Установка для испытания турбинных лопаток на усталость

Установка для испытания турбинных лопаток на усталость

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Лв 129050

Класс 421с, 21в!

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа М 172

А. С. Больших и Л. Г. Зткин

УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТУРБИННЫХ ЛОПАТОК

НА УСТАЛОСТЬ

Заявлено !2 ноября 1958 г. за М 61151 I/25 в Комитет но делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» М !1 за 1960 г.

Эффективная работа турбин зависит от прочности и надежности лопаток. Расчеты, проводимые при проектировании лопаток, сложны и часто носят приближенный характер, а их работоспособность определяется также в результате испытаний, воспроизводящих с наибольшим приближением эксплуатационные условия

Известные установки для испытания турбинных лопаток на усталость не обеспечивают возможность измерения переменного изгибающего момента, действующего в коряевом сечении лопатки, и нечувствительность динамометра установки к посторонним инерционным усилиям, возникающим при колебаниях ее электродинамического вибратора.

Описываемая установка, состоящая из захвата для закрепления лопатки, электродинамического вибратора и динамометра, снабженного дифференциальным емкостным датчиком, не имеет этих недостатков.

Достигается это тем, что захват для закрепления лопатки расположен таким образом, что плоскость корневого сечения закрепляемой в нем лопатки совпадает с вертикальной плоскостью, проходящей через центр тяжести динамометра, плоскость симметрии дифференциального емкостного датчика и осевую плоскость электродинамического вибратора.

На фиг. 1 изображена блок-схема описываемой; становки; на фиг. 2 — блок-схема ее силоизмерительного устройства.

Установка работает в автоколебательном режиме по первой форме собственных колебаний испытываемой лопатки. При испытании лопатки производится непрерывное измерение перемен ного изгибающего момента, действующего в корневом сечении. Заданный режим испытания поддерживается системой автоматического регулирования, управляемой силоизмерительным устройством.

Для измерения прогибов лопатки по всей оси применяется катетометр. Для облегчения работы с катетометром и повышения точности от№ 129050 — 2—

> Ъ Ъ".:, счетов слуЖМФф ЬГкопический источник света, снабженный сильной лампой-ьспыщк<щ. фнхпонизация вспышек стробоскопа осуществляется напряжейием, частота :колебаний которого кратна частоте, на которой производиФФяеиМьггайие лопатки. Также имеется возможность изменять фазу, вспышки. ампы, что позволяет установить видимое изображение ф лопатки в любой фазе ее колебаний.

Установка снабжена печью, позволяющей производить испытания при температурах, достигающих 1200 .

Лопатка 1 крепится своей замковой частью в захвате динамометра 2.

Динамометр укреплен на подвижной катушке электродинамического вибратора 8 и снабжен упругим элементом и захватом для лопатки При колебании лопатки упругий элемент динамометра деформируется с частотой, равной частоте колебаний лопатки.

Центральный электрод 4 дифференциального емкостного датчика 5 соединен с упругим элементом динамометра и заземлен. Крайние электроды 6 и 7 датчика включены в цепи колебательных контуров двух генераторов 8 и 9. Генераторы тщательно заэкранированы один относительно другого.

Колебательные контуры генераторов связаны между собой специальной цепью связи. В том случае, когда оба генератора генерируют колебания с одной частотой, ток в цепи связи близок к нулю. При относительной расстройке генераторов в цепи связи возникает ток в небольшом диапазоне, прямо пропорциональный расстройке. Так как расстройка генераторов обусловливается отклонением центрального электрода 4 датчика от нулевого положения, а последнее определяется деформацией упругого элемента, то отсюда следует, что ток расстройки генераторов пропорционален амплитуде колебании упругого элемента динамометра.

Задача измерения изгибающего момента в процессе испытания осложняется тем, что динамометр вместе с образцом совершает колебательное движение и на него, помимо изгибающего момента лопатки, действуют инерционные усилия от массы самого динамометра. В предлагаемой установке ди намометр спроектирован так, что инерционные усилия, вызываемые перемещениями упругого элемента динамометра, с закрепленным на нем захватом для испытуемого образца, не оказывают влияния на сигнал, снимаемый с емкостного датчика. Кроме того, перед про ведением испытания, динамометр вместе с укрепленной в захвате лопаткой балансируется относительно оси, проходящей через упругий элемент динамометра.

При колебании динамометра инерционные усилия вызывают переменное растяжение — сжатие упругого элемента и перемещение центрального электрода 4 смкостпого датчика вдоль двух других его электродов

6 и 7. В связи с тем, что размеры крайних электродов несколько больше размеров среднего электрода, эти перемещения не изменяют емкостей датчика и, следовательно, не вносят погрешность в измерение изгибающего момента.

Изгибающий момент, действующий в корневом сечении испытываемой лопатки, вызывает изгиб упругого элемента и перемещение центрального электрода 4 емкостного датчика, изменяющее величину воздушного зазора между электродами Такое перемещение вызывает соответствующее изменение емкостей датчика и возникновение в цепи синхронизации генераторов напряжения, пропорционального амплитуде колебаний.

Цепь связи генераторов соединена с компенсационным детекторным устройством. Это устройство выдает два напряжения. Одно — переменное с частотой, равной частоте колебаний образца, а другое — постоянное, уровень которого пропорционален амплитуде изгибающего момента. № l29050

Переменное напряжение подается через блок автоматического регулирования заданного режима испытаний на предварительный усилитель мощного усилительного устройства, например, типа ТУ-5-36.

Выход мощного усилителя через настроенный трансформатор системы согласования подая на подвижную катушку электродинамического возбудителя.

Таким образом замыкается цепь электромеханической обратной связи, вследствие чего установка работает в автоколебательном режиме по первой форме колебаний испытываемой лопатки.

Постоянное напряжение подается на указывающий прибор динамометра. Указывающий прибор является также датчиком системы автоматического регулирования, что позволяет вести регулирование по заданному моменту нагружения образца.

Предмет изобретения

Установка для испытания турбинных лопаток на усталость, в которую входят захват для их закрепления, электродинамический вибратор и динамометр, снабженный дифференциальным емкостным датчиком, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью измерения переменного изгибающего момента, действующего в корневом сечении лопатки и обеспечения нечувствительности динамометра к посторонним инерционным усилиям, возникающим при колебаниях вибратора, захват расположен таким об разом, что плоскость корневого сечения закрепляемой в нем лопатки совпадает с вертикальной плоскостью, проходящей через центр тяжестц динамометра, плоскость симметрии дифференциального емкостного датчика и осевую плоскость электродинамического вибратора. № 129050

Фиг Р

Подп. к печ. 15.V-61 г

Зак. 4351

Формат бум. 70 (108 /„

Тираж 1000

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкассий пер., д. 2/б.

Объем 0,34 усл. п. л.

Цена 5 коп.

Тииография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР, Москва, Петровка, 14.

Редактор А, И. Дышельман Техред А. А. Камышникова Корректор д. Чекунова