Метрологическое обеспечение производства и испытаний газотурбинных двигателей летательных аппаратов Иванов В.С. (1014177), страница 9
Текст из файла (страница 9)
На практике применяются методы измерений радиальных зазоров:механические, электрические, оптические и оптико-телевизионные (рис. 13). Наиболее простой и доступный механический способ заключается в измерении истирания запрессованных в корпус двигателя штифтов при их касании с рабочими лопатками. Для того чтобы не было повреждения лопаток, штифты изготавливаются из тонких металлических трубок, собираемых в пакет. Диаметр пакета (5 — 6) мм, а диаметр трубки - 1 мм с толщиной стенки (0,05 — 0,1) мм. Методы изме ений адиальиых зазо ов диапазон 0-5 мм А=~0.05 мм Лазерные Механические Оптико- телевизионные Электрические Индуктивные Емкости ые Рис.
13. Классификационная схема методов измерений радиальных зазоров в ГТД Величина среза штифта определяется фотографированием его выступающей части до начала работы и после остановки двигателя. Фотосьсмка проводится через оптический смотровой прибор — эндоскоп, который устанавливается при фотографировании в смотровые лючок или окно в корпусе двигателя. Такой метод недостаточно совершенен и не пригоден для измерений непосредственно в процессе работы двигателя.
Оснащение эндоскопа телевизионной камерой при использовании оптико-телевизионного метода уже позволяет наблюдать дистанционно за измерением зазора в процессе работы. При этом должны быть приняты меры для охлаждения оптики эндоскопа от перегрева и устранения влияния вибрации на работу телекамеры. Изображение контролируемой части двигателя (концевая часть лопатки, зазор, корпус) можно наблюдать на экране видео- 2 о = а. 1 2 (40) Определение зазора по приведенной формуле может осуществляться простейшими аналоговыми преобразователями или раздельным измерением У~ и У цифровым вольтметром, поочередно подключаемым то к одному, то к другому преобразователю. При этом мы получаем усредненное значение радиального зазора по лопаткам.
В принципе этот метод может быть использован и для поочередного измерения зазоров всех лопаток; он также может существенно исключить погрешности измерения, связанные с влиянием газовой среды, изменением частоты вращения, напряжения, питающего преобразователи. Рассмотренная схема применялась для измерения усредненных зазоров на компрессорах и турбинах ~21), ~27], [26~. контрольного участка в увеличенном масштабе. Зная расстояние от конца эндоскопа до передней кромки лопатки, с помощью мерной линейки можно легко установить масштаб полученного изображения.
Для устранения перегрева эндоскоп имеет охлажденный воздухом корпус. Очевидно, что при работе двигателя мы измеряем по телеэкрану средний зазор для всех лопаток данной ступени в данном месте установки прибора. Поскольку у лопаток могут несколько различаться длина границы светлых деталей и длина более темного зазора, на телеэкране границы темного и светлого будут размыты. Более совершенный лазерно-оптический метод позволяет измерять зазор для каждой лопатки ступени и выдает необходимую информацию на экране дисплея в графической и цифровой форме с погрешностью 0,05 мм при диапазоне в несколько миллиметров. Более простым, но достаточно эффективным является устройство с емкостным преобразователем.
На корпусе двигателя против рабочих лопаток исследуемой ступени устанавливаются два емкостных преобразователя: один опорный, другой имеет заглубленная центрального воспринимающего электрода на заданную величину а . Зазор между лопатками и корпусом о определяется из отношения амплитуд электрических напряжений У~ и У~, возбуждаемых в преобразователях при вращении ротора двигателя: 6. ИЗМЕРЕНИЕ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, ЧАСТОТНЫХ И СКОРОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ 6.1. Измерение скорости воздушного потока Скорость воздушного потока измеряется достаточно простыми приемниками воздушного давления, а также термоанемометрическими и лазерными преобразователями (рис.
14). При проведении исследовательских работ, связанных с проблемами газодинамической устойчивости, прочности, экономичности ВРД, возникает задача измерения распределения скоростей потока в каком-либо сечении двигателя. Задача не ограничивается измерениями постоянных или медленно изменяющихся составляющих скорости. Бывает необходимо измерять пульсации скорости потока при частотах до нескольких килогерц. Для этого применяются термоанемометры. Малая инерционность термоанемометров позволяет принимать быстрые колебания скорости потока. Однако, как и всякое контактное устройство, термоанемометр может искажать течение и его применение для снятия распределения скоростей затруднительно.
Рис. 14. Измерение скорости воздушного потока Развитие лазерной техники и электроники создало предпосылки для развития быстрых контактных лазерно-оптических средств измерений параметров потока, в том числе скорости потока на основе эффекта Доплера. Известно, что если движущийся объект осветить пучком света с длиной волны Х, то отраженный от объекта луч света будет иметь составляющую„соответствующую доплеровскому сдвигу частицы, пропорциональную скорости объекта.' Лазерный доплеровский измеритель скорости (ЛДИС) может работать как с естественными пылевыми частицами, так и с частицами, засеиваемыми в исследуемое пространство извне от специального источника. Рекомендуемый размер — от 1 до 2 мкм.
При прохождении частицы, летящей со скоростью Ъ; в рабочей зоне измерения частицы за счет интерференционных полос будет создаваться пульсирующий световой поток, падающий на фотоэлектронный умножитель и образовываться пакет импульсов, поступающих в регистратор. В устройствах ЛДИА могут использоваться различные схемы обработки информации: системы слежения и измерения доплеровской частоты, системы с анализатором спектра. Система слежения за доплеровской частотой до 200 МГц представляет собой электронную непрерывно следящую систему ~221, поддерживающую колебания с доплеровской частотой и измеряющую ее цифровыми частотомерами (ЛДИС). Система дискретного счета за время действия пакета импульсов осуществляет их подсчет, может позволить суммирование и усреднение данных за несколько единичных измерений (до 1000).
Известные системы дискретного счета работают на частотах до 200 МГц„что обеспечивает их применение для измерений высокоскоростных потоков при скоростях ~'=(400 — 500) м/с. Пространственное разряжение также зависит от скорости потока и ориентировочно может иметь значение (0,1 — 0,2) мм. Погрешность ЛДИС может быть оценена величиной о = (О,Ь вЂ” 1,0)%. Разновидностью лазерных измерительных устройств для определения скорости потока является схема, основанная на двух- фокусном времяпролетном методе. Преимущество этой схемы в том, что в данном случае на фотоумножителе от лазерных лучей получается сигнал достаточно высокого уровня.
Такая система более помехоустойчива, но ее разрешающая способность менее высокая, и это дает худшие результаты при исслетг~ъяяния яьтслк~тчпбчлднтят.тх патокой 6.2, Измерение частоты вращения Измерение частоты вращения осуществляется различного рода тахогенераторами, механически соединенными с вращающимся элементом двигателя. Наибольшее распространение получили тахогенераторы типа ДТЭ, представляющие собой миниатюрные генераторы, снабженные редуктором.
Тахогенератор ~рис. 15) имеет ротор, выполненный в виде постоянного магнита, и статор Тахо генератор с трехфазной обмоткой, в которой при вращении ротора индуцируется электрическое напряжение с частотой, пропорциональной частоте вращения. Ротор может иметь одну и несколько пар полюсов, что будет определять частоту возбуждаемых колебаний. В качестве приемного прибора могут использоваться аналого- ~х вые электромеханические указатели 1 или цифровые частотомеры.
Подсчио,ь м ,=..1 1ю О тывая число колебании за определенный интервал времени, мы получаем Рис. 15. Измерение усредненные во времени значения частоты вращения частоты вращения. Если необходимо сократить время измерения, например, при измерении на переходных режимах, целесообразно использовать многополюсный тахогенератор, генерирующий более высокие частоты. Разрабатываются бесприводные методы измерения частоты вращения, использующие, например, импульсы, генерирующие специальным датчиком, установленным на корпусе двигателя вблизи вращающихся рабочих лопаток компрессора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
