RU2729592C1 - Method of determining axial force acting on turbomachine rotor during its operation - Google Patents

Method of determining axial force acting on turbomachine rotor during its operation Download PDF

Info

Publication number
RU2729592C1
RU2729592C1 RU2019136300A RU2019136300A RU2729592C1 RU 2729592 C1 RU2729592 C1 RU 2729592C1 RU 2019136300 A RU2019136300 A RU 2019136300A RU 2019136300 A RU2019136300 A RU 2019136300A RU 2729592 C1 RU2729592 C1 RU 2729592C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
strain gauges
axial force
turbomachine
during
Prior art date
Application number
RU2019136300A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Михайлович Гусенко
Андрей Владимирович Стародумов
Антон Герольдович Терешко
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
Priority to RU2019136300A priority Critical patent/RU2729592C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729592C1 publication Critical patent/RU2729592C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/32Arrangement, mounting, or driving, of auxiliaries
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B1/00Devices for securing together, or preventing relative movement between, constructional elements or machine parts
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

FIELD: test technology.SUBSTANCE: invention relates to field tests in operating conditions of turbomachine. Method of determining axial force acting on turbomachine rotor during its operation includes installation of strain gauges on elements of rotor support, their calibration, removal of signal from strain gauges, its recording and processing. At least two strain gauges are used, which are installed equidistant from each other in circumferential direction in at least one point, sensitive to occurrence of concentration of stresses from axial force and less subject to deformations from radial load from rotor on support elements, which are pre-determined before installation of strain gauges. Turbomachine is launched at test bench or in operating conditions with provision of its operation at required modes, wherein recording of signals from strain gauges is carried out during the entire start-up, and during processing of signals from strain gauges, influence of radial component of force from the rotor is excluded. Further, the processed signals are recalculated to the value of axial force from the rotor and a graph is plotted for variation of axial force from the rotor as to the time of starting the turbomachine during its operation. Rotor support is made with resilient element in form of bushing with longitudinal slots along its circumference, and strain gauges are installed on beams formed by slots. Strain gauges are installed on resilient element beams on side of slot. Installations of strain gauges are determined by finite element simulation. Elements of the rotor support are pre-processed only to provide output of wires from strain gauges and to provide quality and shape requirements of surface of support elements in places of strain gauges installation.EFFECT: determination of axial force acting on turbomachine rotor during its operation without significant completion of rotor support elements.5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области натурных испытаний в условиях работающей турбомашины, преимущественно авиационных газотурбинных двигателей, а именно, измерению осевой силы с ротора при стендовых испытаниях или в условиях эксплуатации.The invention relates to the field of full-scale tests in a working turbomachine, mainly aircraft gas turbine engines, namely, the measurement of axial force from the rotor during bench tests or under operating conditions.

Общеизвестно, что задача определения осевой силы с ротора актуальна и востребована на стадии опытной доводки при проектировании турбомашины. Экспериментальное подтверждение правильности предварительных расчетов позволяет уточнить газодинамические расчеты проточной части со стороны ротора, гидравлические расчеты пневмосхемы вокруг ротора, изменение осевых зазоров между статорными и роторными лопатками в процессе работы турбомашины и тд. Обычно экспериментальное определение осевой силы с ротора турбомашины требует изготовления специальной для этих целей опоры или существенной доработки элементов существующей опоры.It is well known that the task of determining the axial force from the rotor is relevant and in demand at the stage of experimental refinement in the design of a turbomachine. Experimental confirmation of the correctness of preliminary calculations makes it possible to clarify the gas-dynamic calculations of the flow path from the rotor side, hydraulic calculations of the pneumatic circuit around the rotor, changes in the axial clearances between the stator and rotor blades during the operation of the turbomachine, etc. Usually, the experimental determination of the axial force from the rotor of a turbomachine requires the manufacture of a support special for this purpose or a significant modification of the elements of the existing support.

Известен способ определения осевой силы, действующей на ротор турбомашины в процессе ее работы, включающий установку тензодатчиков на элементы опоры ротора, их градуировку, снятие сигнала с тензодатчиков, его запись и обработку (патент RU 2673503 С1, 27.11.2018 - прототип).There is a known method for determining the axial force acting on the rotor of a turbomachine during its operation, including the installation of strain gauges on the elements of the rotor support, their calibration, removal of the signal from the strain gauges, recording and processing (patent RU 2673503 C1, 11/27/2018 - prototype).

Недостатками известного способа является необходимость существенной доработки элементов опоры ротора для возможности замера осевой силы с последнего, а именно, доработка неподвижного кольца подшипника качения для реализации наклонных к оси вращения подшипника участков наружной посадочной поверхности, что увеличивает затраты на обеспечение требуемых испытаний турбомашины и может влиять на снижение ресурса подшипника в условиях стендовых испытаний и эксплуатации.The disadvantages of the known method is the need for significant refinement of the rotor support elements for the possibility of measuring the axial force from the latter, namely, the refinement of the fixed ring of the rolling bearing for the implementation of sections of the outer seating surface inclined to the axis of rotation of the bearing, which increases the cost of ensuring the required tests of the turbomachine and can affect reduction of bearing life under conditions of bench tests and operation.

Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленного изобретения, является устранение недостатков известного способа за счет расположения тензометрических датчиков в наиболее чувствительных к воздействию осевой силы и в менее чувствительных к воздействию радиальной силы с ротора местах на элементах его опоры без их существенной доработки, что позволяет использовать в дальнейшем опору ротора для проведения других испытаний и при дальнейшей эксплуатации без дополнительных затрат в обеспечение проведения испытаний по замеру осевой силы с ротора, с сохранением требуемой точности и информативности получения результата этих испытаний и без снижения ресурса элементов опоры ротора и турбомашины в целом.The technical result achieved with the use of the claimed invention is to eliminate the disadvantages of the known method due to the location of the strain gauges in the most sensitive to the action of axial force and in the places less sensitive to the effect of radial force from the rotor on the elements of its support without their significant modification, which makes it possible to use further support of the rotor for carrying out other tests and during further operation without additional costs to ensure testing by measuring the axial force from the rotor, while maintaining the required accuracy and information content of obtaining the result of these tests and without reducing the resource of the elements of the rotor support and the turbomachine as a whole.

Указанный технический результат достигается тем, что согласно заявленному способу требуется установить тензодатчики на элементы опоры ротора, осуществить их градуировку, снятие сигнала с тензодатчиков, его запись и обработку, при этом используют минимум по два тензодатчика, которые устанавливают равноудаленно друг от друга в окружном направлении в по крайней мере одно место, чувствительное к возникновению концентрации напряжений от осевой силы и менее подверженное деформациям от радиальной нагрузки с ротора на элементах опоры, которые предварительно определяют до установки тензодатчиков, затем проводят запуск турбомашины на стенде или в условиях эксплуатации с обеспечением ее работы на требуемых режимах, причем запись сигналов с тензодатчиков осуществляют в течение всего запуска, а в процессе обработки сигналов с тензодатчиков исключают влияние на сигналы радиальной составляющей силы с ротора, далее обработанные сигналы пересчитывают в значение осевой силы с ротора и строят график изменения осевой силы с ротора по времени запуска турбомашины в процессе ее работы. Кроме того, опору ротора выполняют с упругим элементом в виде втулки с продольными прорезями по ее окружности, а тензодатчики устанавливают на балочки, образованные прорезями. Кроме того, тензодатчики устанавливают на балочки упругого элемента со стороны прорези. Кроме того, места установки тензодатчиков определяют при помощи расчета методом конечноэлементного моделирования. Кроме того, предварительно дорабатывают элементы опоры ротора только для обеспечения вывода проводов от тензодатчиков и для обеспечения требований к качеству и форме поверхности элементов опоры в местах установки тензодатчиков.The specified technical result is achieved by the fact that according to the claimed method, it is required to install strain gauges on the elements of the rotor support, to calibrate them, remove the signal from the strain gauges, record and process it, while using at least two strain gauges, which are installed equidistant from each other in the circumferential direction in at least one place sensitive to the occurrence of stress concentration from axial force and less susceptible to deformations from radial load from the rotor on the support elements, which are pre-determined before installing the load cells, then the turbomachine is started on the bench or under operating conditions, ensuring its operation at the required modes, and the signals from the load cells are recorded during the entire start-up, and in the process of processing signals from the load cells, the influence on the signals of the radial component of the force from the rotor is excluded, then the processed signals are recalculated into the value of the axial force from the rotor and a graph of the measurement the reduction of the axial force from the rotor according to the time of starting the turbomachine during its operation. In addition, the rotor support is made with an elastic element in the form of a sleeve with longitudinal slots along its circumference, and the strain gauges are installed on the beams formed by the slots. In addition, the strain gauges are installed on the beams of the elastic element from the side of the slot. In addition, the locations of the strain gauges are determined using finite element simulation. In addition, the elements of the rotor support are preliminarily modified only to ensure the output of wires from the strain gauges and to meet the requirements for the quality and shape of the surface of the support elements in the places where the strain gauges are installed.

Использование минимум по два тензодатчика в каждом месте их установки позволяет осуществлять в данных местах дублирование замеров, что повышает гарантию получения результата испытаний, что позволяет снизить вероятность повторных испытаний в случае выхода одного из тендатчиков из строя до или в процессе испытаний, что снижает затраты на испытания в целом.The use of at least two strain gauges in each place of their installation allows duplicating measurements in these places, which increases the guarantee of obtaining a test result, which makes it possible to reduce the likelihood of repeated tests in case of failure of one of the tenderers before or during testing, which reduces the cost of testing generally.

Равноудаленная установка тензодатчиков друг от друга в окружном направлении в по крайней мере одно место, чувствительное к возникновению концентрации напряжений от осевой силы и менее подверженное деформациям от радиальной нагрузки с ротора на элементах опоры позволяет получать информацию по окружной неравномерности показаний датчиков в каждом месте их установки с доминирующей составляющей от осевой силы в спектре сигнала каждого тензодатчика, что помогает минимизировать влияние на показания тензодатчиков радиальной составляющей нагрузки с ротора турбомашины с доминированием осевой составляющей нагрузки в спектре сигнала каждого тензодатчика, что обеспечивает требуемую точность результатов испытаний, не требует проведения дополнительных техлологических операций при подготовке деталей к проведению испытаний, влияющих на ресурс деталей опоры ротора, что позволяет применять данную материальную часть для проведения других испытаний турбомашины или в эксплуатации, что снижает затраты в обеспечение проведения испытаний, с сохранением требуемой точности получения результата испытаний без снижения ресурса элементов опоры ротора и турбомашины в целом.Equidistant installation of strain gauges from each other in the circumferential direction in at least one place that is sensitive to the occurrence of stress concentration from axial force and is less susceptible to deformations from radial load from the rotor on the support elements makes it possible to obtain information on the circumferential unevenness of the readings of the sensors in each place of their installation with the dominant component of the axial force in the signal spectrum of each strain gauge, which helps to minimize the effect on the readings of the strain gauges of the radial component of the load from the rotor of the turbomachine with the dominance of the axial component of the load in the signal spectrum of each strain gauge, which ensures the required accuracy of test results, does not require additional technological operations during preparation parts for testing that affect the life of the rotor support parts, which allows the use of this material part for other tests of the turbomachine or in operation, which reduces the cost of baking the tests, while maintaining the required accuracy of obtaining the test result without reducing the resource of the elements of the rotor support and the turbomachine as a whole.

Предварительное определение мест, чувствительных к возникновению концентрации напряжений от осевой силы и менее подверженное деформациям от радиальной нагрузки с ротора на элементах опоры, позволяет более правильно установить на элементы опоры тензодатчики с точки зрения замера осевой силы с ротора турбомашины, что позволяет обеспечить требуемую точность получения результата испытаний без снижения ресурса элементов опоры ротора и турбомашины в целом.Preliminary determination of places that are sensitive to the occurrence of stress concentration from the axial force and are less susceptible to deformations from the radial load from the rotor on the support elements makes it possible to more correctly install strain gauges on the support elements in terms of measuring the axial force from the rotor of the turbomachine, which makes it possible to ensure the required accuracy of obtaining the result tests without reducing the resource of the elements of the rotor support and the turbomachine as a whole.

Запись сигналов с тензодатчиков в течение запуска и работы турбомашины на требуемых режимах при стендовых испытаниях или в условиях эксплуатации позволяет получить максимально точное представление об изменении осевой силы с ротора, в том числе и на переходных режимах работы, что обеспечивает требуемую точность получения результата испытаний в целом.Recording signals from strain gauges during start-up and operation of the turbomachine at the required modes during bench tests or in operation allows you to get the most accurate idea of the change in axial force from the rotor, including in transient modes of operation, which ensures the required accuracy of obtaining the test result as a whole ...

Исключение влияние на сигналы с тензодатчиков радиальной составляющей силы с ротора обеспечивает требуемую точность получения результата испытаний по определению осевой силы с ротора в целом.The elimination of the influence of the radial component of the force from the rotor on the signals from the load cells ensures the required accuracy of obtaining the test result for determining the axial force from the rotor as a whole.

Представление результатов испытаний после соответствующей обработки в виде графика изменения осевой силы с ротора по времени запуска турбомашины обеспечивает требуемую информативность результата испытаний в целом.The presentation of the test results after appropriate processing in the form of a graph of the change in the axial force from the rotor in relation to the time of starting the turbomachine provides the required information content of the test result as a whole.

Выполнение опоры ротора с упругим элементом в виде втулки с продольными прорезями по ее окружности является частным случаем реализации опор, и установка тензодатчиков на балочки, образованные прорезями, обусловлено тем, что последние являются чувствительным элементом к возникновению концентрации напряжений от воздействия осевой силы с ротора, что обеспечивает требуемую точность получения результата испытаний в целом.The implementation of the rotor support with an elastic element in the form of a sleeve with longitudinal slots along its circumference is a special case of the implementation of supports, and the installation of strain gauges on the beams formed by the slots is due to the fact that the latter are a sensitive element to the occurrence of stress concentration from the action of axial force from the rotor, which provides the required accuracy of obtaining the test result as a whole.

Установка тензодатчиков в прорези на балочках упругого элемента обеспечивает требуемую точность проведения испытаний по причине того, что при выполнении прорезей режущий инструмент к втулке подводится в радиальном направлении с последующим его перемещением вдоль втулки. В результате образуются плоские поверхности на образованных между прорезей балочках, которые ориентированы близко к радиальному направлению относительно втулки. То есть эти поверхности в меньшей степени подвержены возникновению на них концентрации напряжений от воздействия радиальных нагрузок с ротора турбомашины, что снижает влияние на показания тензодатчиков радиальной составляющей нагрузки с ротора турбомашины с доминированием осевой составляющей нагрузки в спектре сигнала каждого тензодатчика, что обеспечивает требуемую точность результатам испытаний в целом.The installation of strain gauges in the slots on the beams of the elastic element provides the required accuracy of testing due to the fact that when making the slots, the cutting tool is brought to the sleeve in the radial direction, followed by its movement along the sleeve. As a result, flat surfaces are formed on the beams formed between the slots, which are oriented close to the radial direction relative to the sleeve. That is, these surfaces are less susceptible to the occurrence of stress concentrations on them from the effect of radial loads from the rotor of the turbomachine, which reduces the effect on the readings of the load cells of the radial component of the load from the rotor of the turbomachine with the dominance of the axial component of the load in the signal spectrum of each strain gauge, which ensures the required accuracy of the test results generally.

Определение мест установки тензодатчиков при помощи расчета методом конечноэлементного моделирования позволяет не применять более дорогие экспериментальные способы, что снижает затраты на подготовку данных испытаний в целом.Determination of strain gauge installation locations using finite element simulation allows avoiding the use of more expensive experimental methods, which reduces the cost of preparing test data as a whole.

Предварительная доработка элементов опоры ротора только для обеспечения вывода проводов от тензодатчиков и для обеспечения требований к качеству и форме поверхности элементов опоры в местах установки тензодатчиков позволяет не применять дополнительных элементов в опоре для обеспечения проведения испытаний с требуемой точностью, что снижает затраты на проведение испытаний и обеспечивает получение требуемой точности результатов испытаний в целом.Preliminary refinement of the rotor support elements only to ensure the output of wires from the strain gauges and to meet the requirements for the quality and shape of the surface of the support elements in the places where the strain gauges are installed allows not to use additional elements in the support to ensure testing with the required accuracy, which reduces the cost of testing and ensures obtaining the required accuracy of test results in general.

На фиг. 1 представлена схема установки тензометрических датчиков в диаметральных плоскостях в характерных сечениях на элементах опоры, в том числе и на втулке с продольными прорезями. Пример установки тензометрических датчиков на втулку с продольными прорезями представлен на фиг. 2.FIG. 1 shows a diagram of the installation of strain gauges in diametrical planes in characteristic sections on support elements, including on a sleeve with longitudinal slots. An example of the installation of strain gauges on a sleeve with longitudinal slots is shown in Fig. 2.

В частном случае реализации предлагаемый способ измерения осевой силы с ротора компрессора высокого давления авиационного газотурбинного двигателя в процессе стендовых испытаний или в эксплуатации реализуется следующим образом. При помощи метода конечных элементов моделируются элементы опоры ротора и исследуются на предмет возникновения в них концентраций напряжений от действия осевой силы с ротора. При этом также рассматривается влияние в этих местах на напряжения радиальной силы с ротора. Выбираются места по принципу большего влияния осевой составляющей и меньшего влияния радиальной составляющей силы с ротора. В представленном случае выбраны три характерных диаметральных сечениях 1, представленных на фиг. 1, на таких элементах опоры ротора, как корпус опоры 2 ротора и втулка 3 с продольными прорезями 4, образующими балочки 5. В данном случае в каждом поясе устанавливается по восемь тензодатчиков 6, ориентированных вдоль оси турбомашины, то есть в направлении больших деформаций, возникающих от действия осевой силы с ротора. При этом два пояса тензодатчиков 6 устанавливают на балочки 5 втулки 3 с продольными прорезями 4, так как в них по разному сказывается влияние действия радиальной силы с ротора турбомашины. Вывод проводов от тензодатчиков 6 наружу осуществляется через существующие отверстия в корпусе опоры 2 ротора, а далее через полые стойки наружного корпуса 7. В некоторых случаях выполняют отверстия малого диаметра в элементах опоры ротора, достаточного для вывода через данные отверстия проводов от тензодатчиков 6. Места выполнения данных отверстий выбираются таким образом, чтобы их наличие не снижало ресурс элементов опоры. При необходимости после испытаний турбомашины, данные отверстия могут быть устранены методами существующей ремонтной технологии. Поверхность мест под устанозку тензодатчиков 6 может подвергаться специальной подготовке согласно рекомендациям инструкции по установке конкретного типа тензодатчиков 6, например, зачищаются и обезжириваются перед их установкой. Тензодатчики 6 фиксируются, например, при помощи клеевого соединения. Далее проводят градуировку тензодатчиков 6 от имитации действия осевой и радиальной сил с ротора в лабораторных условиях на отдельном узле наружного корпуса 7 в сборе с элементами опоры ротора. Далее осуществляют сборку и запуск турбомашины на стенде или в условиях эксплуатации. При этом осуществляют запись показаний с тензодатчиков 6 в течение всего времени работы турбомашины на требуемых режимах и при требуемых условиях. При обработке полученной информации используют данные по предварительной градуировке тензодатчиков 6, в том числе и для исключения влияния радиальной силы на их показания, а также учитывают условия работы турбомашины, например такие, как температура элементов опоры ротора в работе. После этого пересчитывают показания «живого» сигнала с тензодатчиков 6 в значения осевой силы с ротора и строят график зависимости данного значения по времени работы турбомашины, что дает однозначную привязку значения осевой силы к режиму и условиям работы турбомашины.In a particular case of implementation, the proposed method for measuring the axial force from the rotor of a high-pressure compressor of an aircraft gas turbine engine during bench tests or in operation is implemented as follows. Using the finite element method, the elements of the rotor support are modeled and examined for the occurrence of stress concentrations in them from the action of the axial force from the rotor. In this case, the influence in these places on the stresses of the radial force from the rotor is also considered. Places are selected on the principle of greater influence of the axial component and less influence of the radial component of the force from the rotor. In the presented case, three typical diametrical sections 1, shown in Fig. 1, on such elements of the rotor support as the housing of the rotor support 2 and the bushing 3 with longitudinal slots 4 forming beams 5. In this case, eight strain gauges 6 are installed in each belt, oriented along the axis of the turbomachine, that is, in the direction of large deformations arising from the action of axial force from the rotor. In this case, two belts of strain gauges 6 are installed on the beams 5 of the sleeve 3 with longitudinal slots 4, since the influence of the action of the radial force from the rotor of the turbomachine affects them differently. The output of the wires from the strain gauges 6 to the outside is carried out through the existing holes in the housing of the rotor support 2, and then through the hollow posts of the outer casing 7. In some cases, holes of small diameter are made in the elements of the rotor support, sufficient for the output of wires from the strain gauges 6 through these holes. of these holes are selected in such a way that their presence does not reduce the resource of the support elements. If necessary, after testing the turbomachine, these holes can be eliminated using the existing repair technology. The surface of the places for the installation of load cells 6 can undergo special preparation according to the recommendations of the instructions for installing a specific type of load cells 6, for example, they are cleaned and degreased before their installation. Load cells 6 are fixed, for example, using an adhesive bond. Next, the strain gauges 6 are calibrated against imitation of the action of axial and radial forces from the rotor in laboratory conditions on a separate unit of the outer housing 7 assembled with elements of the rotor support. Next, the turbomachine is assembled and launched at the stand or in operating conditions. At the same time, readings from the strain gauges 6 are recorded during the entire operation time of the turbomachine at the required modes and under the required conditions. When processing the information obtained, data on the preliminary calibration of the strain gauges 6 is used, including to eliminate the influence of the radial force on their readings, and also take into account the operating conditions of the turbomachine, for example, such as the temperature of the rotor support elements in operation. After that, the readings of the "live" signal from the strain gauges 6 are recalculated into the values of the axial force from the rotor, and a graph of the dependence of this value on the operating time of the turbomachine is plotted, which gives an unambiguous binding of the value of the axial force to the mode and operating conditions of the turbomachine.

Заявленный способ за счет предварительного исследования современными численными методами мест расположения тензодатчиков 6 сводит к минимуму подготовительные работы в обеспечение испытаний по определению осевой силы с ротора турбомашины и не требует проектирования и изготовления дополнительной материальной части и доработки существующей материальной части, что позволяет использовать в дальнейшем опору ротора для проведения других испытаний и/или при дальнейшей эксплуатации без дополнительных затрат в обеспечение проведения данных испытаний с сохранением требуемой точности и информативности получения результата и без снижения ресурса элементов опоры ротора и турбомашины в целом.The claimed method, due to a preliminary study by modern numerical methods of the locations of the strain gauges 6, minimizes preparatory work to ensure tests to determine the axial force from the rotor of the turbomachine and does not require the design and manufacture of additional material and revision of the existing material, which allows the use of the rotor support in the future for carrying out other tests and / or during further operation without additional costs to ensure the conduct of these tests while maintaining the required accuracy and information content of obtaining the result and without reducing the resource of the elements of the rotor support and the turbomachine as a whole.

Claims (5)

1. Способ определения осевой силы, действующей на ротор турбомашины в процессе ее работы, включающий установку тензодатчиков на элементы опоры ротора, их градуировку, снятие сигнала с тензодатчиков, его запись и обработку, отличающийся тем, что используют минимум по два тензодатчика, которые устанавливают равноудаленно друг от друга в окружном направлении в по крайней мере одно место, чувствительное к возникновению концентрации напряжений от осевой силы и менее подверженное деформациям от радиальной нагрузки с ротора на элементах опоры, которые предварительно определяют до установки тензодатчиков, затем проводят запуск турбомашины на стенде или в условиях эксплуатации с обеспечением ее работы на требуемых режимах, причем запись сигналов с тензодатчиков осуществляют в течение всего запуска, а в процессе обработки сигналов с тензодатчиков исключают влияние на сигналы радиальной составляющей силы с ротора, далее обработанные сигналы пересчитывают в значение осевой силы с ротора и строят график изменения осевой силы с ротора по времени запуска турбомашины в процессе ее работы.1. A method for determining the axial force acting on the rotor of a turbomachine during its operation, including the installation of strain gauges on the elements of the rotor support, their calibration, removal of the signal from the strain gauges, its recording and processing, characterized in that at least two strain gauges are used, which are installed equidistantly from each other in the circumferential direction to at least one place sensitive to the occurrence of stress concentration from the axial force and less subject to deformations from the radial load from the rotor on the support elements, which are pre-determined before installing the strain gauges, then the turbomachine is started on the bench or under conditions operation ensuring its operation in the required modes, and the signals from the load cells are recorded during the entire start-up, and during the processing of signals from the load cells, the influence on the signals of the radial component of the force from the rotor is excluded, then the processed signals are recalculated into the value of the axial force from the rotor and plotted The graph of the change in the axial force from the rotor according to the time of starting the turbomachine during its operation. 2. Способ определения осевой силы, действующей на ротор турбомашины в процессе ее работы, по п. 1, отличающийся тем, что опору ротора выполняют с упругим элементом в виде втулки с продольными прорезями по ее окружности, а тензодатчики устанавливают на балочки, образованные прорезями.2. The method for determining the axial force acting on the rotor of a turbomachine during its operation, according to claim 1, characterized in that the rotor support is made with an elastic element in the form of a sleeve with longitudinal slots along its circumference, and the strain gauges are installed on beams formed by the slots. 3. Способ определения осевой силы, действующей на ротор турбомашины в процессе ее работы, по п. 2, отличающийся тем, что тензодатчики устанавливают на балочки упругого элемента со стороны прорези.3. The method for determining the axial force acting on the rotor of a turbomachine during its operation, according to claim 2, characterized in that the strain gauges are installed on the beams of the elastic element from the side of the slot. 4. Способ определения осевой силы, действующей на ротор турбомашины в процессе ее работы, по п. 1, отличающийся тем, что места установки тензодатчиков определяют при помощи расчета методом конечноэлементного моделирования.4. The method for determining the axial force acting on the rotor of a turbomachine in the course of its operation, according to claim 1, characterized in that the installation locations of the strain gauges are determined using a finite element simulation method. 5. Способ определения осевой силы, действующей на ротор турбомашины в процессе ее работы, по п. 1, отличающийся тем, что предварительно дорабатывают элементы опоры ротора только для обеспечения вывода проводов от тензодатчиков и для обеспечения требований к качеству и форме поверхности элементов опоры в местах установки тензодатчиков.5. The method for determining the axial force acting on the rotor of a turbomachine during its operation, according to claim 1, characterized in that the elements of the rotor support are preliminarily modified only to ensure the output of the wires from the strain gauges and to ensure the requirements for the quality and shape of the surface of the support elements in places installation of strain gauges.
RU2019136300A 2019-11-12 2019-11-12 Method of determining axial force acting on turbomachine rotor during its operation RU2729592C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136300A RU2729592C1 (en) 2019-11-12 2019-11-12 Method of determining axial force acting on turbomachine rotor during its operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136300A RU2729592C1 (en) 2019-11-12 2019-11-12 Method of determining axial force acting on turbomachine rotor during its operation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729592C1 true RU2729592C1 (en) 2020-08-11

Family

ID=72086143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019136300A RU2729592C1 (en) 2019-11-12 2019-11-12 Method of determining axial force acting on turbomachine rotor during its operation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729592C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113188704A (en) * 2021-04-30 2021-07-30 中国航发湖南动力机械研究所 Method and device for testing axial force of squirrel-cage elastic support, electronic equipment and medium
CN115544694A (en) * 2022-12-02 2022-12-30 中国航发四川燃气涡轮研究院 Method, device, equipment and medium for evaluating axial force of compressor rotor
RU2820364C1 (en) * 2023-06-06 2024-06-03 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Gas turbine engine drive assembly (versions)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU212594A1 (en) * М. У. Кацнельсон, М. А. Павловской, Б. А. Селиверстов , Ю. П. Стегайлов METHOD OF MEASURING RADIAL FORCES ACTING ON ROLLING BEARING
WO2016183344A1 (en) * 2015-05-13 2016-11-17 Nevis Industries Llc Railcar truck roller bearing adapter pad systems
RU2673503C1 (en) * 2017-12-04 2018-11-27 Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" Method of measuring effort applied to bearing with static and dynamic loading using strain gauges

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU212594A1 (en) * М. У. Кацнельсон, М. А. Павловской, Б. А. Селиверстов , Ю. П. Стегайлов METHOD OF MEASURING RADIAL FORCES ACTING ON ROLLING BEARING
WO2016183344A1 (en) * 2015-05-13 2016-11-17 Nevis Industries Llc Railcar truck roller bearing adapter pad systems
RU2673503C1 (en) * 2017-12-04 2018-11-27 Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" Method of measuring effort applied to bearing with static and dynamic loading using strain gauges

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113188704A (en) * 2021-04-30 2021-07-30 中国航发湖南动力机械研究所 Method and device for testing axial force of squirrel-cage elastic support, electronic equipment and medium
CN113188704B (en) * 2021-04-30 2022-07-22 中国航发湖南动力机械研究所 Method and device for testing axial force of squirrel-cage elastic support, electronic equipment and medium
CN115544694A (en) * 2022-12-02 2022-12-30 中国航发四川燃气涡轮研究院 Method, device, equipment and medium for evaluating axial force of compressor rotor
RU2820364C1 (en) * 2023-06-06 2024-06-03 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Gas turbine engine drive assembly (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12007309B2 (en) Non-contact dynamic strain field measuring method and system for rotating blade
RU2729592C1 (en) Method of determining axial force acting on turbomachine rotor during its operation
CN110397613B (en) Method for measuring gap of compressor with integral structure
WO2015073498A1 (en) Systems and methods for improved accuracy
US8171632B2 (en) Method of manufacturing integrally designed rotor wheels to exhibit an essentially identical natural frequency and mass using chemical etch machining
CN108363850B (en) Method for analyzing vibration environment of sensed part of engine and determining test load
CN108225783B (en) Method and device for balancing fan rotor of aviation turbofan engine
CN112525533A (en) Online detection method for contact angle of ball bearing of aero-engine
WO2014123443A1 (en) Method and device for vibration diagnosis and forecasting sudden engine failure
CN111563340A (en) Rotor blade dynamic stress reconstruction method and system
CN102323058A (en) Device and method for identifying bearing load of turbo generator set based on strain signal of rotating shaft
Kielb et al. Experimental study of aerodynamic and structural damping in a full-scale rotating turbine
CN115539146A (en) Integrated squirrel cage elastic support and axial force measuring method
CN112763103B (en) Non-contact dynamic stress calibration method for rotor blade
RU2673503C1 (en) Method of measuring effort applied to bearing with static and dynamic loading using strain gauges
CN112502860B (en) Liquid rocket engine frequency characteristic measuring method
Anthony et al. Modifications and upgrades to the AFRL Turbine Research Facility
CN111473859B (en) Method for formulating vibration limiting value of complete machine
US11243158B2 (en) Determining presence of internal corrosion within a rotor blade by measuring magnetic characteristic(s)
KR102049510B1 (en) Method for verifying dynamometer using module-type propeller test equipment
RU2690231C1 (en) Method of diagnostics of state of gas-dynamic support of float gyro rotor
CN113532776A (en) Generator shaft tile pillow insulating pad failure diagnosis method and system
RU2648284C2 (en) Method of measuring radial gap between the ends of impeller blades and gas-turbine engine stator
Simmons et al. Effects of stator flow distortion on rotating blade endurance: Part 2—Stress analysis and failure criteria
RU2624089C1 (en) Method of determining the operating modes of the gas turbine engine, meaning the minimum values of the axial power, acting on the radial-steering bearing