СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РОТОРА Российский патент 2006 года по МПК G01M13/00 

Описание патента на изобретение RU2273836C2

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам снижения вибраций турбомашин, и может быть использовано в авиационных газотурбинных двигателях, роторы которых оборудованы упругими опорами.

Известен способ исследования динамических свойств вращающегося ротора путем изменения упругих свойств его опоры и измерения прогибов частоты вращения ротора [Н.В.Григорьев «Нелинейные колебания элементов машин и сооружений». МАШГИЗ. Москва, 1961. Стр. 100...110].

При реализации данного способа измеряется величина эксцентриситета ротора. Производится замер прогибов ротора, работающего на жестких опорах как при прямом, так и при обратном ходах. На основании этих замеров строится кривая зависимости прогибов от частоты вращения ротора. Затем одна из жестких опор демонтируется и заменяется нелинейным демпфером. Снова замеряются прогибы ротора как при прямом, так и при обратном ходах.

Указанным способом невозможно изменить упругие свойства опоры непосредственно в процессе работы установки. Для осуществления указанного способа необходимо произвести замену опоры на нелинейный демпфер, что предполагает прекращение работы ротора, изменение конструкции ротора и наличие двух различных опор, что весьма дорогостояще для авиационных ГТД.

Задачей изобретения является снижение уровня вибраций турбомашины, оборудованной упругими опорами в процессе ее работы.

Указанная задача решается тем, что в способе исследования динамических свойств вращающегося ротора, например газотурбинного двигателя, путем изменения упругих свойств его опоры и измерения прогибов и частоты вращения ротора, при достижении частоты вращения ротора, составляющей 0,85...0,9 от критической, прикладывают к ротору осевую нагрузку, а при достижении прогиба, соответствующего частоте вращения 1,1...1,2 от критической, снимают осевую нагрузку.

Такое осуществление способа позволяет непосредственно в процессе работы ГТД изменять податливость нелинейной опоры, что значительно снижает динамические прогибы роторов и вибрационные нагрузки на опоры.

Необходимость приложения осевой нагрузки к ротору при достижении частоты его вращения, составляющей 0,85...0,9 от критической частоты вращения (nкр) объясняется тем, что на частоте вращения свыше 0,9 от nкр резко возрастают прогибы ротора, приводящие к повышенным вибрациям турбомашины. До частоты вращения 0,85 от nкр величина прогибов ротора имеет допустимые значения и изменение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ротора путем приложения к ротору осевой нагрузки не имеет смысла.

Снятие осевой нагрузки при частоте вращения ротора, равной 1,1...1,2 от nкр обусловлено тем, что при частоте вращения ротора более 1,2 от nкр, АЧХ ротора с приложенной осевой нагрузкой и АЧХ ротора без приложенной осевой нагрузки сходны по своим свойствам, а при частоте вращения ротора меньше 1,1 от nкр имеют место быть большие прогибы ротора, приводящие к повышенным вибрациям турбомашины.

На фиг.1 показана принципиальная схема установки для реализации предложенного способа,

на фиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) ротора при различных значениях податливости опоры с нелинейным демпфером: кривая 1 - АЧХ ротора при значении критической частоты вращения = nкр (при отсутствии осевой нагрузки); кривая 2 - АЧХ ротора при значение критической частоты вращения = n'кр (с приложенной осевой нагрузкой); кривая 3 - АЧХ ротора в результате реализации данного способа.

Ротор ГТД содержит вал 1 с диском 2, установленный на жесткую опору 3, и нелинейную опору 4. К диску примыкает емкость 5, заполненная воздухом, соединенная с баллоном со сжатым воздухом 6 посредством клапана 7. Последний имеет обратную связь 8 с валом 1. Для замера прогибов ротора жесткая опора 3 снабжена датчиком виброперемещений 9.

Способ осуществляют следующим образом. Производят запуск ГТД и экспериментальным путем измеряют значение критической частоты вращения nкр при отсутствии осевой нагрузки на нелинейную опору 4, а также строят АЧХ ротора (кривая 1 на фиг.2). При последующем запуске при достижении значительных прогибов ротора, соответствующих частоте вращения ротора 0,85...0,9 от nкр, срабатывает клапан 7 и емкость 5 наполняется сжатым воздухом из баллона 6. Возникающая при этом осевая сила, приложенная к диску 2, смещает ротор, что приводит к изменению податливости нелинейной опоры 4. Это приводит к изменению АЧХ ротора (кривая 2 на фиг.2) и, как результат, к изменению значения критической частоты вращения ротора от значения nкр до значения n'кр и уменьшению виброперемещений, фиксируемых датчиком 9 при дальнейшем увеличении частоты вращения ротора. При достижении частоты вращения ротора, равной 1,1...1,2 nкр, устройство обратной связи 8 перекрывает клапан 7, что убирает осевую силу, действующую на ротор, и изменяет податливость нелинейной опоры 4 до первоначального значения. Это изменяет АЧХ ротора на первоначальную (кривая 1 на фиг.2) и, как результат, изменяет значение критической частоты вращения ротора от значения n'кр до значения nкр. Т.о. изменение АЧХ ротора в процессе его работы протекает по кривой 3, фиг.2.

Осуществление изобретения позволяет уменьшить динамические прогибы роторов ГТД и вибрационные нагрузки на опоры.

Похожие патенты RU2273836C2

название год авторы номер документа
УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА РОТОРНОЙ МАШИНЫ 2005
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Терешко Антон Герольдович
  • Фомин Вячеслав Николаевич
RU2303143C1
СПОСОБ ВИБРОДИАГНОСТИКИ ДЕФЕКТА СМАЗКИ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ 2011
  • Фирсов Андрей Владимирович
  • Посадов Владимир Валентинович
RU2460053C1
УПРУГАЯ ОПОРА С РЕГУЛИРУЕМОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ ДЛЯ СТЕНДОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ РОТОРОВ ТУРБОМАШИН 2013
  • Гусенко Сергей Михайлович
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Терешко Антон Герольдович
RU2535435C1
СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РОТОРА 2014
  • Гусенко Сергей Михайлович
  • Антонюк Иван Александрович
  • Терешко Антон Герольдович
RU2585800C1
УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2014
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2563952C1
УПРУГАЯ ОПОРА С РЕГУЛИРУЕМОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ ДЛЯ СТЕНДОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ РОТОРОВ ТУРБОМАШИН 2014
  • Гусенко Сергей Михайлович
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Терешко Антон Герольдович
RU2578935C1
УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА С РЕГУЛИРУЕМОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ 2016
  • Гусенко Сергей Михайлович
  • Райков Юрий Васильевич
  • Терешко Антон Герольдович
RU2634512C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ВИДА КОЛЕБАНИЙ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ОСЕВОЙ ТУРБОМАШИНЫ 2015
  • Посадов Владимир Владимирович
  • Посадов Владимир Валентинович
RU2598983C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ТУРБОМАШИНЫ 2008
  • Посадова Ольга Львовна
  • Фирсов Андрей Владимирович
  • Посадов Владимир Валентинович
RU2395068C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМ И ЧАСТОТ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РОТОРА 2002
  • Вернигор В.Н.
  • Михайлов А.Л.
RU2244279C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 273 836 C2

Реферат патента 2006 года СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РОТОРА

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам снижения уровня вибраций турбомашин, и может быть использовано в авиационных газотурбинных двигателях, роторы которых оборудованы упругими опорами. Способ исследования динамических свойств вращающегося ротора осуществляют путем изменения упругих свойств его опоры и измерения прогибов вала и частоты вращения ротора. При достижении частоты вращения ротора, составляющей 0,85...0,9 от критической, прикладывают к ротору осевую нагрузку, а при достижении прогиба, соответствующего частоте вращения, составляющей 0,85...0,9 от критической, снимают осевую нагрузку. Осуществление изобретения позволяет уменьшить динамические прогибы роторов ГТД и вибрационные нагрузки на опоры. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 273 836 C2

Способ исследования динамических свойств вращающегося ротора, например, газотурбинного двигателя путем изменения упругих свойств его опоры и измерения прогибов и частоты вращения ротора, отличающийся тем, что при достижении частоты вращения ротора, составляющей 0,85...0,9 критической, прикладывают к ротору осевую нагрузку, а при достижении прогиба, соответствующего частоте вращения 1,1...1,2 критической, снимают осевую нагрузку.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2273836C2

ГРИГОРЬЕВ Н.В
Нелинейные колебания элементов машин и сооружений, Машгиз, Москва, 1961, с.100-110
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ТУРБОМАШИНЫ 1997
  • Хориков Анатолий Алексеевич
RU2111469C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ АВТОКОЛЕБАНИЙ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ОСЕВОЙ ТУРБОМАШИНЫ 1994
  • Хориков Анатолий Алексеевич
RU2076307C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПОР РОТОРОВ ТУРБОАГРЕГАТОВ 1991
  • Шибер В.Л.
  • Гольдин А.С.
RU2019801C1
SU 1529894 A1, 20.11.1994
US 4189940 A, 26.02.1980
СПОСОБЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ИММУННЫХ СВЯЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПОВЕРХНОСТНЫХ АНТИГЕНОВ КЛЕТКИ 2016
  • Хульман-Котье, Валери
  • Урех, Дэвид
RU2635186C2

RU 2 273 836 C2

Авторы

Андреев Анатолий Васильевич

Кикоть Николай Владимирович

Марчуков Евгений Ювенальевич

Терешко Антон Герольдович

Даты

2006-04-10Публикация

2004-04-29Подача