Способ диагностики дефектов технического состояния зубчатых колес планетарного редуктора газотурбинного двигателя Российский патент 2024 года по МПК G01M13/21 

Изобретение относится к диагностике дефектов шестерен редуктора газотурбинного двигателя и может быть использовано для диагностики планетарных редукторов и других типов машин, имеющих датчик частоты вращения выходного вала редуктора.

Из уровня техники, патент ВY № 9279 с приоритетом 02.07.2002 г., известен способ диагностирования зубчатых зацеплений механических передач, включающий подведение к ведущему и ведомому зубчатым колесам крутящего момента и момента сопротивления соответственно, причем задатчиком, связанным с ведущим колесом, генерируют высокочастотный опорный сигнал, считывают датчиками высокочастотный опорный гармонический сигнал от ведущей шестерни и гармонический сигнал зубцовой частоты ведомой шестерни и сопоставляют их путем подсчета количества импульсов опорного сигнала в каждом импульсе ведомой шестерни, их сравнения между собой и выявления импульса ведомой шестерни длительностью, отличающейся от длительности остальных импульсов, причем по разнице между количеством импульсов опорного сигнала в длительности импульса ведомой шестерни при подведении к ведущему колесу крутящего момента и при подведении к нему тормозного момента определяют величину углового зазора в зацеплении, которая характеризует износ боковых поверхностей зубьев.

Недостатком данного способа является необходимость постановки около зубчатых колёс специальных датчиков углового положения, что ограничивает область его использования исследовательскими работами на специальных установках.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ диагностики дефектов зубчатых колёс редуктора газотурбинного двигателя, описанного в патенте (RU) № 2737993 с приоритетом от 07.05.2020 г., включающий выбор режима работы двигателя, снятие сигналов частот вращения входного и выходного валов редуктора, расчёт текущего значения по узкополосным процессам их частот вращения, расчёт дисперсий и оценка их разности, которая характеризует степень развития дефекта. Сигналы считываются с тахометрических датчиков частот вращения валов, входящих в состав двигателя.

Недостатком данного способа является невысокая точность расчета диагностического признака, связанная с необходимостью анализа сигнала с двух тахометрических датчиков вращения входного вала редуктора.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности оценки технического состояния редуктора.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ диагностики дефектов зубчатых колес планетарного редуктора газотурбинного двигателя включающий фиксацию сигнала частоты вращения выходного вала редуктора, полученного с входящего в состав двигателя тахометрического датчика частоты его вращения, на частоте определяемой произведением числа сателлитов редуктора и частоты вращения выходного вала, и сравнивают полученный результат с эталонным значением после чего определяют техническое состояние редуктора. В качестве интенсивности может использоваться амплитудные или среднеквадратическое значение на частоте третьей гармоники от частоты вращения выходного вала редуктора.

Суть технического решения поясняется графическим изображением зависимость интенсивности исследуемой гармоники А_3вг от величины износа, где на фигуре 1 представлены данные по 14 двигателям с разной степенью износа боковых поверхностей зубьев планетарного редуктора одного из турбовинтовых двигателей с трехсателлитным редуктором. Расчёт эталонного значения по 18 отремонтированным двигателям позволил определить его величину в 0,0275 вольт (В).

Предлагаемый способ диагностики дефектов зубчатых колес планетарного редуктора газотурбинного двигателя осуществляется следующим образом. На выбранном стационарном режиме работы двигателя снимают сигнал тахометрического датчика частоты вращения выходного вала редуктора. Узкополосным фильтром с центральной частотой, равной среднему значению частоты вращения выходного вала редуктора, выделяют узкополосной процесс и определяют массив данных текущего значения частоты выходного вала редуктора и рассчитывают соответствующий автоспектр с оценкой интенсивности на частоте, равной произведению числа сателлитов на частоту вращения выходного вала редуктора (А_3вг). Полученный результат сравнивается с эталонным значением, определенным по обработке вновь изготовленных или отремонтированных редукторов в соответствии с ГОСТ Р13373 – 2 – 2009 «Контроль состояния и диагностика машин. Вибрационный контроль состояния машин». Часть 2. «Обработка, анализ и представление результатов измерений вибрации». Как видно на фигуре 1, превышение рассчитанной нормы отмечается для двух двигателей. Для двигателя с максимальной интенсивностью А_ЗВГ при разборке двигателя выявлена трещина на рабочей лопатке 7 ступени компрессора, вызванная резонансными колебаниями, возбужденными вибрацией, генерируемой изношенными зубьями зубчатого зацепления.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для диагностики зубчатых передач, для диагностики планетарных редукторов и других типов машин, имеющих датчик частоты вращения выходного вала редуктора. Способ включает фиксацию сигнала частоты вращения выходного вала редуктора, полученного с входящего в состав двигателя тахометрического датчика частоты его вращения, определение массива данных его текущей частоты, расчёт автоспектра. При этом наличие дефекта определяют по интенсивности составляющей на частоте, равной произведению числа сателлитов на частоту вращения выходного вала, и сравнивают полученный результат с эталонным значением. Технический результат заключается в повышении точности оценки технического состояния редуктора. 1 ил.

Способ диагностики дефектов зубьев зубчатых колёс планетарного редуктора газотурбинного двигателя, включающий фиксацию сигнала частоты вращения выходного вала редуктора, полученного с входящего в состав двигателя тахометрического датчика частоты его вращения, определение массива данных его текущей частоты, расчёт автоспектра, отличающийся тем, что наличие дефекта определяют по интенсивности составляющей на частоте, равной произведению числа сателлитов на частоту вращения выходного вала, и сравнивают полученный результат с эталонном значением.