформами, большой расход электромагнитных материалов, электроэнергии, большие шумы механического и аэродинамического характера, большие затраты времени и средств на техническое обслуживание стендов с данной механической системой, низкий уровень санитарно-технических норм обслуживания стенда на операции определения собственной частоты. колебания лопаток ГТД.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции установки, снижение потребной мощности с 30 кВт до 0,8 кВт, что ведет к повышению производительности и точности замера частоты собственных колебаний лопаток ГТД.

Поставленная задача осуществляется тем, что в известном устройстве, состоящем из вибровозбудителя, наладки, зажимного элемента, зажимного блока, который крепится на платформе, согласно изобретению зажимной блок с лопаткой ГТД, смонтированный на неподвижной платформе, выполнен с подпружиненным зажимом лопатки ГТД тарельчатыми пружинами, а вибровозбудитель, удерживающийся на наладке в зоне расположения лопатки ГТД за счет электромагнитных сил, через рессору, находящуюся в корпусе вибровозбудителя, сердечником с индуктивной катушкой, свободно перемещающимся в корпусе вибровозбудителя в пределах 0,5 мм, возбуждает в наладке в зоне расположения лопатки ГТД высокочастотные колебания с полосой частот от 600...3000 Гц.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Изобретение поясняется чертежом, на представлены следующие силовые узлы:
Узел А1 - Зажимной блок, с помощью тарельчатых пружин 4, винта 6 и подвижной губки с роликом 5 осуществляется зажим лопатки с Q=1500...2000 кгс в наладке А12, которая крепится к неподвижной базовой губке зажимного блока. Винтом 6 ведется настройка тарельчатых пружин на усилие зажима. Зажим механизированный. Отжим лопатки в наладке А12 осуществляется сжатым воздухом с Р= 0,4...0,6 МПа.

Узел А2 - Вибровозбудитель, в разъемном корпусе которого с зазором 0,5 мм размещается сердечник 2 с индуктивной катушкой 1 и рессора 3. При подачи питания на катушку 1 за счет электромагнитных сил вибровозбудитель удерживается на наладке А12, возбуждая в ней высокочастотные колебания.

Узел A3 - Микрофон, который состоит из немагнитного корпуса, в котором зафиксирован стопорным кольцом экстремальный датчик, который через воздушный зазор звуковые волны, вызванные высокочастотными колебаниями лопатки, преобразует в электрический сигнал и подает его в измерительный канал адаптера АО. Микрофон смонтирован на штативе, который закрепляется на зажимном блоке.

Узел АО - Адаптер, включает в себя два канала: 1-й канал, питающий, включает в себя: А4 - усилитель мощности, А5 - делитель частоты, А6 - компаратор входного канала.

1-й канал подключается к катушке 1 вибровозбудителя и генератору А7.

2-й канал измерительный, через него принимаются электрические сигналы от микрофона A3 и состоит из: А13 - усилитель регулируемый, А9 - детектор с вольтметром, 2-й канал подключается к А10 - осциллографу и A11 - частотомеру.

Работает устройство следующим образом. Испытуемое изделие (лопатка ГТД) устанавливается в наладку А12 по базам замка лопатки - "ласточкин хвост" и через ролик поджимной губки 5 тарельчатыми пружинами 4 зажимается при сбросе давления сжатого воздуха из корпуса зажимного блока А1. Усилие зажима Q= 1500...2000 кгс.

На катушку 1 вибровозбудителя А2 подается импульсное напряжение прямоугольной формы с скважностью 1:10 (U=50 В, I=3А). За счет индуктивности катушки с магнитопроводом 1 возникает ЭДС самоиндукции, преобразуемая адаптером АО в постоянный ток, который протекает по катушке 1. Возникают электромагнитные силы, которыми сердечник 2 вибровозбудителя А2 через рессору 3 притягивается к корпусу наладки А12 и вибровозбудитель А2 удерживается в исходном положении. Переменная составляющая магнитного поля катушки 1 вибровозбудителя А2 вызывает высокочастотные колебания сердечника 2, который через рессору 3 вызывает высокочастотные колебания наладки А12 в зоне расположения лопатки. Соотношение электромагнитных сил постоянного и переменного тока катушки 1 и упругости рессоры 4 позволили возбудить в лопатке высокочастотные колебания стабильные, без помех и, обеспечивая стабильное положение вибровозбудителя А2 в зоне расположения лопатки, получить стабильные параметры высокочастотных колебаний лопатки ГТД без механического крепления подвижного сердечника 2 с наладкой А12. Диапазон частот, возбуждаемых вибровозбудителем А2, охватывает полосу частот от 600...3000 Гц. Микрофоном A3 воздушный зазор 3. ..5 мм от пера лопатки и 10 мм от верхнего торца пера лопатки воспринимаются звуковые волны, вызванные высокочастотным колебанием лопатки, которые преобразуются в электрический сигнал, который усиливается А13, детектируется А9 и подается на осциллограф А10 и частотомер А11; генератором G7 устанавливается величина частоты 750±5 Гц, входящая в полосу частот собственных колебаний лопатки (данные по эталону), т.е. 745...755 Гц. Адаптером АО преобразуется величина частоты по G7 в электрический сигнал и подается на катушку 1 и вибровозбудитель А2 возбуждает в лопатке колебание с данной частотой. Микрофоном A3 звуковые волны от колеблющейся лопатки преобразуются в электрический сигнал, который усиливается в А13 детектируется А9 и подается на осциллограф А10 и частотомер A11. Поменяем частоту колебания лопатки генератором G7 до величины f м, при этом увеличение частоты колебания лопатки (по G7) должно сопровождаться увеличением амплитуды этих колебаний (или наоборот). Характер изменения вышеуказанных параметров фиксируем по показанию осциллографа А10 и вольтметра при детекторе А9. Максимальная величина амплитуды колебания лопатки (по осциллографу А10), процесс достижения которой сопровождается ростом напряжения (по вольтметру детектора А9), соответствует резонансной частоте колебания лопатки и величину ее фиксируем частотомером A11 Поиск резонансной частоты осуществляется за 50...60 сек. Точность замера частоты собственных колебаний лопатки ГТД составляет 1% от номинальной величины.

Использование предлагаемого изобретения позволяет устранить имеющиеся недостатки.

Определение собственных частот колебаний лопаток компрессора и турбин на установке, в которой платформа с зажимным блоком неподвижна, позволили более чем в 30 раз сократить потребную мощность, расход электромагнитных материалов, аннулировать шумы механического и аэродинамического характера. Зажим лопатки в зажимном блоке подпружиненным зажимом (тарельчатыми пружинами) по сравнению с винтовыми зажимами и пневматическими обеспечил стабильные параметры возбуждаемых в лопатке высокочастотных колебаний при многократных зажимах.

Вибровозбудитель удерживается на наладке зажимного блока за счет электромагнитных сил, выполнен мощностью 0,2 кВт, силой 0,15...0,2 кГ, обеспечивает возбуждение высокочастотных колебаний в лопатке через наладку зажимного блока, исключая потребность в мощных (до 30 кВт) вибровозбудителях. Таким образом, использование заявляемого изобретения позволит значительно снизить материально технические затраты на производство установок для определения величины собственных частот основного тона колебаний лопаток, снизить затраты времени и средств на техническое обслуживание установок, повысить производительность труда при контроле большого количества лопаток, повысить уровень санитарно-технических норм обслуживания (механические системы привода платформ, системы смазок, шумы механические исключены).

Литература
1. А.с. 1824529, G 01 M 7/04.

2. А.с. 1816977, G 01 M 7/06.

3. А.с. 1790745, G 01 М 7/06.

Изобретение относится к производству двигателей летательных аппаратов, а именно к устройствам для определения собственной частоты колебания лопаток ГТД. Устройство, укрепленное на платформе, содержит вибровозбудитель, наладку, зажимной элемент зажимного блока для крепления лопатки ГТД по базам замка. Зажимной блок с лопаткой смонтирован на неподвижной платформе и зажим подпружинен тарельчатыми пружинами. Вибровозбудитель удерживается на наладке в зоне расположения лопатки ГТД за счет электромагнитных сил. В корпусе вибровозбудителя размещены рессора, индуктивная катушка со свободно перемещающимся сердечником в пределах 0,5 мм. Через рессору перемещающийся сердечник возбуждает в наладке в зоне расположения лопатки ГТД высокочастотные колебания с полосой частот от 600...3000 Гц. Техническим результатом является упрощение конструкции устройства, снижение потребной мощности, повышение производительности и точности замера частоты собственных колебаний лопаток ГТД. 1 ил.

Устройство для определения собственной частоты колебания лопаток ГТД, состоящее из вибровозбудителя, наладки и зажимного элемента зажимного блока, в котором крепится лопатка ГТД по базам замка, крепится на платформе, отличающееся тем, что зажимной блок с лопаткой, смонтированный на неподвижной платформе, выполнен с подпружиненным зажимом лопатки ГТД тарельчатыми пружинами, а вибровозбудитель, удерживающийся на наладке в зоне расположения лопатки ГТД за счет электромагнитных сил, через рессору, находящуюся в корпусе вибровозбудителя, сердечником с индуктивной катушкой, свободно перемещающимся в корпусе вибровозбудителя в пределах 0,5 мм, возбуждает в наладке в зоне расположения лопатки ГТД высокочастотные колебания с полосой частот 600...3000 Гц.