автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Диагностика рабочих лопаток компрессора ПД методом акустических характеристик

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А Н. Туполева

^ [у \ .Но правах рукописи

Г/

рг} .

I <5

Белов Евгений Валентинович

Яиогиостико рабочих лопаток кома рессора ГТД методом окустичэскид характеристик

УЖ 621.4:620.179

Специальность 05.07.05 -тепловые двигатели летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учоиой степени кандидата технических наук

Казан* - 1993

Робота йыпалнонс t Каменском высшем доенном командно-инженерном училище Ракетных войск имени маршала арт*г\л«рш М.И. Чисткою.

Научные руководители: член-корреспондент АН Татарстана,

доктор технически* наук, профессор Тунако» А.П.

кандидат технических ноук, доцент Кочерги н A.B.

Официальные оппоненты

доктор те»ничес*их наук.профчесор Кооерин ВА. кандидат технически* наук, доцент Мухин А А

Ведущая организации

Казанское моторостроительное производственное

.защита диссертации соооита» '!{?• //С* 1993г. '(С/часов но зосодонии специализированною совето К 063.43 01 Казанского государственного технического университета »i*te«»< А.МТупопева{420111 .Казань,ул К .Маркса,! 0)

С диссертацией juojchc ознакомится в библиотеке КГТУ Автореферат разослан * {Я" //_1993г.

Учёней секретарь специализированного совета

К 063.-43. 01

АГ.Корнмово

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время .когда параметры .многих машин достигли предельны* значений ,а последствия аварий приобретают всё более серьёзный и даже катастрофический характер,проблемы технической диагностики стоят особенно остро. Современный уровень науки и техники позволяет разрабатывать эффективную диагностическую и контролирующую аппаратуру, которая может быть применена для решения многих возникающих проблем, но методы диагностики еще не получили достаточно широкого распространения.

Для реализации требования безопасности полётов при проектировании, изготовлении и эксплуатации авиационных изделий проводятся работы по диагностике и исключению отказов жизненно зажных агрегатов и узлов на основе их рационального резервирования. Однако, двигатели летательных аппаратов не,имеют резервированных деталей и узлов. Эта особенность требует применения всевозможны* методов всестороннего контроля технического состояния деталей и узлов двигателя.

Наиболее ответственными деталями, от конструктивного совершенства и долговечности которых зависит надежная работа авиационного двигателя е целом, являются рабочие лопатки компрессора, которые работают в сложных условиях. Повреждение или разрушение лопаток компрессора может привести к потере работоспособности двигателя, о иногда и к воздушной катастрофе. Анализ статистики разрушений рабЬчих лопаток компрессора двигателей НК-8-2У, НК-8-4, НК-86 покатал, что с начало эксплуатации этих двигателей повреждения и разрушения рабочих лопаток на 1990 год имели место но 198 двигателях НК-8-2У, НК-8-4 и на ¿4 двигателях НК-86. Причины повреждений и разрушений лопаток следующие:

- эксплуатационные (попадание посторонних предметов);

- производственные (неправильная посадка лопаток в пазы дисков рабочих колёс);

- конструктивные (высокий уровень переменных напряжений по

перу):

Диагностика рабочих лопаток компрессора авиационного двигателя на стадии производства, эксплуатации и ремонта проводится инструментальными методами нераэрушающего контроля, среди которых: оптико-визуальный, люминисцентный, вихретоковый, радиографический и ультразвуковой. Из-за присущих этим методам недостатков проблему диагностики лопаток, связанную с вопросами достоверности результатов контроля , чувствительности и надежности

методов , экологической безвредности , низкой стоимости и автоматизации процесса контроля .нельзя в настоящее время считать решённой. Разработка эффективного метода неразрушающего контроля, заменяющего традиционные методы или дополняющего существующие , повысит надежность авиационной техники..

Цель исследований. Целью работы является исследование аскетических характеристик рабочих лопаток и разработке методики их диагностики.

Мет од исследований основан на использовании теории колебаний упругих систем , метода свободных колебаний , методов обработки сигналов , спектрального снолиза акустических сигналов, методов математической стотистики с использованием ЭВМ.

Научная новизна работы заключается в :

- создании экспериментальных установок по исследованию акустических характеристик свободных и закреплённых в, колесе лопаток компрессора ТРДД:

- создонии акустического измерительно-диагностического комплекса;

- использовании эффективных диагностических признаков акустических характеристик лопаток;

- создании словаря диагностических признаков дефектов лопаток;

- разработке методики диагностики лопаток компрессора ТРДД, состоящей иэ методики измерений и методики анализа результатов исследований;

Практическая ценность состоит в том, что с. помощью разработанной методики диагностики с использованием акустических характеристик можно выявлять:

• дефекты в лопатках компрессоров авиационных двигателей НК-86 и НК-8-2У типа трещин, нарушение геометрических размеров, несплошностей как одиночных лопаток, так и установленных но рабочих колесах;

-'неправильную' посадку лопаток е лозы дисков колёс компрессоров;

-аналогичные дефекты в лопатках других авиационных и неавиационных (судовых, газоперекачивающих и т.д.) двигателей.

Р е а л и э о ц и я. Результаты работы были использованы в конструкторско-производственном государственном предприятии "Авиамотор*. Имеется акт о реализации исследований, приведенный в приложении к диссертации. Величина экономической эффективности исследований будет установлено в процессе продолжительного

применения методики диагностики лопаток с помощью их акустических характеристик при производстве и эксплуатации авиадвигателей.

Апробация. Основные результаты работы докладывались но научно-технических конференциях Казанского ВВКИУ РВ имени кюршало артиллерии АИ.Н.Чистякова в ] 991-1993г.г„ Пензенского ВАИУ имени главного маршала артиллерии Н.Н.Воронова в 1992г., на Всесоюзной межвузовской конференции, проходившей в МГТУ имени Баумана в 1992г.. на научных семинарах кафедры N521 КАИ в 1992г., кпфедры N910 Казанского ВВКИУ РВ имени маршала артиллерии М.Н.Чистякова в 199!-1993г.г. Установка по диагностике закрепленных е колесе лопаток компрессора демонстрировалась на еыстаеке "Авиакосмический салон-93", проходившей в Москве. '

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ. Среди них 3 статьи, )0 тезисов докладов и 1 научно-технических отчета.

Структура н объём диссертации. Диссертация с приложениями изложена на 151 листе машинописного текста, в том чис.--з основной текст на 117 листах. Она состоит из введения, 6 глав, зи»лк>ения, слисна лпгературы.аключслси^егс '12 наименований, и 2-х приложений. В ней содержится рисунков и 9 таблиц

Автор защищает:

- методику диагностики лопаток компрессоров авиационных двигателей при помощи акустических характеристик;

- созданный словарь диагностических признаков дефектных лопаток;

- комгл<?кс программных и аппаратных средств, с помощью которых производится анализ результатов экспериментспьмых исследований акустических характеристик лопаток.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЬ!

Во взедгнки обосновывается актуальность работы и дона её краткая хороктеристика.

Первый р а з д о л. В процессе изготовления,эксплуатации и ремонта рабочие лопатки компрессоров авиационных двигателей контролируются различными инструментальными методами ¡8 -зависимости от чувствительности метода, доступности, материала, конфигурации и других факторов}, среди которых наибольшее применение в последнее врем* находят акустические. Их применение в промышленности, преимущество и недостатки описаны в работах Н.ПАгешимо, ЗМ.Баранова, БАГпоювского, И.Б. Мосховенхо, МДГенкика, АГ.Сохоловой, Ф.Я.Балицкето.МА.Иваноза, Б.ВЛавлова,

ААТорелиеа, ВА.С<рилкина, Я.Максревича, К.В.Явленского, В.В.Сухорукова, Г.Мельтц,ера и др. Наиболее привлекательным и приемлемым из перечисленных методов диагностики лопаток, авиационные двигателей является метод свободны* колебаний.

Сущность предлагаемого метода заключается в возбуждении лопатки механическим ударом и регистрации её колебаний послэ снятия возбуждающей силы. Наличие в лопатке дефектов ¡трещим, роковин, несплошностей и т. д.) приводит к изменению распределения колебательной энергии по частотным модам собственных колебаний ; 2) к изменению скорости затухания колебаний из-за эффекта диссипации.энергии на дефектах Механический удар, как один из распространённых методов реализации импульсного возбуждения, является наиболее простом и эффективным. Пр^ диагностике лопаток данным способом необходимо учитывать следующие особенности:

1. Технологические погрешности изготовления ударника, неточность нанесении удара по объекту, возможные изменения ь условиях крепления объекта, а также геометрические и массовые отклонения яогюток при их производстве могут внести определённую погрешность е результаты исследований.

2. Быстрое затухание колебаний в объекте после его возбуждения, в результате чего возникает необходимость в экспериментальном поиске наиболее информативных участков в акустических сигналах и получения на этих участках спектральных характеристик.

3. Формирование эффективных диагностических признаков, выявляющих дефекты в объектах.

Метод акустических характеристик, основанный на мотоде свободных колебаний, отличается от традиционных методов неразрушающего контроля своей безопасностью, простотой операции контроля, малой трудоемкостью, экономичностью, способностью контролировать техническое состояние элементов двигателя в труднодоступных местах, возможной роботизацией процесса контроля. Экологической чистотой. Данные преимущества придают методу акустических характеристик черты нетрадиционности, универсальности и делают его более привлекательным м перспективным в ряду других методов.

Исходя из современного состояния решаемой проблемы и соврамзнных возможностей экспериментальной техники задачей работы являете» разработка методики диагностики лопаток компрессора ТРДЦ

на стадии производства и а условиях ремонта. Для решения поставленной задачи было необходимо:

-создать экспериментальные установки, систему измерения, обработки и контроля технического состояния рабочих лопаток как свободных, так и установленных на рабочих колесах;

-получить экспериментальные данные об акустических характеристиках свободных бездефектных лопаток и сформировать их эталонные акустические образы;

-создать словарь диагностических признаков дефектных свободных лопаток;

-получить экспериментальные данные об акустических характеристиках бездефектных лопаток, установленных в рабочем колесе,и сформировать эталонные акустические образы;

-создать словарь диагностических признаков дефектных логюток, установленных в рабочие колёса;

-разработать и создать комплексную программу, позволяющую определить техническое состояние рабочих лопаток компрессора. Метод решения поставленной задачи носит экспериментально-теоретический характер.

Второй раздел. Применение численных методов и ЭВМ позволило поставить вопрос об исследовании зависимости частот колебаний лопаток от наличия в них различных дефектов и использовании данных результатов в экспериментальных исследованиях. В настоящем разделе приведен расчет на ЭВМ частот собственных колебаний лопаток компрессора ТРДД с помощью автоматизированной системы СУМРАК-ПК, осуществленный в ОНИЛ-9 при КазИСИ.

В качестве метода расчета использовался метод конечных элементов (МКЭ) в варианте метода перемещений. Это обусловило выбор соответствующей расчетной модели и конечных элементов (КЗ) для ее представления. С целью выбора правильной расчетной модели конструкция лопатки была идеализирована: перо лопатки идеализировано плоскими треугольными КЭ, эамок-балочными КЭ с высокой изгибной жесткостью, бело выбрано три расчетные модели:

а) расчетная модель лопатки без дефекта^

б) расчетная модель лопатки с трещиной}

в| расчетная модель лолатки с утонением. . Для определения собственных частот и форм колебаний использоволся метод Ланцоша, а также програулдное обеспечение, включающее пакеты прикладных программ (ППП) двух уровней: "СМПО"- системы матричного программного обеспечения и "СУМРАК"-суперэлементный метод расчета авиационных конструкций. Исходными

данными при расчетах являлись: физические и геометрические характеристики лопатки, число Ю, топология.

были проведены расчеты для вариантов "а-s" и получены результаты, позволяющие сделать следующие выводы:

1. Математический расчет собственны* колебаний позволяет выявить отличия в дефектных лопатках в сравнении с бездефектными. Наличие в лопатках дефектов (трещина, утонение) снижают частоты собственных колебонмй. В процессе колебоний лопатки с трещиной наблюдается её раскрытие.

2. Девиация частот основных мод колебаний у дефектных лопаток составляет 8% и ниже, в зависимости от тона колебании, что вполне достаточно для экспериментального определения дефекта.

3. Результаты расчета использовались в дальнейшем при поиске и выборе эффективных диагностических признаков

Третий раздел. Для исследования акустических характеристик лопаток компрессора в НИЛ на кафедре Na 10 КВВКИУ РВ были созданы экспериментальные установки и измерительно-диагностический комплекс

Первая серия экспериментов проводилась со свободными лопатками компрессоров названных двигателей.Дпя этого была создана экспериментальная установка, общий вид которой представлен но рис.1. Она состоит из трёхмерного координатника-7 с закреплённым элесгроударником-б, спецкронштейна-2, на котором при помощи тонкой нити и резинового кольца-5 вывешивается исследуемая лолатка-4 и стойки-1 для установки на ней конденсаторного микрофона-3. После^возбуждения лопатки электроударником её колебания фиксируются конденсаторным микрофоном МК-201 [МК-102) и регистрируются на магнитную ленту магнитографа Н-068.

Вторая серия экспериментов была проведена с лопатками, установленными на рабочие колёса. Для этого была создана экспериментальная установка рис.2, состоящая из специальной стойки-3, на валу-4 которой крепилось рабочее колесо-5 с исследуемыми лопатками. Вращение вала с колесом осуществлялось с постоянной угловой скоростью 3 об/мин двигателем-1 через редуктор-2. Возбуждение лопаток происходило при помощи электроударника и следящей системы. При прохождении очередной лопатки мимо светодиода-6 отражение светового потока от кромки лопатки регистрировалось фотодиодом-7, в котором формируется электрический сигнал, управляющий срабатыванием эпектроударника-9. Колебания возбуждённой лопатки с помощью конденсаторного микрофона-10 фиксировались на лейте магнитографа Н-068.

Измерительно-диагностический комплекс состоял из системы регистрации и системы обработки сигналов (см.рис.3). Основными элементами системы регистрации являлись конденсаторные микрофоны МК-102-1 и МК-201-2 фирмы RFT с усилителями-3, 14-канальный магнитограф Н-068-8, звуковой генератор ГЗ-109-6, осциллограф С1-99-13 и блок управления эпектроударником-7 со следящей системой-4. Микрофоны измерительного канала поззоляют измерять звуковые давления до 172 дБ в частотном диапазоне от 20 до 40000 Гц. Диапазон частот запксыоаемых и воспроизводимых сигналов, в зависимости от установленной скорости движения магнитной ленты может Сыть в пределах от 0 до 40000 Гц. Система обработки сигналов состоит из двух независимых систем (см.рис.3): автоматизированной с использованием анализатора спектра СК4-72-16, ПЭВМ "Искра"-19 и автоматической с использованием 14-ти канального десятиразрядного АЦП-9 и ПЭВМ IBM PC/AT-10 с принтером-11.

Акустическое диагностирование лопаток проводилось следующим образом . с помощью первичных преобразователей-1,2, усилителей-3, ми" итогрсфа-3 (рисЗ) производился набор измерительной информации о состоянии объекта (лопаток); далее формировались диагностические признаки и эталоны с пороговыми значениями; на основонии сравнения текущих и эталонных значений диагностических признаков с учетом пороговых значений ставится диагноз. Функции блоков формирования диагностических признаков, эталонов, пороговых зночений, о также блоков долговременной памяти и распознавания текущего состояния лопаток выполняет ПЭВМ IBM РС/АТ-10 с пакетом рабочих программ.

Четвёртый раздел посвящен экспериментальным исследованиям. Обг-згтом исследований являлись рабочий лопатки различных ступеней компрессоров высокого давления двигателей НК-86 и НК-8-ГУ. В'ряду исследуемых лопаток имелись дефектные, со следующими видами дефектов-

1) трещиьы по входной кромке у основания с различной длиной от 15 до 25 мм,

2) дефект типа "шишка";

3) изменение максимальной толщины пера Стаж в девяти сечениях лопатки с AI no А 9;

4) изменение толщины пера лопатки по всей длине сечения;

5) изменение ширины пера лопатки в её сечениях с AI по А9;

6) утонение кромок.

В результате обработки зарегистрированных сигналов, полученных в первой серии экспериментов со свободными лопатками, были получены аналоговый амплитудный сигнал A-F(t), изменяющийся во

времени и характеризующий изменение звукового давления, а также амплитудно-частотный спектр А—полученный на требуемом участке амплитудно-временного сигнала. Амлитудмо-временной сигнал и его амплитудно-частотный спектр являлись оси свой для последующих математических преобразований и емьлония эффективны.* диагностических признаков.На рис.4 ё качестве примера показаны названные функции А-Р(1) и А-Р(!) колебательного процесса лопаток 36 ступени компрессора двигателя НК-86 в графическом изображении. Экспериментально было установлено, что наиболее информативным является период (участок) установившихся колебаний. Полученные Экспериментальные донные для свободных лопаток позволили сделать следующие выводы:

1. Амплитудно-временные функции акустических сигналов и их амплитудно-частотные спектры бездефектных лопагок подобны между собой (рис.4о)

2. Процесс затухания колебаний дефектных лопаток (с трещинами) происходит быстрее из-за эффекта диссипации энергии на дефектах. Соответственно и спектры частот колебаний этих лопаток имеют -существенные отличия от спектров частот колебаний бездефектных лопаток (рис.46)

3. Наиболее информативными являются спектры частот, соответствующие времени обработки от 0,03 до 0,07 с после момента удара по объекту (установившиеся колебания).

Далее был осуществлён переход к измерениям акустических характеристик на лопатках, установленных на рабочем колесе компрессора. Этот переход повысил уровень сложности, что сея?змо; с изменением спектра колебаний ю-за уменьшения егеп-эни свобода элемента и изменения нслряжений в не,\» со взаимным влиянием лопаток друг на друга через диск колеса; с появлением фактичесги новых дефектов, которыми являются моста крепления лопаток к диску колеса. Однако, наличие большого числа лопаток в составе одного колеса позволяет провести усреднение (обобщение) их характеристик и провести сравнительный анализ частных отклонений со средними величинами. Основным объектом исследований являлись лопатки 36 ступени, установленные «а рабочем колесе. Сначала эксперименты проводились с новыми лопатками, установленными в новый диск рабочего колеса. Затем проводились эксперименты на рабочем колесе с технически годными лопатками, бывшими & эксплуатации. И последняя серия экспериментов проводилась на модельном колесе, куда были установлены селю дефектных лопаток четыре лопатки с трещинами от 10 до 25 ум, одна лопатха с забоиной по ьходной кромке, одна

лопатка имела скол угла входной кромки, последняя лопатка имела облом наполовину.

8 результате обработки аналоговых сигналов были получены амплитудно-временные и амплитудно-частотные характеристики лопоток. Анализ полученных экспериментальных данных показал следующее: 1) наиболее информативными являются спектры частот сигналов, полученных в период времени t—(0,005 - 0,015) с после момента удара по лопатке; 2) бездефектные лопатки имеют между собой подобные спектры частот; 3) дефектные лопатки, а также лопатки с неправильной поеад<ой в диск колеса имеют спектры частот, отличные от спектров бездефектных лопаток.

Экспериментальные донные исследований акустических характеристик свободных и закрепленных в колесе лопаток легли a основу последующего анализа, направленного но поиск эффективных диагностических признакаэ.определжощих техническое состояниие объектов исследований. Был также сделан вывод о том, что с целью достижения достоверного результата об акустическом образе иссг 'дуемой лопатки один и тот же эксперимент следует проводить не менее 10 роз.

Пятый раздел. Для анализа экспериментальных исследований были выбраны и использованы следующие информативные параметры, характеризующие колебательный процесс

1. Площадь спектра, вычисленная методом Симпсона:

S-eAS{fldt. (1)

где Ai -амплитуда колебаний на -частоте, f -частота колебаний.

2. Коэффициент корреляции:

-стандартная оценка:

М pGXi) - МХэ MXi

¿Хэ ¿Xi , (2)

где МХэ -матемстнческое ожидание величин эталонного спектра,

MXi -математическое ожидание величин текущего спектра;

6 Хэ,^Х'| -среднеквадратичоские отклонения величин эталонного и текущего спектров -непараметрическая^ оценка:

(rank Xj • rank Xj П" = N { N-l ) , ¡3)

где rank Xi -ранг числа j в вариационном ряду эталонного спектра '

rank Х«'-ранг числа i в вариационном ряду

текущего спектра; N - объём выборки.

3. Девиация частот основных мод колебаний лопаток ¡л I). Известно, что для бездефектных лопаток девиация частот составляет менее 4%.

4. Статистика амплитуд:

7 Аэ , (4)

где А! - амплитуда на частоте текущего спектра; Аэ - амплитуда на 1 частоте эталонного спектра.

5. Критерий Уилкоксона:

Ю- ± \ галкх. (Х|) - юпк х (X,) I, (5)

где гопк^(У(): х,« х^ ... <хп-ранг амплитуды в

вариационном ряду текущего спектра, гапк^.{У|): х,£ х2< ... <х„-ранг амплитуды в

емешонном вариационное ряду эталонною и - текущего спектров.

6. Коэффициент затухания колебаний:

= сСпс (6)

где сСц- коэффициент затухания волны на частоте, равной к-ой собственной частоте; с • скорость звука.

Наиболее информативные по отношению к определенному дефекту параметры выделялись в группу диагностически* признаков дефекта. Все исследуемые лопатки подвергались кдемтичному анализу с учётом вибраьних диагностических параметров. Лопатки, у которых указанные параметр* выходили за предела доверительны*' интервалов бездефесмых обрезоз, считались дефектными.

На основании снализа полученных резульгатсе по свободным и закрепленным лопаткам был создан словарь. диагностических признака, расмотренных в работе дефектов, изображённый 8 тобл.1. Данный словарь »скрепляет соответствие изаестного дефекта и информативного параметра, наиболее эффективно выделяющего признаки этого дефекта. Использу» данный слоеарь, можно по сочетанию диагностических признаков выявлять такие дефекты, как трещины определённых размеров, нарушение геометрических размеров, дефект типа "шишка", а также "неправильную" посадку лопаток в пазы дисков рабочих колёс.

Ш е с т о й р а з д е п. В результате проведённых экспериментальных исследований была разработана методика определения технического состояния рабочих лопаток компрессора

ТРДЦ, состоящая из методики проведения измерений и методики анализа результатов измерений.

Методика проведения испытаний и измерений акустических характеристик лопаток была разработана в соответствии с требованиями ГОСТа 8.467-82 и ГОСТа 19.301-79. Настоящая методика устанавливает требования к измерениям, а также порядок выполнения измерений параметров акустического поля, образующегося при колебания* исследуемы* объектов в ходе проведения измерений.

Мотодико анализа результатов измерений устанавливает порядок анализа результатов исследований с постановкой диагноза технического состояния лопаток компрессора. Разработан алгоритм программ« по диагностике лопаток, включающий комплекс аппаратных и программны* средств, обеспечивающих регистрацию акустических откликов диагностируемых элементов, анализ зарегистрированных сигналов и оценку их характеристик, создание эталонного образа исправных элементов, поиск наиболее информативных диагностических признаков, сравнение текущих значений параметров лопаток с эталонным образом и постановка диагноза с использованием словаря диагностических признаков дефектов лопаток.

Разработанной в диссертации методикой можно выявлять: -дефекты типа трещин, нарушение сплошности материала, отклонение геометрических размеров на этапа производства лопаток;

-аналогичные дефекты на лопатках, установленные а рабочие колёса компрессора но этапе «х производства (сборки);

-"неправильную" посадку лопаток в пазы дисков колёс на этапе их производства (сборки) и ремонта.

Донную методику можно использовать также для контроля технического состояния лопаток других неавиоционных двигателей (судовых, газоперекачивающих и т.д.)

При определённой доработке данную методику планируется использовать для контроля технического состояния лопаток рабочих колёс компрессора без разбора двигателя, в ходе стендовых испытаний и в условиях его Эксплуатации непосредственно на крыле самолета.

Вероятность обнаружения дефекта в лопатках с помощью разработанной методики диагностики составляет 96%, если его характер совпадает (или подобен) с дефектами,находящимися в словаре диагностических признаков.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И'ВЫВОДЫ 1. Проведен теоретический расчёт частот собственных колебаний лопаток и сделан вывод о том, что у дефектных попатох

частоты основных мод колебаний изменяются в сторону низких частот. Величина измерений достаточна для их экспериментального выявления.

2. Созданы экспериментальные установки и измерительно-диагностический комплекс для исследования акустических характеристик свободных и установленных в колёсах рабочих лопаток компрессора.

3. Получены акустические характеристики бездефектных и дефектных рабочих лопаток компрессора, находящихся как в свободном состоянии, так и закреплённых в дисках колёс.

4. Сформированы эталонные акустические образы бездефектных лопаток.

5. Создан словарь диагностических признаков для серии дефектов.

6. Разработана инженерная методика и комплексная программа по диагностике свободных и закрепленных в колёсах лопаток компрессора на стадии их производства.

7. С использованием данной методики наработан статистический материал в объёме 10 тысяч экспериментов, находящихся в банке данных в виде аналоговых акустических сигналов, амплитудно' временных сигналов и их частотных спектров исправных и дефектных

лопаток.

8. Разработанные измерительно-диагностический комплекс и методика диагностики рекомендуются для использования в промышленности.

' ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

»1. Белое Е.В., Кочергин АВ., ¡Фигуров АС | / На коря кое П.В., Ваньков Ю.В. Контроль технического состояния рабочих лопаток компрессора методом свободных колебаний // XXIII науч.-тех. сем. СВВКИУ: Тез. докл.- Саратов, 1991. - с29.

2. Белов Е.В., Кочергин АВ., Ваньков Ю.В., Накоряков П.В. Исследование акустическтх характеристик рабочих лопаток компрессора // Науч.-тех. конф. ВАА им. Калинина: Тез. докл. - Л., 1991. - с.87-88.

3. Белое Е.В., Кочергин АВ., Ваньков Ю.В., Назаренко Т.И. Исследование акустических характеристик элементов ГТД // Всесоюзная конференция МГТУ им. Баумана "Газотурбинные и комбинированные установки": Тез. докл.- М., 1991. - с. 19.

4. Белов Е.В., Кочергин АВ., Ваньков Ю.В. Исследование акустических характеристик свободных лопаток 36 ступени компрессора ТРДЦ Ц XII науч.-тех. конф. КВВКИУ РВ: Тез. докл. -Казань, 1991. - с.5-8.

5. Белое Е.В., Кочергин A.B., Фигуров A.C. Исследование акустических характеристик лопаток, закрепленных на робочем колесе Ц XII науч.-тех. конф. КВВКИУ РВ: Тез. докл. - Казань, 1991 - с.8-12.

6. Белов Е.В., Кочергин A.B., Ваньков Ю.В., Нозаренко Т.И. Исследование акустически* характеристик элементов камеры сгорания // XII науч.-тех. конб. КВВКИУ РВ: Тез. докл. - Казань, 1991. - с.47-50.

7. Белов Е.В., Кочергин A.B., Ваньков Ю.В. Акустическая диагностика лопоток компрессора ТРДЦ // Ноуч.-тех. сем. КВВКИУ РВ: Тез докл. - Казань, 1991 - с. 15.

8 Белов Е В., Кочергин A.B., Ваньков Ю.В., Фигуров АС. , Иокоракор П В., Вишнев И Ц. Диагностика элементов ТРДЦ НК-86 методом акустических характеристик // НИР Ne 0-90-522. - Казань, 1991 - 45с.

9 Белов FB, Кочергин AB., Ваньков Ю.В. Распознавание технического состояния лопаток компрессора // Науч.-тех. конф. ПВВАКУ: Теэ докл. - Пемза, 1992. - с.23.

!0. белое Е.В , Ваньков Ю.В. Виброакустическа« диагностика сводных швов камеры сгорания // Науч.-тех. сем. КВВКИУ РЗ: Тез. докл. - Казань, 1992. - с. 16-17.

1 1. Белое Е В , Ваньков Ю.З., Накоряков П.В. Метод Акустической диагностики элементов ТРДЦ // Науч.-тех. сем. КВВКИУ РВ: Тез. докл. -Казань, 1992. - с. 15-16.

12 Белов Е.В, Кочергин AB. Безразборный контроль элементов . комгрессора авиационных двигателей // Сб. науч. тр. КВВИУ РВ: Тез. докл. - Казань, 1992. - с.40.

13. Белов Е.В.. Кочергин AB., Ваньков KD.B. Оценка возможности применения акустической диагностики при определении состояния рабочих лопаток и лопаток CA турбины ГТН-25И // НИР Ns НТ-03-91 -Коэань, 1992. - 30с

14. Белов г.В., Кочергин A.B. Акустическая диагностика лопаток компрессора и турбины ТРДП иа этапе их производства // Науч.-тех. конф. КВВИУ РВ Теэ. докл. - Казань, 1993. - с 13.

15. Белов Е.В.', Кочергин A.B. К вопросу формирования 5ИОГНОСТИЧЭСКИХ признаков дефектов лопаток компрессора и турбины I/ Науч.-тех. сем. "Вн/трикамерные процессы в энергетических ,-стоновках, струйная акустика, диагностика": Тез. докл.- Козонь, 1993, -140.

Рис. 1. Общий •»гсперил'ентаяьиой устп><о?'ги для »следования свободных лспстос Т-стойкл, 2-спецкроиилейн, 3-ксндемсоторкый микрофон, 4-лопатка, 5-демпфер, 6-электроударник, 7-трёхмерный

закрепленных на рабочем колесе: 1- электродвигатель, 2- редуктор, 3- стойка, 4- вал, 5- рабочее колесо, 6- светодиод, 7- фотодиод, 8- блок следящей системы, 9- блок управления электроударником, 10- микрофон. :

Рис. 3. Принципиальная блочная схема измерительного комплекса.

1-конденсаторный микрофон МК-102, 2-конденсаториый микрофон МК-201, 3-усилитель МТ-16П, 4-блок следящей системы, 5-электроударник, 6-эвуковой генератор ГЗ-109, 7-блок управления электроударником, 8-магнитограф И-066 9-АЦП, 10-ПЭВМ IBM PC/AT, 11-принтер, 12-коммутационный блок, 13-осциллограф С1-99, 14-счетчик программный Ф5264, 15-блок управления, 16-анализатор спектра СК4-72, 17-графопостроитель Н-306, 18-блок передачи спектра, 19-ПЭВМ "Искра", 20-принтер МС6304.

СЛОВАРЬ

ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ДЕФЕКТНЫХ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРОВ ТРДД НК-86 И НК-8-2У

Тоблица1

№ п/п Диагност, признаки Вид дефекта Площадь спектра Коэфф. коррел. Статист. амплитуд Девиаця частот Коэфф. эатухан. Критерий Уилкокс. Площадь размоет, спектра

I Трещина по входной кромке ♦ ♦ ♦ . 1 ♦ ! ♦ ♦

2 Изменение толщины лопаток по Стах ♦ I 1 | • - ♦

3 Уменьшение толщины по всей длине сечения лопатки ♦ ♦ . . .. . ♦ -

4 Дефект типа <• « шишка ♦

5 Утонение входных | кромок лопаток ' | ♦ I • - - '..... 1 ♦ ' 1 1 | ♦ Г

6 Скол конца пера ♦ . ■ ' -

7 "Неправильная" , посадка в паз ' | ♦ ♦ | ♦ ' ♦

сигнал

I

I

1

. изт . ; I

: гати ¡аЛ. I

i ггпгйг ни.,», i i

, И'.ТП1«КЦ )Ь.,. . I ;

■ ^ - ". - *' * т* * **

I -----.....

1 веаяиаг"'......

г»?«"' ' я!,!1"

. I'

аоз

0.07 Г.С

спектр А

ЬкГц

■ТЧТГГТЬ I 1.Ц.. ., ГГ^Т'ГГГМПГУУЛ"

спектр

.»■ ,I 1., Ц

I

М 12.« 49,2 иГц

о)

сигнал

££3иши1

аоз

йог \х

спектр

А трещина ¡.-!5мм

ш

1

* ЬкГц

ШзР

ш

0,0? 1,с

спектр

. А

I

трещино1—25мм

Шж.________

6.4 *гл <яг (ЛГц

б)

Рис 4 Графики функций А- Г(1); А-Г(() колебаний свободных лопаток 36 ступени: а^ездефеюгных; б) дефектных лопаток

Корректировал и редактировал автор

Поплясано в печать 9.11.93 Типог; Тираж

Формат бумаги 60x84 1/15 о-—«к к*'ать Усл.печ.я. Зак. 252-93 Бесплатно

о __________ —-—4

Типографская № 2 (Йсетная печать Усл.печ.я'Г1,25 100 экз.

Типография КВЗКИУ РВ Казань - 25