Метрологическое обеспечение производства и испытаний газотурбинных двигателей летательных аппаратов Иванов В.С. (1014177), страница 10
Текст из файла (страница 10)
6.3. Регистрация колебаний лопаток Регистрация колебаний лопаток, измерение деформаций и усилий в деталях и узлах — важная самостоятельная область техники, имеющая прямое отношение к прочностным исследованиям. Основная масса статических и динамических измерений осуществляется путем тензометрирования, а также с помощью новейших методов, связанных с лазерной техникой (например, лазерная интерферометрия для изучения деформации лопаток и других элементов). Лазерные виброметры внедряются как образцовые установки для прецизионных измерений перемещений 133). Электронно-лучевая регистрирующая аппаратура (ЭЛУРА) является бесконтактной системой для регистрации колебаний лопаток компрессоров или других лопастных машин.
При вращении ротора в преобразователях генерируются импульсы в моменты, когда перед соответствующим преобразователем проходит конец или основание рабочей лопатки. ЭЛУРА позволяет не только выявить колебательные режимы и измерить максимальные смещения, но и определить характер колебаний (срывной, резонансный, автоколебательный). Эта аппаратура определяет колебания лопаток в том месте, где установлен преобразователь, ЭЛУРА обычно используется для выявления колебаний лопаток, которые имеют максимальные смещения. Для регистрации колебаний по более высоким формам ее применение затруднено. Для сигнализации опасных колебательных режимов в летных условиях применяется простой прибор — сигнализатор типа "Цикл".
6.4. Методы измерения крутящего момента Измерение крутящего момента производится при испытании турбовинтовых двигателей. Наибольшее распространение получили три метода измерения крутящего момента ~рис. 16): с балансирным электродвигателем, с гидротормозом и торсионный. Для испытания компрессоров и редукторов часто применяется схема с балансирным двигателем, который состоит из стопора с опорным рычагом и якоря, установленного на валу. Его Рис. 16.
Классификационная схема методов измерения крутящего моменты особенностью и отличием от обычных электродвигателей является то, что статор иыеет возможность передавать воспринимаемый крутящий момент в виде усилия Г на неподвижную опору„где закреплен преобразователь усилия Г. Электродвигатель обычно через вал соединяется с приводимым им во вращение испытуемым компрессором. Поэтому крутящий момент М с учетом трения Ф будет равен балансирному моменту кр Мб, приложенному к статору: (41) б т кр В результате крутящий момент ЛХ при известной длине рычага Ь будет определяться по усилию Г, воспринимаемому преобразователем.
Приыеняется также гидроторыозной метод измерения крутящего момента. Следует отметить, что одновременные измерения момента и частоты вращения дают возможность определить мощность. Недостатком гпдротормозных систем является их неустойчивая работа при низкой частоте вращения. На рабочих режимах работы погрешность измерения составляет 0,5 %. Наиболее перспективен метод измерения угла закрутки торсионного упругого элемента, установленного между приводоы (источником энергии) и нагрузкой.
Существует несколько методов измерения угла закрутки вала или выделенного торсионного элемента. Известны средства измерения крутящего момента тензометрического типа, измеряющие угол закрутки по деформациям упругого элемента. Основная трудность в осуществлении этого способа — необходимость съема информации в виде электрических сигналов с вращающихся элементов, для чего требуется устанавливать дополнительный контактный или трансформаторный токосъемник. Прн использовании бесконтактных фотоэлектрических или магнитных преобразователей, чтобы изыерить угол закрутки, устанавливают измерительные элеыенты — два преобразователя положения на неподвижном основании вблизи торсионного элемента В современных цифровых приборах для измерения крутящего момента предусматривается возможность усреднения показаний за несколько оборотов вала.
Это позволяет улучшить точность измерения до величины погрешности 0,1%. Преиму- ществом торсионных приборов является малая инертность и возможность использования при эксплуатации различных объектов. 6.5 Бесконтактные методы измерений Таблица 8 Бесконтактные методы измерения Техническая Измеряемый параметр характеристика (диапазон и погрешность Л) Метод измерения Оптический О...5 мм (диапазон) Оптико-телевизионный Радиальный зазор Лазерный Электрический (емкост- ной, индуктивный) 700... 1200'С Л= 5 ...10С Оптическая пирометрия Температура 700...
3000 С Ь= 5% Спектроскопия комбинационного рассеяния О... 1600'С А= 5% Ультразвуковой 0,005...0,2 мм л со: с  — М;и Дисперсность р Ал Рассеяние лазерного Бесконтактные методы измерений (табл. 8) все шире внедряются в практику экспериментальных исследований и имеют перспективу дальнейшего развития. Эти методы позволяют осуществить измерения без искажения исследуемого пространства, визуализировать различные течения с получением количественных данных. Окончание табл. 8 от мм/с до 1000 мыс ~ < 10кГц, Л=о,З ...0,4Л Лазерный доплеровский (ЛДИС) Скорость потока О...Б мм, А=0,05 мм Электрический (ЗЛУРА) Вибрации и перемещения 0 ...
10мм, Л = 0,0001 мм Лазерный Лазерная интерфероме- трия, тепловидение, флуоресценция Визуализация полей давлений, температур, деформаций Обобщая рассматриваемый материал по измерению параметров на вращающихся частях двигателя с помощью бесконтактных методов измерения, можно отметить высокую эффективность и информативность этих устройств. Однако применение этих средств ограничено возможностями прямого прохождения светового луча или измеряемой поверхностью. Иными словами, при проведении исследований некоторых элементов бывает необходимо проводить измерения в труднодоступных местах, при повышенных температурах, при высоком уровне вибрации и т. д. Поэтому до сих пор сохранились в практике проведения испытаний специальные токосъемные устройства для передачи электрических сил с вращающихся элементов к неподвижным вторичным приборам.
7. ТОКОСЪЕМНЪ|Е УСТРОЙСТВА Известно несколько типов токосъемных устройств: щеточные, ртутные, индуктивные (трансформаторные), телеметрические. В основном токосъемные устройства применяются для тензометрирования и термометрирования подвижных частей двигателя. Наиболее распространены торцевые токосъемники. С помощью муфты они соединяются с вялом двигателя, и по валу или Таблица д Характеристики основных типов токосъемников Частота Число каналов Ресурс работы, Тип вращения, тыс.
об/мин РТО-12М 40 — 80 РТО-22 80 РТО-32 Ртутные токосъемники являются основным типом этого рода приборов. Разрабатываемые радиотелеметрические устройства на основе микроэлектронной техники допускают их установку на вращающихся частях двигателя. В этих микропередатчиках измерительная информация преобразуется в форму, удобную для другим элементам к ним проводятся электрические соединения от термопар или тензорезисторов. К основными характеристикам токосъемника относятся: 1) число контактных элементов; 2) допустимая максимальная и рабочая частоты вращения; 3) ресурс работы; 4) допустимая максимальная и рабочая температуры в месте установки токосъемника.
Щеточные токосъемники, как наиболее простые, подвержены быстрому износу и применяются лишь при небольших частотах вращения, например, при исследовании многовальных двигателей. Более надежны и долговечны ртутные токосъемники. В них трущиеся элементы заменены жидкой ртутью, через которую осуществляется контакт с вращающейся поверхностью. Обычно ртутные токосъемники собираются из отдельных секций на несколько измерительных каналов ~б]. В табл.
9 представлены технические данные основных типов токосъемников. Приемная аппаратура, располагаемая у испытуемого объекта, содержит блоки декодирования, преобразования и запоминания данных. Радиотелеметрические устройства являются перспективными и многообещающими, однако применение их ограничивается недостаточно высокой температуростой костью.
Существующая элементная база обеспечивает нормальную работу микроэлементов при температуре окружающей среды не более 120"С. 8. АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГИСТРИРУЮЩИЕ ПРИБОРЫ В процессе испытаний авиационных двигателей используется большой арсенал различных по назначению и принципу действия автоматических и регистрирующих приборов. Часть из них используется в качестве самостоятельных автономных приборов для хранения и записи информации в аналоговой или цифровой форме [33~. Другие же регистраторы являются 'составными элементами больших или автоматизированных систем сбора и обработки информации. Эти приборы либо служат для промежуточного накопления информации, либо действуют как выходные устройства для отображения выходных результирующих данных.
Последние, как правило, являются частью вычислительных машин. К аналоговым регистрирующим приборам относятся: 1) светолучевые осциллографы; 2) электронные осциллографы; 3) автоматические мосты и потенциометры; 4) координатные самописцы; 5) аналоговые магнитографы. К дискретным цифровым запоминающим и регистрирующим устройствам, часто универсальным, способным накапливать и отображать графическую и цифровую информацию одновременно, можно отнести: 1) магнитные кодовые регистраторы на магнитной ленте, дисках, картах; 2) перфорационные устройства; 3) алфавитно-цифровые печатающие устройства; 4) электронно-лучевые воспроизводящие устройства типа дисплей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
