Диссертация (1173011), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Также в ходе эксперимента установлено, что приэтом изменяется вид математической зависимости параметров вибрации от величинырадиального биения, в частности изменяется показатель степени экспоненты - от 25 до64. Это свидетельствует об увеличении скорости износа, когда величина радиальногобиения становится близка к 0,02 мм.Нарисунке6показаназакономерностьизменениясуммыамплитудвиброускорения, взятых по каждой из трех гармоник частоты перекатывания телкачения по наружному кольцу подшипника, в зависимости от изменения величинырадиального биения. Нормативному значению, равному 0,02 мм, соответствует величинасуммы амплитуд виброускорения, взятых по каждой из трех гармоник частотыперекатывания тел качения по наружному кольцу составляет 5,5 мм/с2.Для контроля достоверности полученных закономерностей полученные точкипоследовательно аппроксимированы различными законами распределения, а затем15провести сравнение величин достоверностей аппроксимации R2.
Полученные точкинаиболееточноаппроксимируютсязакономерностьюэкспоненциальноговида.Величина достоверности аппроксимации R2 составляет более 0,95. Аппроксимацияполученных точек другими типами законов распределения позволяет получитьмаксимальное значение достоверности аппроксимации R2, равную 0,79 (степенной законраспределения). Разброс выборки составил 0,217.Зависимость суммы амплитуд виброускорений, взяты х по каждой из трех первы хгармоник частоты перекаты вания тел качения по наружнему кольцу каждого их 3хподшипников, от величины радиального биения Kea14A1+A2+A3 = 2,1651e57,777KeaR2 = 0,977512Сумма амплитуд 3х гармоник=f(Kea)Величина радиаль ного биения, ммСумма амплитуд 3х гармоник=f(Kea)10864A1+A2+A3 = 2,75e37,185KeaR2 = 0,97432000,0050,010,0150,020,0250,030,0350,04Амплитуда в иброуск орения, мм/с2Рис. 6.
Зависимость суммы амплитуд виброускорения, взятого по каждой из трехгармоник частоты перекатывания по наружнему кольцу подшипника, от изменениявеличины радиального биения.Зеленым цветом показан график изменения параметров вибрации от величинырадиального биения до достижения нормативного значения радиального биения,красным – после.Далее,согласнооборудования,принятогоклассификациивсистеметехническогороссийскихсостоянияроторногогосударственныхстандартов,предложено характеризовать техническое состояние агрегата: «Отлично», «Хорошо»,«Допустимо», «Требует принятия мер», «Недопустимо».Длякаждоготехническихсостоянийпроизведенрасчетнапряженно-деформированного состояния для сопоставления величин нагрузок с величинамисоответствующих параметров дефектов. Геометрические параметры дефекта получены врамках проведенного экспериментального исследования.На основании данных расчета напряженно-деформированного состоянияопределены закономерности изменения значений коэффициента запаса прочности изначений максимальных эквивалентных деформаций в зависимости от нагрузки16(рис.7,8).0,144,5Зависимость запаса прочности от величины радиального биения подшипника4Эквивалентная деформация, мК = 4,5114e-29,05КеаR2 = 0,99883,5Запас прочностиЗависимость эквивалентной деформацииот величины радиального биения подшипника0,1232,52К=f(Kea)1,5Экспоненциальный(К=f(Kea))1Def = 0,0002e120,83KeaR2 = 0,96330,1Def=f(Kea)0,08Экспоненциальный(Def=f(Kea))0,060,040,020,50000,0050,010,0150,020,02500,030,010,020,030,040,050,06Радиальное биение Кеа, ммРадиальное биение Кеа, ммРис.7.
Зависимость изменения запасаРис.8. Зависимость изменения величинпрочности в зависимости от величиныэквивалентной деформации в зависимостирадиального биения.от величины радиального биения.На рисунке 9 показана зависимость долговечности работы подшипника отДолговечность Lh, чвеличины радиального биения его наружного кольца.2500002400002300002200002100002000001900001800001700001600001500001400001300001200001100001000009000080000700006000050000400003000020000100000Зависимость долговечности Lhот величины радиального биения KeaLh=f(Kea)Экспоненциальный(Lh=f(Kea))Lh = 822999e-261,11KeaR2 = 0,997700,0050,010,0150,020,0250,03Радиальное биение Кеа, ммРис.9.
Зависимость долговечности работы подшипника от величины радиальногобиения.В результате экспериментального исследования была получена система изчетырех уравнений для описания взаимосвязей:1) Между суммой амплитуд виброускорения, взятых по трем гармоникамчастоты перекатывания тел качения по наружнему кольцу подшипника, величинойрадиального биения;2) Между величинами радиального биения и эквивалентных напряжений;3) Между величинами радиального биения и эквивалентных деформаций4) Между величинами радиального биения и значениями долговечности:171а) А1+А2+А3=2,81e33,379Кеа при Кеа до 0,02 мм;1б) А1+А2+А3=2,1513e57,462Кеа при Кеа более 0,02 мм;2) К=4,5114e-29,05Кеа;3) U=0,0002e120,83Кеа;4) Lh=822999e-261,11Кеа, (4)На основании проведенных экспериментальных исследований, проведенных втретьей главе, сформулированы следующие выводы:1)Выявлено, что при росте коэффициентов, входящих в закономерностьразвития дефектов, имеющей вид экспоненциальной (дефект типа «износ»), ипревышении величины суммы амплитуд виброускорения, взятых на трех первыхгармониках частоты перекатывания тел качения по наружному кольцу, свыше 5,5 мм/с2,следует ожидать превращение дефекта типа «износ» в дефект типа «трещина», «скол»,«забоина»или«отслоениематериалаконтактирующейповерхности».Врассматриваемом случае величина аварийного значения диагностического параметрасоставляет 9,2 мм/с2.2)Установлено,чтосростомрадиальногобиения,количественнохарактеризующего развитие дефектов, количественно увеличивается величина суммыамплитуд виброускорения, взятых на трех первых гармониках частоты перекатываниятел качения по наружному кольцу, то есть выбранный диагностический параметр можетиспользоваться для оценки работоспособности и остаточного ресурса подшипниковкачения.3)Показано, что при оценке технического состояния подшипника помимокоэффициента запаса прочности необходимо учитывать величину максимальнойэквивалентной деформации, поскольку, резкое увеличение деформации, хотя, и неприводит к пластическому деформированию, но вызывает охрупчивание материала испособствует образованию дефектов типа «трещина».В четвертой главе представлен расчет остаточного ресурса переднегоподшипника компрессора высокого давления ГТД, который имеет наработку послекапитального ремонта более 10000 часов.Напервомэтапеметодикиопределениятехническогосостоянияипрогнозирования остаточного ресурса проведен анализ помехоустойчивости каналовизмерения контролируемых параметров и выявлено, что канал измерения вибрации в18вертикальномнаправлениинаотсекегазогенераторадвигателянаиболеепомехоустойчив для двигателей НК-16СТ, что и определило его использование.После выборки значений суммы амплитуд виброускорений взятых на трехгармониках частоты перекатывания тел качения по наружному кольцу с учетомкоэффициента передачи получена графическая зависимость изменения контролируемогопараметра вибрации от частоты вращения ротора компрессора высокого давления(рис.10).6(A1+A2+A3)=f(n)Виброускорение, мм/с 2543(A1+A2+A3) = 0,0038e0,0011nR2 = 0,9824210560058006000620064006600Частота вращения, об/минРис.
10. Зависимость значений сумм амплитуд виброускорений взятых на каждой изтрех гармоник частоты перекатывания тел качения по наружному кольцу с учетомкоэффициента передачи от изменения частоты вращения ротора высокого давления.При скоростях вращении ротора компрессора высокого давления свыше 6460об/мин величина суммы амплитуд виброускорения частоты перекатывания тел каченияпо наружному кольцу исследуемого подшипника составляет более 5,2 мм/с2. Какпоказало экспериментальное исследование, на спектре сигнала сумма гармоник недолжна превышать 5,5 мм/с2, поскольку при этом значении величина радиальногобиения наружного кольца подшипника качения становится равной максимальнодопустимому нормативному значению, указанному в ГОСТ 520-2002.
Таким образом,частота вращения ротора компрессора высокого давления, равная 6460 об/мин являетсяпорогом эксплуатации, после которого начинается ускорение процессов изнашивания вподшипнике качения, т.е. это порог, при котором существуют условия для превращениедефекта типа «износ» в дефект типа «трещина», «забоина» или «скол». Поэтому,установленную заводом изготовителем предельно допустимую частоту вращения этогоротора, равную 7100 об/мин, примем за частоту, при которой скорость износа станет19разрушительной для подшипника. Если по полученным графическим зависимостям и ихописывающим закономерностям провести прогнозирование, продлив полученный тренди опустив перпендикуляр к нему от отметки в 7100 об/мин, а затем перпендикуляр к осипараметров вибрации, то получим аварийный порог значений суммы амплитудвиброускорения, взятых по трем гармоникам частоты перекатывания тел качения понаружному кольцу подшипника, равный 9,2 мм/с2, при установленной изготовителеммаксимально-допустимой скорости вращения ротора компрессора высокого давления,равной 7100 об/мин.С целью определения закономерности развития дефекта необходимо проследить,как изменялись амплитуды виброускорения гармонических составляющих частотыперекатывания тел качения по наружному и их суммарная составляющая, взятые наспектре сигнала, на схожих режимах эксплуатации при одинаковых частотах вращенияротора компрессора высокого давления, равных 6460 оборотов, при увеличениинаработки с учетом коэффициента передачи.
Проводя графическое прогнозирование пополученной графической зависимости параметров вибрации от наработки, получимостаточный ресурс газотурбинного двигателя по переднему подшипнику роторавысокого давления 52 700 часов (рис.11).Рис. 11. Графическое прогнозирование остаточного ресурса подшипника качения поизменению суммы амплитуд виброускорения по трем гармоникам в зависимости отнаработки.С учетом полученных в результате экспериментов уравнений получим системуиз шести закономерностей для определения технического состояния и прогнозирования20остаточного ресурса газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата полимитирующему его эксплуатацию подшипниковому узлу:1) А1+А2+А3=0,0038e0,001n;2) А1+А2+А3=5,4377e(1E-05)t;3а) А1+А2+А3=2,81e33,379Кеа при Кеа до 0,02 мм;3б) А1+А2+А3=2,1513e57,462Кеа при Кеа более 0,02 мм;4) К=4,5114e-29,05Кеа;5) U=0,0002e120,83Кеа;6) Lh=822999e-261,11Кеа (5)В результате исследования было выявлено, как изменяются коэффициенты,входящие в экспоненциальную зависимость, в зависимости от наработки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
