Метрологическое обеспечение производства и испытаний газотурбинных двигателей летательных аппаратов Иванов В.С. (1014177), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В ультразвуковой дефектоскопии применяются различные методы излучения и приема акустических волн и используются различные искатели. Наиболее распространенным методом ультразвуковой диагностики является эхо-метод, когда излучаемый искателем короткий ультразвуковой сигнал посылается к изделию, отражаясь от дефектов изделия и других неоднородностей, а затем принимается тем жс или другим искателем.
Используя электронно-лучевую трубку с временной разверткой, можно регистрировать посланные и отраженные импульсы и одновременно по их местоположению на развертке фиксировать время прихола отраженных сигналов и различать импульсы, соответствующие дефектам и противоположной поверхности объекта. Отечественный ультразвуковой дефектоскоп ДУК-66П позволяет прозвучивать сталь на глубину 1200 мм с использованием частот 1,25; 2,5; 5; 10 МГц при частоте следования импульсов от 100 до 1000 Гц.
Хорошо известны ультразвуковые дефектоскопы фирмы "Крауткремер** (Германия), среди которых можно назвать прибор типа "Дефект-11". Представляет интерес ультразвуковой дефектоскоп с воспроизведением изображения дефекта на дисплее фирмы "Хитачи (Япония), который предназначен для контроля в материалах со скоростью звука от 1000 до 8000 м/с и работает на частоте 2,25 или 5 ЫГц. Угловое сканирование для стали в пределах + 75", скорость изменения угла наклона зонда 60,120, 240, 300%. 9.4. Виброакустическая диагностика Повышение уровня вибрации и шума, а также изменение их спектрального состава могут стать следствием нарушения нормальной работы двигателя. Такие явления, как помпаж или вибрационные горения, обычно обнаруживают даже на слух Современные приборы виброакустической диагностики дают возможность выявлять дефекты и нежелательные процессы в двигателе на ранней стадии их возникновения.
Причиной повышения уровня вибрации могут быть также износ деталей газовоздушного тракта, износ и разрушение подшипников, трансмиссий, повреждения валов и прочее. Наиболее характерны нарушения соосности двигателя и редуктора, повреждения трансмиссий и расхождения в синхронности работы двигателей для вертолетных силовых установок [26). Основными элементами виброакустической системы диагностики являются: 1) датчики вибрации и шума; 2) усилители и фильтры; 3) сигнализаторы и индикаторы; 4) анализаторы спектра и корреляторы; 5) магнитные регистраторы. В датчиках вибрации используется сейсмическая масса, подвешенная на пружине и снабженная демпфером.
Колебание этой массы при наличии вибраций воспринимается преобразователем, создающим электрический сигнал. В зависимости от выбора параметров колебательной системы и типа электрического преобразователя датчик будет измерять перемещение, виброскорость или виброускорение. Применяются пьезоэлектричес- кие, электромагнитные индукционные преобразователи„индуктивные и тензометрические (см. схему преобразователей давления рис. 7). Устанавливаемые на двигателях штатные датчики вибраций не всегда удовлетворяют требованиям их применения в целях диагностики из-за недостаточной чувствительности, динамического диапазона и частотных характеристик.
Большое значение имеет место установки датчиков В ряде случаев необходимы датчики, устанавливаемые в непосредственной близости от работающих частей при повышенной температуре (400 — 700 С). Диагностика состояния ВРД по уровню вибраций применяется в большинстве штатных систем измерения. Обычно сигнал о превышении, уровня вибрации свыше установленного предельного значения подается посредством загорания соответствующей лампочки. Выбор необходимой частоты настройки осуществляется с помощью фильтров.
Однако система диагностирования по среднему уровню вибрации недостаточно эффективна, так как она не обнаруживает ряда характерных явлений, связанных с изменением спектра колебаний на различных режимах работы двигателя. Изменение работы двигатеяя сопровождается изменением частоты вращения ротора и составляющих спектра, близких к роторной частоте или кратных ей Появление дефектов на вращающихся частях двигателя (лопатках, дисках и др.) обычно приводит к изменению именно этих составлянпцих. Использование фильтров с жесткой настройкой при наличии значительной частоты по уровню роторной составляющей частот не позволяет решать задачу выделения характерных диагностических сигналов Разработка следящих фильтров, перестраиваемых в зависимости от частоты вращения, дает возможность эффективно выделять сигналы в области роторных или кратных ей частот.
Такая аппаратура выпускается фирмами "Зндевко", "Вибромитер" и некоторыми другими. Следует сказать об анализирующей аппаратуре. Поскольку вибрационные и шумовые процессы являются случайными или стационарными, к их анализу надо подходить как к анализу случайных процессов и оперировать с корреляционными функциями, функциями спектральной плотности мощности. 9,5. Рентгено-радиационный контроль Просвечивание изделий с помощью рентгеновской аппарату~ы и лрчги~ игтлчни~~я и~низирутотттих излучений (ускорителей, радиоизотопов) позволяет осуществлять неразрушающий 80 контроль изделий. Различают радиоскопический, радиографический и радиометрический методы использования радиационного излучения, которые позволяют соответственно: наблюдать контролируемый объект на пленке или бумаге, преобразовывать характерное излучение в электрические сигналы.
Установка радиационного контроля состоит из трех основных частей: 1) источника ионизирующего излучения; 2) объекта контроля; 3) детектора излучения. Тип применяемой аппаратуры определяется специфическими требованиями объекта контроля, его размерами, возможностью доступа к контролируемым элементам, соображениями техники безопасности. Наиболее мощные отечественные рентгеновские аппараты, например РУП 400-5, дают возможность просвечивать толщину материала до 120 мм при анодном напряжении на трубке 400 кВ.
Среди радиоизотопных источников излучения у-кванты обладают наибольшей проникающей способностью по сравнению й и р-частицами, и поэтому ~-излучение чаще используется при контроле изделий. Радиоактивные изотопы помещают в специальные герметичные ампулы, а затем их подводят к изделию.
Радиоизотопные дефектоскопы используются в основном для контроля в аэродромных условиях, на ремонтных базах при контроле в труднодоступных местах двигателя. Источник излучения может подаваться к месту просвечивания по гибкому шлангу-ампулопроводу или по жесткой штанге — трубе. Например, методами радиационного контроля широко пользуется фирма "Боинг", которая вводит в полый вал двигателя радиоактивный изотоп с помощью штанги.
Предварительно двигатель подготавливается для радиографии. На его корпус укладывается пленка, которая после экспонирования проявляется. Такой способ контроля позволяет выявлять дефекты в дисках, лопатках и корпусе двигателя. Наиболее распространеннымн источниками 'у-излучения являются Тулий-170, Селен- 75, Цезий-137, Кобальт-60 и др. К основным характеристикам изотопов относятся энергия излучения (МЭВ), мощность экспозиционной дозы (МЭД), удельная активность )'-источника и период полураспада.
Для источника с определенной энергией излучения существует предельная толщина контролируемого изде- лия, когда увеличение времени просвечивания становится нерационально большим. Перечисленные выше источники излучения имеют энергию не более 1,17 МЭВ (кобальт-б0). Для дефектоскопии изделий большой толщины необходимы более мощные источники с энергией до нескольких ресурсов МЭВ. Этим требованиям удовлетворяют различного рода линейные ускорители, бетатроны и др. В линейном ускорителе создаваемый электронной пушкой пучок электронов подается в цилиндрический волновод, имеющий внутри несколько диафрагм.
Непрерывное увеличение энергии электронов достигается за счет бегущей электромагнитной волны, которая двигается вдоль волновода с такой скоростью„при которой электрон не выходит за пределы ускоряющей волны. Ударяясь в мишень, электроны, обладающие большой энергией, создают порог излучения.
Линейные ускорители с энергией 10 — 25 МЭВ могут создавать излучение с мощностью экспозиционной дозы до 25000 Р/мин на расстоянии 1 м от мишени. С помощью линейного ускорителя фирме "Роллс-Ройс" удалось зафиксировать на пленке радиальный зазор между лопатками ротора и корпусом работающего двигателя. Возможны и другие применения ускорителей. При радиоскопии информация о контролируемом объекте получается с помощью флуоресцирующих экранов. Одним из недостатков такого рода устройств является малая яркость изображения, в связи с чем получают распространение электронно-оптические преобразователи (ЭОП), являющиеся усилителями яркости. Наиболее перспективны рентгено-телевизионные установки с рентгено-электронно-оптическими преобразователями (РЭОП), способными воспринимать рентгеновское излучение, используя экран с фотокатодом и преобразовывать его в видимое изображение с большой яркостью свечения в видимой области спектра.
Изображение воспринимается видеокамерой и может быть передано на расстояние для его наблюдения на телеэкране. Такая система позволяет производить контроль при меньшей энергии излучения, лучшей контрастности изображения и с большими удобствами эксплуатации и безопасности обслуживающего персонала. 9.6. Контроль металлосодержания в масле По мере износа трущихся поверхностей деталей ВРД в смазочном масле накапливаются металлосодержащие частицы; их концентрация и вид могут служить одним из важных диагнос- тических признаков. Систематический контроль металлосодержания в масле является одним из необходимых мероприятий при эксплуатации авиадвигателя. Периодически производится отбор проб масла с фильтров, магнитных пробок и на магистрали слива для анализа.
Разрабатываются критерии и методики диагностирования и прогнозирования повреждений на основе анализа металлосодержания частиц. Вопросы нормирования допустимого металлосодержания являются достаточно сложными, так как необходимо учитывать ряд факторов: интенсивный износ трущихся поверхностей в процессе приработки, изменение концентрации металлочастиц при замене масла, влияние воды и топлива, попадающих в маслосистему и прочее. Электронный сигнализатор с индукционным датчиком реагирует на отдельные частицы размером от 0,5 мм и выше, создавая на выходе электрический сигнал, зажигающий электрическую лампочку и вызывающий срабатывание счетчика частиц. Датчик представляет собой катушку индуктивности, помещенную на изоляционной вставке в масловоде.
Катушка индуктивности включена в колебательный контур генератора. При появлении металлической частицы внутри катушки уменьшаются потери в колебательном контуре и амплитуда колебаний генератора скачкообразно возрастает. В результате создается высокочастотный импульс, который детектируется и усиливается и далее подается к сигнальным выходным элементам. Более простым является контактно-щелевой сигнализатор, датчик которого представляет собой систему пластин или коаксиально-расположенных цилиндров, параллельно соединенных через один в цепь питания сигнальной лампочкой. Обычно зазор между контактными поверхностями датчика выбирают в пределах 0,1— 0,5 мм. При попадании проводящих частиц между контактными поверхностями образуется Х-образная электрическая цепь и происходит срабатывание датчика. Аналогичным образом работает магнитно-контактный сигнализатор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
