Эффективная работа турбин зависит от прочности и надежности лопаток. Расчеты, проводимые при проектировании лопаток, сложны и часто носят приближенный характер, а их работоспособность определяется также в результате испытаний, воспроизводящих с наибольшим приближением эксплуатационные условия.
Извест1ные установки для испытания турбинных лопаток на усталость не обеспечивают возможность измерения переменного изгибающего момента, действующего в корневом сечении лопатки, и нечувствительность динамометра установки к посторонним инерционным усилиям, возникающим при колебаниях ее электродинамического вибратораОписываемая установка, состоящая из захвата для закрепления лопатки, электродинамического вибратора и динамометра, снабженного дифференциальным емкостным датчиком, не имеет этих недостатков.
Достигается это тем, что захват для закрепления лопатки расположен таким образом, что нлоскость корневого сечения закрепляемой в нем лопатки совпадает с вертикальной плоскостью, проходящей через центр тяжести динамометра, плоскость симметрии дифференциального емкостного датчика и осевую плоскость электродинамического вибратора.
На фиг. 1 изображена блок-схема описываемой установки; на фиг. 2-блок-схема ее силоизмерительного устройства.
Установка работает в автоколебательном режиме по первой форме собственных колебаний испытываемой лопатки. При испытании лопатки производится непрерывное измерение переменного изгибающего момента, действующего в корневом сечении. Заданный режим испытания поддерживается системой автоматического регулирования, управляемой силоизмерительным устройством.
Для измерения прогибов лопатки по всей оси применяется катетометр. Для облегчения работы с катетометром и повышения точности от№ 129050 ,-2- / H i% liiii
счетов служи-ре-1 воскопический источник света, снабженный сильной лампой-ьспьщ д|1 р 1нхпо,низация вспышек стробоскопа осуществляется иапряжениём, частота йояебаний которого кратна частоте, на которой ПроизвЪди с5я«йЙь№&Айе лопатки. Также имеется возможность изменять фазу, вспыц1кн.а.мг4Щ что позволяет установить видимое изображение лопатки в лЙбойфазе.,ее колебаний.
Установка снабжена печью, позволяющей производить испытания при температурах, достигающих 1200°.
Лопатка / крепится своей замковой частью в захвате динамометра 2. Динамометр, укреплен на подвижной катущке электродинамического вибратора 5 и снабжен упругим элементом и захватом для лопатки- При колебании лопатки упругий элемент динамометра деформируется с частотой, равной частоте колебаний лопатки.
Центральный электрод 4 дифференциального емкостного датчика 5 соединен с упругим элементом динамометра и заземлен. Крайние электроды 6 н 7 датчика включены в цепи колебательных контуров двух генераторов 8 и 9. Генераторы тщательно заэкранированы один относительно другого.
Колебательные контуры генераторов связаны между собой специальной цепью связи. В том случае, когда оба генератора генерируют колебания с одной частотой, ток в цепи связи близок к нулю. При относительной расстройке генераторов в цепи связи возникает ток в небольшом диапазоне, прямо пропорциональный расстройке. Так как расстройка генераторов обусловливается отклонением центрального электрода 4 датчика от нулевого положения, а последнее определяется деформацией упругого элемента, то отсюда следует, что ток расстройки генераторов пропорционален амплитуде колебаний упругого элемента динамометра.
Задача измерения изгибающего момента в процессе испытания осложняется тем, что динамометр вместе с образцом совершает колебательное и на него, помимо изгибающего момента лопатки, действуют инерционные усилия от массы самого динамометра. В предлагаемой установке динамометр спроектирован так, что инерционные усилия, вызываемые перемещениями упругого элемента динамометра, с закрепленным на нем захватом для испытуемого образца, не оказывают влияния на сигнал, снимаемый с емкостного датчика. Кроме того, перед проведением испытания, динамометр вместе с укрепленной в захвате лопаткой балансируется относительно оси, проходящей через упругий элемент динамометра.
При колебании динамометра инерционные усилия вызывают переменное растяжение-сжатие упругого элемента и перемещение центрального электрода 4 емкостпого датчика вдоль двух других его электродов б и 7. В связи с тем, что размеры крайних электродов несколько больше размеров среднего электрода, эти перемещения не изменяют емкостей датчика и, следовательно, не вносят погрещность в измерение изгибающего момента.
Изгибающий момент, действующий в корневом сечении испытываемой лопатки, вызывает изгиб упругого элемента и перемещение центрального электрода 4 емкостного датчика, изменяющее величину воздушного зазора между электродами- Такое перемещение вызывает соответствующее изменение емкостей датчика и возникновение в цепи синхронизации генераторов напряжения, пропорционального амплитуде колебанийЦепь связи генераторов соединена с ком,пенсационным детекторным устройством. Это устройство выдает два напряжения. Одно-переменное с частотой, равной частоте колебаний образца, а другое-постоянное, уровень которого пропорционален амплитуде изгибающего момента.
Переменное напряжение подается через блок автоматического регулирования заданного режима испытаний на предварительный усилитель мощного усилительного устройства, например, типа ТУ-5-36.
Выход мощного усилителя через настроенный трансформатор системы согласования подан на подвижную катушку электродинамического возбудителя.
Таким образом замыкается цепь электромеханической обратной связи, вследствие чего установка работает в автоколебательном режиме по первой форме колебаний испытываемой лопатки.
Постоянное напряжение подается на указывающий прибор динамометра. Указывающий прибор является также датчиком системы автоматического регулирования, что позволяет вести регулирование по заданному моменту нагружения образца.
Предмет изобретения
Установка для испытания турбинных лопаток на усталость, в которую, входят захват для их закрепления, электродинамический вибратор и динамометр, снабженный дифференциальным емкостным датчиком, отличающаяся тем, что, с целью измерения переменного изгибающего момента, действующего в корневом сечении лопатки и обеспечения нечувствительности динамометра к посторонним инерционным усилиям, возникающим при колебаниях вибратора, захват расположен таким образом, что плоскость корневого сечения закрепляемой в нем лопатки совпадает с вертикальной плоскостью, проходящей через центр тяжести динамометра, плоскость симметрии дифференциального емкостного датчика и осевую плоскость электродинамического вибратора.
I . . ,I
uJ - Шу4Ьг bJ
n tiyxl/ P
J
/УЛА 1
Цепь синхронизации
Табпос UH-1 дикаторама диапазоно8
