Виды колебаний лопаток в авиационных двигателях в рабочих условиях и способы их устранения

Рис.6. Схема приспособления для зажима рабочих лопаток ГТД при контроле ЧСК.

Для зажима лопатки в приспособлении необходимо:

- установить лопатку 1 между зажимными элементами 2 гидравлического приспособлен

ия 3;

- закрыть вентиль 4.1 пресса 4;

- открыть вентиль 4.2 пресса;

- подать рабочее давление в цилиндр гидравлического приспособления с помощью рукоятки 4.3 поршня пресса;

- контроль давления осуществлять с помощью манометра 4.4,

- закрыть вентиль 4.2 пресса.

Для раскрепления лопатки и приведения приспособления в исходное состояниенеобходимо:

- открыть вентили 4.1 и 4.2 пресса;

- вынуть лопатку 1 из приспособления;

- установить поршень 4.3 пресса в крайнее левое положение.

4. Меры безопасности при производстве работ

4.1. Работы по определению ЧСК являются составной частью работ по дефектоскопии деталей и узлов ГПА, поэтому при проведении работ следует руководствоваться "Инструкцией по охране труда при проведении работ по дефектоскопии ГПА".

4.2. К работе допускаются лица, изучившие правила эксплуатации приборов используемых при работе.

5. Подготовительные работы

5.1. Проверить, чтобы детали и узлы, подлежащие контролю, были очищены от грязи, пыли и имели сопроводительную документацию установленного образца.

5.2. Подготовить рабочее место таким образом, чтобы не было мешающих факторов и обеспечивался безопасный доступ к рабочей зоне.

5.3. Подготовить бланки протоколов для проверяемых узлов или деталей.

5.4. Собрать измерительную схему согласно техническому описанию.

5.5. Включить измерительный прибор.

6. Производство работ

6.1 Измерение частот собственных колебаний лопаток ГТД в составе ротора с использованием ударного возбуждения

6.1.1. Установить на приборе необходимый режим для проведения измерений с помощью ударного возбуждения согласно инструкции по эксплуатации.

6.1.2. Установить на приборе диапазон измерения частот, в котором лежат ЧСК лопаток данной ступени.

6.1.3. Установить акселерометр используемого измерительного прибора на ротор вблизи лопатки, у которой измеряется собственная частота.

6.1.4. Переключить прибор на режим ожидания удара.

6.1.5. Нанести молотком с резиновым наконечником лёгкий удар по лопатке.

6.1.6 Произвести отсчёт измеренной частоты прибором и записать в протокол.

6.1.7. Последовательно произвести измерения ЧСК всех лопаток данной ступени, повторяя операции п.п. 6.1.3 – 6.1.6.

6.1.8. При необходимости произвести измерения ЧСК лопаток других ступеней повторить операции п.п. 6.1.2 – 6.1.7.

6.2 Измерение частот собственных колебаний рабочих лопаток ГТД при закреплении в технологическом приспособлении (рис.6)

6.2.1. Подготовить приспособление, используя рекомендации п.3.2, к работе.

6.2.2. Установить на приборе необходимый режим для проведения измерений с помощью ударного возбуждения.

6.2.3. Установить на приборе диапазон измерения частот, в котором лежат ЧСК лопаток данного типа.

6.2.4. Установить акселерометр используемого измерительного прибора на приспособление.

6.2.5. Произвести эталонирование усилия зажатия лопатки данного типа, для этого необходимо выполнить следующие операции.

6.2.5.1. Произвести зажим эталонной лопатки для партии лопаток, подлежащей контролю согласно указаниям п.3.2.

6.2.5.2. Переключить прибор на режим ожидания удара.

6.2.5.3. Нанести молотком с резиновым наконечником лёгкий удар по лопатке.

6.2.5.4 Произвести отсчёт измеренной частоты прибором.

6.2.5.5. Сравнить полученные данные с эталонной частотой. При совпадении измеренной частоты с частотой эталона записать давление масла по манометру.

6.2.5.6. При несовпадении измеренной частоты с эталоном, изменяя давление масла производить измерение частоты. Усилие зажима, контролируемое манометром, при котором измеренная частота совпадёт с эталоном, в дальнейшем устанавливается таким же для контроля данного типа лопаток.

6.2.5.7. Раскрепить лопатку согласно указаниям п. 3.2.

6.2.5.8. Повторить зажим эталонной лопатки.

6.2.5.9. Повторить операции п.п. 6.2.5.1 – 6.2.5.4.

6.2.5.10. Эталонирование считается законченным, если при перезакреплении эталонной лопатки с одним и тем же усилием зажима собственная частота останется неизменной и будет соответствовать частоте эталона.

6.2.5.11. По окончании эталонирования раскрепить лопатку.

6.2.6. Закрепить в приспособлении лопатку, у которой предстоит измерить собственную частоту с определённым при эталонировании усилием.

6.2.7. Выполнить операции п.п. 6.2.5.2 – 6.2.5.4.

6.2.8. Записать измеренную частоту в протокол.

6.2.9. Раскрепить лопатку.

6.2.10.Для измерения частот следующих лопаток данной партии повторить операции п.п. 6.2.6 – 6.2.9.

7 Заключительные работы

7.1. Отключить аппаратуру согласно инструкции по эксплуатации.

7.2. Отсоединить электрические кабели и убрать на место хранения, если возобновление работ не предполагается.

7.3. Заполнить протокол определения ЧСК исследуемого комплекта лопаток в 2-х экземплярах. Один экземпляр протокола подшить в дело, другой подшивается к паспорту (формуляру) данной партии лопаток.

8. Свободные и вынужденные колебания лопаток. Собственные частоты и формы колебаний лопаток

До 60% поломок лопаток ГТД имеют усталостный характер и связаны с действием переменных напряжений при вибрациях. Поломка одной лопатки обычно приводит к лавинообразному процессу повреждения или разрушения других, нарушению балансировки ротора, помпажу и другим серьезным повреждениям двигателя. Для предупреждения вибрационных поломок при проектировании и доводке двигателя исследуются колебания лопаток. Обеспечение вибрационной прочности лопаток регламентируется «Нормами летной годности воздушных судов» [3].

Колебания лопатки в условиях работы на двигателе происходят под действием переменных газодинамических сил, обусловленных, главным образом, неравномерностью газового потока в проточной части. Эти силы изменяются во времени периодически, причем период равен времени одного оборота ротора.

Под действием периодической газодинамической нагрузки лопатка совершает вынужденные колебания. Изменение во времени перемещения U(x,y,z,t) некоторой точки с координатами x,y,z - периодическая функция времени, поэтому ее можно представить в виде суммы гармонических (т.е. изменяющихся во времени по закону синуса или косинуса) составляющих (в математике это называется разложением в ряд Фурье):

(2)

где i - номер гармоники;

Ui(x,y,z) - амплитуда гармоники;

pi - частота гармоники;

ц - фаза гармоники;

U0(x,y,z) - средняя величина перемещения.

Движение точки при колебаниях можно интерпретировать в соответствии с представлением (2) как сумму движений, происходящих по гармоническому закону.

 Скачать реферат