Спекл-интерферометрическая установка для исследования частот и форм колебаний рабочих колес турбомашин
Авторы: Жужукин А.И., Непеин К.Г.
Опубликовано в выпуске: #4(124)/2022
DOI: 10.18698/2308-6033-2022-4-2169
Раздел: Механика | Рубрика: Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры
В процессе эксплуатации лопатки и диски рабочих колес турбомашин подвергаются сильному вибрационному воздействию, поэтому для предотвращения резонансных разрушений этих деталей на стадии проектирования и доводки проводится отстройка от возможных резонансов. С этой целью предварительно определяют их собственные частоты и формы колебаний, причем во многих случаях приходится прибегать к экспериментальным методам исследования. Благодаря высокой информативности, панорамности, а также относительно низкой цене отдается предпочтение спекл-интерферометрическим методам. Представлена разработанная спекл-интерферометрическая установка, которая позволяет регистрировать формы колебаний диска и каждой лопатки, находящейся в составе колеса. Приведены формы колебаний рабочего колеса компрессора 5-й ступени. Выполнено сравнение частот и форм колебаний лопаток колеса с колебаниями одиночной изолированной лопатки. Полученные результаты могут быть использованы для анализа данных тензометрирования, исследования расстройки колебаний (mistuning) рабочего колеса, а также для верификации численной модели.
Литература
[1] Иванов В.П. Колебания рабочих колес турбомашин. Москва, Машиностроение, 1983, 224 с.
[2] Белоусов М.Г., Маношин О.Ф. Экспериментальные исследования спектра собственных форм и частот колебаний лопаток компрессоров вспомогательного авиадвигателя. Научный Вестник МГТУ ГА, 2018, т. 21, № 4, с. 60–72.
[3] Макаева Р.Х., Каримов А.Х., Царева А.М. Диагностика деталей и узлов турбомашин по их вибрационным характеристикам с применением голографической интерферометрии. Казань. Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2011, 242 с.
[4] Селезнев В.Г., Павлов Ю.И., О.И. Ильинская О.И. Особенности анализа результатов стендовых испытаний рабочих колес турбомашин. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 1, с. 93–100.
[5] Селезнев В.Г., Головченко И.Ю. Голографическая интерферометрия и ротор-статорное взаимодействие при анализе колебаний рабочих колес турбомашин. Динамика и виброакустика, 2018, т. 4, № 3, с. 26–30.
[6] Laxalde D.L., Thouverez F., Sinou J.-J., et al. Mistuning identification and model updating of an industrial blisk. International Journal of Rotating Machinery, vol. 2007. Hindawi Publishing Corp., Article ID 17289, 10 p.
[7] Иноземцев А.А., Нихамкин М.Ш., Воронов Л.В., Сенкевич А.Б., Головкин А.Ю., Болотов Б.П. Методика экспериментального модального анализа лопаток и рабочих колес газотурбинных двигателей. Тяжелое машиностроение, 2010, № 11, с. 2–6.
[8] Иголкин А.А., Сафин А.И., Макарьянц Г.М., Крючков А.Н., Шахматов Е.В. Бесконтактная регистрация и анализ вибрации изделий машиностроения с помощью трехкомпонентного лазерного виброметра. Прикладная физика, 2013, № 4, с. 49–53.
[9] Рыжиков И.Н. Экспериментальные исследования расстройки параметров моделей рабочих колес газотурбинных двигателей. Вестник ИрГТУ, 2014, № 12 (95), с. 53–57.
[10] Джоунс Р., Уайкс К. Голографическая и спекл-интерферометрия. Москва, Мир, 1986, 328 с.
[11] Осипов М.Н., Щеглов Ю.Д. Оптоэлектронный спекл-интерферометр для определения полей перемещений. Вестник Нижегородского университета, 2011, № 4, ч. 4, с. 1672–1675.
[12] Ткач М.Р., Золотой Ю.Г., Довгань Д.В. Определение форм собственных колебаний элементов ГТД в реальном времени методом электронной спекл-интерферометрии. Авиационно-космическая техника и технология, 2013, № 9 (95), с. 203–207.
[13] Комаров С.Ю. Помехоустойчивый цифровой спекл-интерферометр для виброметрии объектов на основе метода усреднения во времени. Дис. … канд. техн. наук. Самара, 2004, 234 с.
[14] Жужукин А.И. Мобильный спекл-интерферометр для исследования форм колебаний вибрирующих объектов во внестендовых условиях. Электронный журнал «Труды МАИ», 2011, № 47. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=26555
[15] Жужукин А.И. Применение спекл-интерферометрии для исследования вибраций и статических деформаций деталей энергетических установок. Вестник СамГУ — Естественнонаучная серия, 2013, № 9/2 (110), с. 80–86.
[16] Жужукин А.И. Применение спекл-интерферометрии для исследования колебаний крупногабаритных конструкций газотурбинных двигателей. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2017, № 3, с. 66–74. DOI: 10.18698/0236-3941-2017-3-66-74
[17] Щеглов Ю.Д. Обработка спекл-изображениий с использованием пседоинтерферограмм. Вестник СГАУ им. академика С.П. Королёва, 2012, № 3 (34), с. 125–132.
[18] Жужукин А.И.. Солянников В.А. Особенности применения цифровой фотокамеры в оптической схеме спекл-интерферометра для виброметрии газотурбинных двигателей. Известия Самарского научного центра РАН, 2013, т. 15, № 4, с. 192–195.