Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Марта 2014 в 21:23, курсовая работа
Стремление к улучшению показателей двигателей приводит к увеличению скоростей, повышению энергонапряженности, усложнению рабочих процессов и конструктивных схем двигателей, к применению легких и тонкостенных конструктивных элементов. Вследствие этого усложняется характер вибрации и увеличиваются вибрационные нагрузки на детали двигателей, т.е. увеличивается интенсивность и опасность вибрации.
В эксплуатационных условиях контроль вибрации используется не только для оценки допустимости ее уровня, но и для вибродиагностики технического состояния двигателя. Диагностирование изменения технического состояния двигателя связано с анализом тенденций изменения параметров вибрации. Для этого выполняется регистрация вибрации и построение графиков зависимости параметров вибрации от времени эксплуатации. С целью уменьшения влияния эксплуатационных факторов регламентируются участки полета и режимы работы двигателя, на которых выполняется регистрация вибрации. Анализ тенденций изменения вибрации выполняется по результатам ее регистрации в 10...40 полетах в сходных высотно-скоростных и режимных условиях работы двигателя. Опыт показывает, что можно выделить несколько основных типов поведения вибрации, которые могут быть связаны с появлением и развитием неисправностей в роторной части двигателя: тренд, скачек, выброс (см. Рис.11).
Рисунок 11 - Диагностические признаки вибрации
а) тренд; б) скачок; в) выброс; г) повышение разброса
Появление тренда вибрации может указывать на относительно медленное развитие неисправности, связанной с износом элементов проточной части или опор ротора. В практике отмечались случаи появления тренда в связи с поломками подшипников.
Скачек параметра вибрации представляет резкое изменение ее среднего значения. Это может быть связано с мгновенным изменением неуравновешенности ротора вследствие повреждения лопаток посторонними предметами или, например, обрыва болтов крепления деталей в роторе.
Выброс представляет скачкообразное увеличение уровня вибрации с последующим возвращением к исходному уровню. Чаще всего такое поведение наблюдается при неисправности виброаппаратуры, что выявляется ее проверкой. Возможной причиной также может быть дефект в двигателе, когда при определенном сочетании теплового состояния и нагруженности ротора с режимом работы двигателя возникает раскрытие стыков сопрягаемых деталей вследствие недостаточной затяжки или потери натяга. В этом случае происходит резкое изменение жесткости узла и неуравновешенности ротора. Однако, при снижении нагрузки или изменении режима работы двигателя это явление пропадает.
Появление повышенного разброса параметра вибрации может быть связано с нестабильностью возмущающих сил, изменениями параметров (например, диссипативных) колебательной системы двигателя или с изменением характера влияния на вибрацию внешних эксплуатационных факторов.
В целом, при решении задач вибродиагностики наиболее важным является умение различать изменения вибрации исправного двигателя, находящегося под воздействием внешних и внутренних эксплуатационных факторов, от изменений вибрации, вызванных появлением и развитием неисправности в двигателе. Повышение достоверности алгоритмов вибродиагностики может быть достигнуто на основе обобщения обширных данных о возможных типах вибрационного поведения исправных двигателей в сочетании с тщательным анализом неисправностей, обнаруженных при эксплуатации, и их влияния на вибрацию.
Наибольшей эффективности вибродиагностики можно достичь сочетанием ее с другими видами бортового и наземного контроля и диагностики параметров двигателя. Здесь следует использовать сигнализаторы наличия стружки в масле, результаты анализа содержания металлов и примесей в масле, результаты измерения температуры в различных точках маслосистемы и других параметров двигателя.
Алгоритмы вибрационной диагностики ГТД по параметрам вибрации разделяются следующие группы:
Диагностирование состояния двигателя по параметрам вибрации в процессе эксплуатации
Алгоритмы разделяются на три подгруппы:
Допусковый контроль по предельным уровням вибрации. Основная задача такого вида контроля - обеспечение вибропрочности и вибронадежности двигателя и его оборудования, но этот контроль применяют и для обнаружения неисправностей. Исправность двигателя оценивается сравнением текущих значений вибрационного параметра с допуском. Предельные значения вибрационных параметров силовых установок различных ЛА составляют 50...90 мм/с для двигателей и 100...200 мм/с для силовых передач вертолетов. Обнаружение неисправностей по ГТД по предельным допускам вибрации - достаточно грубый диагностический метод.
Контроль наработки с повышенным уровнем вибрации.
Основная задача контроля
этого вида - обеспечение вибропрочности
и вибронадежности двигателя (и
его оборудования) в условиях
выше предупредительного
Диагностирование по изменению параметров вибрации.
Эффективность обнаружения неисправностей двигателя при контроле параметров существенно повышается в сравнении с предыдущими алгоритмами, т.к. анализируется изменение параметров вибрации по наработке.
Определение состояния двигателя в процессе доводки эксплуатируемых двигателей.
Диагностируемые при доработках состояния обычно характеризуются комплексом параметров и соответственно комплексами диагностических признаков, знания о которых неполные, Значения параметров и диагностических признаков, определяющих динамическую нагруженность надежных и ненадежных деталей, различаются не очень сильно (вследствие небольших запасов прочности). Кроме того, значения параметров состояния имеют значительный разброс. Это затрудняет распознавание состояний и определение пороговых значений диагностических признаков. Связи между диагностическими признаками и состояниями выявляются экспериментально по результатам исследования объектов с известным состоянием диагностируемых элементов. Учитывая указанные особенности, диагноз состояния при доработках необходимо ставить на статистико-вероятностной основе.
Возможны два подхода к решению этой задачи. Первый - выявление одного или небольшого числа диагностических признаков, позволяющих применить правило распознавания или оценки. Второй - принятие решений на основе комплекса исходных физических признаков со сжатием этой информации в одном или нескольких обобщенных (алгоритмических) признаках.
Обработка и анализ вибросигналов.
Разнообразие дефектов, обнаруживаемых методами вибродиагностики, сложность сигналов, порождаемых неисправностями и колебаниями деталей ГТД, заставляет при выявлении и измерении диагностических параметров проводить следующие виды обработки сигнала:
Для реализации указанных видов обработки в вибродиагностике ГТД применяются общеизвестные методы: спектральный и автокорреляционный анализ сигналов, выделение огибающей сигнала (детектирование), синхронное детектирование сигнала, спектральный анализ огибающей, фильтрация сигнала с помощью полосовых и гребенчатых фильтров, получение функций частной и множественной когерентности, многомерный вероятностный анализ и т.д.
Выбор способа обработки сигнала определяется постановкой диагностической задачи, особенностями исследуемого и выделяемого сигналов, особенностями конструкции обследуемого двигателя и другими факторами.
В целом, при решении задач вибродиагностики наиболее важным является умение различать изменения вибрации исправного двигателя, находящегося под воздействием внешних и внутренних эксплуатационных факторов, от изменений вибрации, вызванных появлением и развитием неисправности в двигателе. Повышение достоверности алгоритмов вибродиагностики может быть достигнуто на основе обобщения обширных данных о возможных типах вибрационного поведения исправных двигателей в сочетании с тщательным анализом неисправностей, обнаруженных при эксплуатации, и их влияния на вибрацию.
Задачи, решаемые с помощью вибрографирования:
Лекция
Коэффициент вариации используют для сравнения рассеивания двух и более признаков, имеющих различные единицы измерения. Коэффициент вариации представляет собой относительную меру рассеивания, выраженную в процентах. Он вычисляется по формуле:
Выборка – это набор величин напряжений одинакового типа, полученных при тензометрировании в одинаковых условиях партией одинаковых деталей.
Выборочное среднее - среднее арифметическое значение признака выборочной совокупности.
Выборочное среднее статическое отклонение - наиболее распространённый показатель рассеивания значений случайной величины относительно её математического ожидания.
Где
Использование оценки вибропрочности лопаток по максимальной статической напряженности позволяет получить равнонадежную оценку вибропрочности при различном количестве исследуемых объектов. При увеличении объема испытаний максимальная статическая напряженность уменьшится и приблизится к максимально замеренным.
График плотности вероятности нормального распределения и процент попадания случайной величины на отрезки, равные среднеквадратическому отклонению.
Правило трёх сигм ( ) — практически все значения нормально распределённой случайной величины лежат в интервале . Более строго — не менее чем с 99,7 % достоверностью значение нормально распределенной случайной величины лежит в указанном интервале (при условии, что величина истинная, а не полученная в результате обработки выборки).
Если же истинная величина неизвестна, то следует пользоваться не , а s. Таким образом, правило трёх