Файл: Зальцман М.М. Прочность и колебания элементов конструкций ГТД конспект лекций.pdf

Установим связь между шброскоростыо и виброперэгрузкой. Очевид­ но, скорость центра масс при колебаниях представляет собой пер­ вую производную перемещения

9.3. Контроль вибраций двигателя при доводке и в _ эксплуатации

Уровень вибраций является весьма ванной.характеристикой технического состояния двигателя. Поэтому при доводке новых дви­ гателей вибрации подробно анализируются, а при испытании серий­ ных двигателей и при их эксплуатации на самолетах контролирует­ ся виброперегрузка.

Допустимый коэффициент виброперегрузки задается нормами прочности в зависимости от назначения двигателя, а также от со­

3-4,5, при этом максимальная скорость перемещений не выше 50 мм/сек, а амплитуда колебаний при максимальной виброперегруз­ ке достигает 0,2-0,5 мм.

Величина амплитуды колебаний зависит от условий закрепления двигателя на стенде, от жесткости и массы самого стенда.Поэтому

230 '

фактически замеряется коэффициент виброперегрузки не двигателя, а системы стенд - двигатель. Траектории движения разных точек двигателя в процессе его колебаний различны и зависят от их рас­ стояния от центра масс двигателя, а также от жесткости различных частей корпуса. Для получения стабильных результатов на каждом двигателе фиксируются места установки вибродатчиков и все испы­ тания проводятся только при данном их расположении. Обычно дат­ чики устанавливают на силовых фланцах двигателя, на которых рас­ полагаются узлы его крепленш. к самолету. Вследствие различной жесткости самолетной силовой рамы и стационарного стенда уровни вибраций двигателя, замеренные на стенде и на самолете, будут различными.

Вибрации двигателя на стенде измеряются в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а на самолете - только в плоскости наибольшей вибрации.

Датчик вибрации в зависимости от места его установки вос­ принимает суммарные сложные колебания, состоящие из многих ком­ понент (гармоник) различной интенсивности. Форма сигналов от датчика отображает как интенсивность источников вибрации, так и резонансные свойства детали. Виброграммы позволяют определить частоты, амплитуды смещения, скорость и ускорения, а также углы сдвига фаз отдельных гармоник, входящих в состав сложной вибра­ ции. Таким образом, анализ виброграмм позволяет определить не только коэффициент виброперегрузки, но и источники, причины виб­ раций и степень опасности отдельных гармоник. При отработке но­ вых двигателей вибрографирование производится также в полетных условиях.

Контроль вибрации двигателя на самолете в процессе эксплуа­ тации вводится с целью раннего обнаружения неисправности. Так,на­ пример, резкое увеличение уровня вибрации может произойти толь­ ко вследствие разбалансировки роторов при мгновенном увеличении дисбаланса, вызванном разрушением вращающихся деталей.

На рис.2.2.показана принципиальная схема комплекта аппара­ туры для замера виброперегрузки двигателя на самолете. При виб­ рации двигателя I в обмотке датчика 2 , закрепленного на двига­ теле, индуктируется электродвижущая сила, пропорциональная ско­ рости перемещения. Э.д.с. подается к блоку фильтров 5 , в кото­ ром имеется ламповый узкополосный усилитель, настроенный на ро-

231 •

торный диапазон частот, на котором возможна опасная вибрация двигателя данного типа,, определяемая заранее при заводских ис­ пытаниях. От блока фильтров ток, пропорциональный ускорению

5 Рис.9.2. Принципиальная I схема замера вибропере- м грузки двигателя на са- -г молете: /- двигатель;

Z - датчик;з - блок филь­ тров;'!' - стрелочный ин­ дикатор; 5 - сигнальная лампа

(или скорости), поступает на регистрирующий прибор k , шкала ко­ торого отградуирована в единицах виброускорения (или в единицах виброскорости). Блок фильтров может иметь несколько каналов и обслуживать одновременно несколько двигателей. При превышении предельно допустимой виброперегрузки загорается сигнальная лам­ па , а стрелка регистрирующего прибора заходит за черту указа­ теля опасной вибрации.

При повышении предельно допустимого уровня вибрации двига­ тель выключается, а затем снимается с самолета (стенда) и на­ правляется на завод для выяснения причин и устранения вибрации.

9.4. Способы уменьшения виброперегрузки двигателя

Основными методами борьбы с вибрациями двигателя являются: 1. Раздельная балансировка деталей (рабочих колес), входя­

щих в конструкцию ротора.

2.Последующая балансировка собранных роторов, установлен­ ных на своих подшипниках.

3.Уменьшение биений цапф, на которые опирается ротор.

4.Тщательный контроль при сборке соосности опор под под­ шипники многоопорных роторов.

5.Уменьшение биений опор под подшипники.

6.Применение упруго-демпферных опор.

7.В случае наличия опасного критического режима отстройка от него.

232

Снижения виброперегрузок добиваются также затяжкой всех резьбовых соединений (крепления корпусов; фланцев, крепящих на­ ружные обоймы подшипников; гаек, крепящих внутренние обоймы под­ шипников; стяжных болтов роторов и др.) равномерно и с определен­ ным моментом.

В турбовинтовых двигателях иногда удается снизить уровень вибрации путем перестановки воздушного винта на шлицах втулки или перестановки его с одного двигателя на другой.

Для устранения вредного влияния вибраций на конструкцию самолета в узлы подвески турбовинтовых двигателей иногда вводят амортизаторы, демпфирующие колебания.

тойчивость и колебания деталей газотурбинных двигателей. Пермь, ПЛИ, 1971.

4.П а л л е й З.С. и др. Конструкция и прочность авиаци­ онных газотурбинных двигателей. М., "Транспорт", 1967.

5.П а н о в к о Я.Г. Основы прикладной теории упругих колебаний. М., "Машиностроение", 1967.

6.С е к и с т о в В.А. Конструкция авиационных двигате­ лей. Киевское высшее инженерно-авиационное училище, Киев, 1970.

7.С к у б а ч е в с к и й Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. М., "Машиностроение", 1969.

8.Ф е о д о с ь е в В.И. Сопротивление материалов. М., Госиздат физ.-мат.литературы, 1963.

9. Ш е р л ы г и н H.A., Ш а х в е р д о в В.Г. Конст­ рукция и эксплуатация авиационных газотурбинных двигателей. М., "Машиностроение", 1969.

10. Ш т о д а A.B. и др. Прочность элементов конструкций компрессоров и газовых турбин. М., ВВИА. им.Чуковского, 1966.