RU2714535C1 - Method of vibration testing of large-size parts of a turbomachine - Google Patents
Method of vibration testing of large-size parts of a turbomachine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714535C1 RU2714535C1 RU2019121021A RU2019121021A RU2714535C1 RU 2714535 C1 RU2714535 C1 RU 2714535C1 RU 2019121021 A RU2019121021 A RU 2019121021A RU 2019121021 A RU2019121021 A RU 2019121021A RU 2714535 C1 RU2714535 C1 RU 2714535C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- vibration
- frequency
- blade
- monowheel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашин и может быть использовано при испытаниях на воздействие вибраций на лопатки моноколеса компрессора для определения предела усталостной выносливости.The invention relates to the field of turbomachinery, and in particular to methods of vibration testing of large-sized parts of turbomachines and can be used in tests on the effect of vibration on the compressor monowheel vanes to determine the fatigue endurance limit.
Известен способ вибрационных испытаний лопаток турбомашины, при котором осуществляют подготовку лопаток и установку вибровозбудителей, регулируют частоту собственных колебаний лопаток до их совпадения с частотой вибровозбудителей таким образом, чтобы максимальные динамические напряжения в лопатках были близки к предельным, воздействуют на лопатки вибрацией с резонансной частотой и регистрируют в процессе испытаний характеристики параметров процесса (US 6422813, 2002).There is a method of vibration testing of turbomachine blades, in which the blades are prepared and the vibration exciters are installed, the frequency of the natural vibrations of the blades is adjusted to match the frequency of the vibration exciters so that the maximum dynamic stresses in the blades are close to the limit, they affect the blades with vibration with a resonant frequency and register in the process of testing the characteristics of the process parameters (US 6422813, 2002).
В известном техническом решении в качестве вибровозбудителей используют множество электромагнитов, расположенных рядом с лопатками турбомашины и предназначенных для генерирования вихревых токов в лопатках и создания сил, сравнимых с силами, действующими на лопатки при работающей турбомашине. При этом регулирование частоты колебаний лопаток осуществляют при помощи перемещения магнитов относительно вращающихся лопаток.In the known technical solution, many electromagnets are used as vibration exciters located next to the blades of the turbomachine and designed to generate eddy currents in the blades and create forces comparable to the forces acting on the blades when the turbomachine is operating. In this case, the frequency of oscillation of the blades is controlled by moving the magnets relative to the rotating blades.
Таким образом, существенным недостатком известного технического решения является сложность его реализации.Thus, a significant drawback of the known technical solution is the complexity of its implementation.
Известен способ вибрационных испытаний лопаток турбомашины, при котором осуществляют установку лопаток на столе вибростенда, нагружают лопатки по выбранной схеме колебаний и регистрируют в процессе испытаний характеристики параметров процесса (Школьник Л.М., «Методика усталостных испытаний», М., Металлургия, 1978 г.).A known method of vibration testing of the blades of a turbomachine, in which the blades are installed on the table of the vibration bench, the blades are loaded according to the selected oscillation pattern and the process parameters are recorded during the tests (Shkolnik L.M., “Fatigue Test Method”, M., Metallurgy, 1978 .).
Реализация известного технического решения позволяет сделать вывод о том, что лопатки нагружены одинаково при условии совпадения характеристик параметров процесса, в качестве которых определяют амплитуду перемещений выбранной точки лопатки, амплитуду виброскорости, или амплитуду виброускорения стола вибростенда.The implementation of the known technical solution allows us to conclude that the blades are loaded the same, provided that the characteristics of the process parameters coincide, which determine the amplitude of the selected point of the blade, the amplitude of the vibration velocity, or the amplitude of the vibration acceleration of the table of the vibration bench.
Известен способ вибрационных испытаний элементов конструкций, при котором закрепляют одинаковые элементы конструкции на столе вибростенда, осуществляют нагружение их выбранной формой колебаний с максимальными амплитудами перемещения выбранной точки элемента и определяют наибольшую амплитуду колебания каждого испытуемого элемента (RU 2439522, 2012).There is a method of vibration testing of structural elements, in which the same structural elements are fixed on the table of the vibrating stand, they are loaded with the selected vibration form with maximum amplitudes of movement of the selected point of the element and the largest vibration amplitude of each tested element is determined (RU 2439522, 2012).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины, включающий подготовку и установку на вибростенд крупногабаритной детали, выполненной в виде моноколеса компрессора, подготовку осуществляют путем размещения на лопатках моноколеса грузов различной массы для изменения резонансной частоты колебаний каждой лопатки относительно остальных, регулируют частоту собственных колебаний лопаток моноколеса и возбуждающую частоту вибрации вибростенда до их совпадения таким образом, чтобы максимальные динамические напряжения в лопатках были близки к предельным, воздействуют на лопатки моноколеса вибрацией с резонансной частотой и регистрируют в процессе испытаний характеристики параметров процесса (RU 2629919, 2017).The closest set of essential features to the claimed technical solution is the method of vibration testing of large-sized parts of a turbomachine, including the preparation and installation of a large-sized part made on the vibrostand made in the form of a compressor monowheel, the preparation is carried out by placing cargoes of different weights on the monowheels to change the resonant vibration frequency of each blade relative to the rest, regulate the frequency of natural vibrations of the blades of the unicycle and the exciting h sion frequency vibration shaker until they match so that maximum dynamic stresses in the blades were close to the limit, affect blisks blade vibration with the resonance frequency and recorded during the testing process characteristics of process parameters (RU 2629919, 2017).
В известном техническом решении максимальные динамические напряжения реализуют в одной лопатке моноколеса. При этом в случае разрушения лопатки повторяют воздействие вибрацией таким образом, чтобы в очередной лопатке реализовались меньшие максимальные динамические напряжения. Для подтверждения полученного значения предела усталостной выносливости последовательно повторяют испытания для нескольких лопаток моноколеса.In a known technical solution, the maximum dynamic stresses are realized in one blade of a unicycle. In this case, in case of destruction of the blade, the action is repeated by vibration so that lower maximum dynamic stresses are realized in the next blade. To confirm the obtained value of the fatigue endurance limit, the tests for several vanes of the monowheel are successively repeated.
Таким образом, существенным недостатком известных технических решений является высокая трудоемкость, обусловленная необходимостью последовательного испытания всех лопаток или элементов конструкции до момента возникновения в них максимальных динамических напряжений, близких к предельным.Thus, a significant drawback of the known technical solutions is the high complexity, due to the need for consistent testing of all blades or structural elements until the occurrence of maximum dynamic stresses close to ultimate.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в разработке способа вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины, обеспечивающего снижение трудоемкости испытаний.The technical problem, the solution of which is provided by the implementation of the claimed invention, is to develop a method for vibration testing of large parts of a turbomachine, which reduces the complexity of the tests.
Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в повышении точности результатов испытаний за счет исключения взаимного влияния задаваемых частот синусоидальных сигналов при формировании полосы частот.The technical result achieved by the implementation of the present invention is to improve the accuracy of the test results by eliminating the mutual influence of the set frequencies of the sinusoidal signals during the formation of the frequency band.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что при осуществлении способа вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины, включающего подготовку и установку на вибростенд крупногабаритной детали, выполненной в виде моноколеса компрессора, подготовку осуществляют путем размещения на лопатках моноколеса грузов различной массы для изменения резонансной частоты колебаний каждой лопатки относительно остальных, регулируют частоту собственных колебаний лопаток моноколеса и возбуждающую частоту вибрации вибростенда до их совпадения таким образом, чтобы максимальные динамические напряжения в лопатках были близки к предельным, воздействуют на лопатки моноколеса вибрацией с резонансной частотой и регистрируют в процессе испытаний характеристики параметров процесса, согласно предлагаемому изобретению для каждой лопатки моноколеса при помощи соответствующего генератора задают собственную частоту и амплитуду синусоидального сигнала, подают сигналы, соответствующие каждой лопатке, в коммутирующее устройство, при помощи которого формируют полосу частот с дискретным спектром колебаний лопаток с разницей между предыдущим и последующим значениями задаваемых частот колебаний, превышающей 10%, при этом воздействие на лопатки осуществляют одновременно.The claimed technical result is achieved due to the fact that when implementing the method of vibration testing of large-sized parts of a turbomachine, including the preparation and installation of a large-sized part made in the form of a compressor monowheel on a vibrostand, the preparation is carried out by placing loads of different masses on the blades of the monowheel to change the resonant frequency of oscillations of each blade relative to the rest, regulate the frequency of natural vibrations of the blades of the unicycle and the exciting frequency of vibration rostenda until they coincide in such a way that the maximum dynamic stresses in the blades are close to limiting, they affect the unicycle blades by vibration with a resonant frequency and record during the test process the characteristics of the process parameters, according to the invention for each monowheel blade using the appropriate generator set the natural frequency and the amplitude of the sinusoidal signal, the signals corresponding to each blade are supplied to the switching device, with the help of which I form frequency band with discrete spectra oscillations blades with a difference between the previous and subsequent values defined by the frequency fluctuations, exceeding 10%, while the impact on the blades is carried out simultaneously.
Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, так как только совокупность существенных признаков, характеризующих изобретение, позволяет создать способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины, обеспечивающий снижение трудоемкости испытаний при повышении точности результатов испытаний за счет исключения взаимного влияния задаваемых частот синусоидальных сигналов при формировании полосы частот.These essential features provide a solution to the technical problem with the achievement of the claimed technical result, since only the combination of essential features characterizing the invention allows us to create a method of vibration testing of large-sized parts of a turbomachine, which reduces the complexity of the tests while increasing the accuracy of the test results by eliminating the mutual influence of the set sinusoidal frequencies signals when forming a frequency band.
Настоящий способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины поясняется следующим подробным описанием со ссылкой на фиг.1-3, где:The present method of vibration testing of large parts of a turbomachine is illustrated by the following detailed description with reference to figures 1-3, where:
- на фиг. 1 изображена блок-схема устройства для реализации способа вибрационных испытаний;- in FIG. 1 shows a block diagram of a device for implementing a vibration test method;
- на фиг. 2 изображена схема реализации способа;- in FIG. 2 shows a diagram of the implementation of the method;
- на фиг. 3 изображен процесс реализации способа на вибростенде.- in FIG. 3 shows the process of implementing the method on a vibrating stand.
На фиг. 2-3 приняты следующие обозначения:In FIG. 2-3 adopted the following notation:
1 - стол вибростенда;1 - table vibration shaker;
2 - моноколесо;2 - monowheel;
3 - лопатки моноколеса;3 - blades of a monowheel;
4 - грузы;4 - cargo;
5 - вибродатчики;5 - vibration sensors;
6 - проекция луча лазерного виброметра.6 is a projection of a beam of a laser vibrometer.
Способ реализуется на вибростенде, включающем стол 1 для установки моноколеса 2 с лопатками 3, вибровозбудители, выполненные в виде генераторов синусоидальных сигналов (см. фиг. 1-3). Генераторы соответствуют числу испытуемых лопаток 3 и связаны с коммутирующим устройством, которое в свою очередь связано с усилителем мощности вибростенда. К каждой из испытуемых лопаток 3 подведен вибродатчик 5. Вибродатчики 5 сообщены с регистратором вибросигналов.The method is implemented on a vibration stand including a table 1 for installing a
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины включает подготовку и установку на вибростенд крупногабаритной детали, выполненной в виде моноколеса 2 компрессора. Для определения предела усталостной выносливости лопаток 3 моноколеса 2 турбомашины проводится подготовка моноколеса 2, заключающаяся в размещении на лопатках 3 грузов 4 различной массы, что позволяет изменить резонансную частоту колебаний каждой из лопаток 3 относительно остальных. Подготовленное моноколесо 2 устанавливают на столе 1 вибростенда и к каждой лопатке 3 подводят соответствующий вибродатчик 5, который регистрирует виброперемещения свободно колеблющегося торца соответствующей лопатки 3. С каждого из генераторов индивидуально для соответствующей лопатки 3 задается собственная частота и амплитуда синусоидального сигнала. При этом регулируют частоту собственных колебаний лопаток 3 моноколеса 2 и возбуждающую частоту вибрации вибростенда до их совпадения таким образом, чтобы максимальные динамические напряжения в лопатках 3 были близки к предельным значениям, характерным для материала лопаток 3. Сигналы подают в коммутирующее устройство, при помощи которого формируют полосу частот с дискретным спектром колебаний лопаток 3. При формировании полосы частот выполняется условие, при котором задаваемые частоты синусоидальных сигналов не должны быть слишком близкими друг к другу по значению. Если при одновременном испытании двух соседних лопаток 3 задаваемые частоты ƒ1 и ƒ2 удовлетворяют условиюThe method of vibration testing of large-sized parts of a turbomachine includes the preparation and installation of a large-sized part, made in the form of a
то начинают проявляться биения, которые оказывают влияние как на одну лопатку 3, так и на другую, расположенную рядом, что в свою очередь приводит к снижению точности результатов испытаний.then the beats begin to appear, which affect both one
Экспериментальным путем определено, что для того, чтобы избежать взаимного влияния на амплитуду колебаний возбуждаемых лопаток 3, разница между предыдущим и последующим значениями задаваемых частот колебаний должна превышать 10%. Полоса частот с дискретным спектром колебаний подается в виде единого сигнала на усилитель мощности вибростенда и после усиления сигнала подается на вибростенд. Воздействуют на лопатки 3 моноколеса 2 вибрацией с резонансной частотой, при этом воздействие осуществляют одновременно, причем каждая из лопаток 3 отзывается собственной частотой и амплитудой. В процессе испытаний регистрируют характеристики параметров процесса при помощи вибродатчиков 5, в качестве которых могут быть использованы бесконтактные лазерные виброметры. Фиксируют проекцию 6 луча лазерного виброметра для каждой лопатки 3 моноколеса 2 (см. фиг. 3), полученные данные поступают на регистратор вибросигналов и обрабатываются соответствующим образом.It was experimentally determined that in order to avoid mutual influence on the amplitude of oscillations of the
Таким образом, задание для каждой лопатки моноколеса при помощи соответствующего генератора собственной частоты и амплитуды синусоидального сигнала, подача сигналов, соответствующих каждой лопатке, в коммутирующее устройство и формирование при помощи последнего полосы частот с дискретным спектром колебаний лопаток с разницей между предыдущим и последующим значениями задаваемых частот колебаний, превышающей 10%, и одновременное воздействие на лопатки позволяет решить проблему разработки способа вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины, обеспечивающего снижение трудоемкости испытаний и повышение точности результатов испытаний за счет исключения взаимного влияния задаваемых частот синусоидальных сигналов в процессе формирования полосы частот при одновременном испытании нескольких лопаток моноколеса.Thus, the task for each blade of a monowheel with the help of a corresponding generator of natural frequency and amplitude of a sinusoidal signal, the supply of signals corresponding to each blade to a switching device and the formation of a blade with a discrete spectrum of oscillations of the blades with the difference between the previous and subsequent values of the set frequencies fluctuations in excess of 10%, and the simultaneous impact on the blades allows you to solve the problem of developing a method of vibration testing of large parts of the turbomachine, which reduces the complexity of the tests and improves the accuracy of the test results by eliminating the mutual influence of the set frequencies of the sinusoidal signals during the formation of the frequency band while testing several vanes of the unicycle.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019121021A RU2714535C1 (en) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | Method of vibration testing of large-size parts of a turbomachine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019121021A RU2714535C1 (en) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | Method of vibration testing of large-size parts of a turbomachine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2714535C1 true RU2714535C1 (en) | 2020-02-18 |
Family
ID=69625827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019121021A RU2714535C1 (en) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | Method of vibration testing of large-size parts of a turbomachine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714535C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1354049A1 (en) * | 1986-02-12 | 1987-11-23 | Институт Проблем Машиностроения Ан Усср | Method of testing vanes of centrifugal fan impeller |
US6422813B1 (en) * | 1999-09-03 | 2002-07-23 | Hood Technology Corporation | Apparatus for producing vibration in turbo-machinery blades |
RU2439522C1 (en) * | 2010-06-16 | 2012-01-10 | Олег Тихонович Сидоров | Test method of structural components on vibration bed |
RU2629919C1 (en) * | 2016-10-31 | 2017-09-04 | Публичное Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Пао "Умпо") | Method of vibration tests of turbomashine large-size parts |
-
2019
- 2019-07-05 RU RU2019121021A patent/RU2714535C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1354049A1 (en) * | 1986-02-12 | 1987-11-23 | Институт Проблем Машиностроения Ан Усср | Method of testing vanes of centrifugal fan impeller |
US6422813B1 (en) * | 1999-09-03 | 2002-07-23 | Hood Technology Corporation | Apparatus for producing vibration in turbo-machinery blades |
RU2439522C1 (en) * | 2010-06-16 | 2012-01-10 | Олег Тихонович Сидоров | Test method of structural components on vibration bed |
RU2629919C1 (en) * | 2016-10-31 | 2017-09-04 | Публичное Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Пао "Умпо") | Method of vibration tests of turbomashine large-size parts |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Firrone et al. | An electromagnetic system for the non-contact excitation of bladed disks | |
EP1568848A2 (en) | A method and machine for rotor imbalance determination | |
US8479586B2 (en) | Device for fatigue testing a specimen | |
CN115164862B (en) | Multi-harmonic comprehensive trimming system and method for three-dimensional shell gyro harmonic oscillator | |
CN110849568B (en) | Method for testing fatigue life of structure | |
RU2714535C1 (en) | Method of vibration testing of large-size parts of a turbomachine | |
US9067673B2 (en) | Measurement of the inertial properties of an aircraft movable control surface | |
Matthews et al. | A detailed experimental modal analysis of a clamped circular plate | |
RU2673950C1 (en) | Method for determining forms of vibrations of rotating wheels of turbomachines | |
JP2005037390A (en) | Determination method and device of natural frequency of bearing system equipped with bearing support shaft | |
US20070040005A1 (en) | Vibration stress relief of weldments | |
CN115962904A (en) | Vibration reduction performance experiment system of dynamic vibration absorber of blade disc | |
RU2579300C1 (en) | Method of turbomachinery wheels finishing | |
JP2003098031A (en) | Excitation device | |
RU2629919C1 (en) | Method of vibration tests of turbomashine large-size parts | |
RU2308687C2 (en) | Method of measuring natural vibration of flexible structure | |
JP2004117323A (en) | Vibration testing device and mode analysis method using the same | |
US4350043A (en) | Airfoil vibration test apparatus | |
SU1548679A2 (en) | Method of investigating aerodynamic connection of flat grid blade vibrations in aerodynamic flow | |
Di Maio et al. | A study of mechanical impedance in mechanical test rigs performing endurance testing using electromagnetic shakers | |
CN114076663A (en) | Vibration test device and vibration test method for rotating blade | |
RU2619812C1 (en) | Method of non-destructive testing of hidden defects in technically complex structural element which is not accessible and device for its implementation | |
Firrone et al. | Non contact measurement system with electromagnets for vibration tests on bladed disks | |
Berruti et al. | A test rig for non-contact travelling wave excitation of a bladed disk with underplatform dampers | |
Kotkowski et al. | Diagnostics of turbine blades, based on estimation of frequency response function |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210804 |