Газотурбинные двигатели (ГТД)

Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Марта 2014 в 21:23, курсовая работа

Краткое описание

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.

Файлы: 1 файл

курсовая.docx

— 1.35 Мб (Скачать)

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;
  • определение состояния двигателя в процессе доводки эксплуатируемых двигателей;
  • обработка и анализ вибросигналов в целях измерения диагностических параметров.

Диагностирование состояния двигателя по параметрам вибрации в процессе эксплуатации

Алгоритмы разделяются на три подгруппы:

  1. Допусковый контроль (двухуровневый - предупредительный и предельный). Допуски могут быть фиксированными или изменяемые с учетом режима работы двигателя и условий полета ЛА.
  2. Контроль наработки с повышенным уровнем вибрации.
  3. Диагностирование и прогнозирование состояния двигателя по изменению (тренду) параметров вибрации.

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 допуска. Наработка контролируется в единицах времени или в циклах вибрации.

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:

  • разделение вибрационного сигнала вибрационного сигнала на «элементарные» сигналы;
  • пространственное разделение вибрационных сигналов;
  • восстановление формы выделенных «элементарных» сигналов;
  • линейные и нелинейные преобразования сигналов;
  • измерение отдельных параметров и статических характеристик сигналов;
  • измерение характеристик взаимосвязи сигналов.

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Задачи, решаемые с помощью вибрографирования:

  1. оценка на стадии опытной доводки двигателя уровня общих вибраций данного типа двигателя на основе сопоставления с общими вибрациями двигателя аналогичных машин, которые уже эксплуатируются;
  2. выявление отступлений в технологии и сборке авиационного двигателя путем наблюдения за вибрациями каждого двигателя;
  3. выявление на ранней стадии некоторых дефектов, характеризующих начало разрушения;
  4. выявление потенциального ненадежных экземпляров двигателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

  1. Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели. ОАО «Авиадвигатель», г.Пермь 2006 г., 1134-1138 с., 1142-1144 с.
  2. Ю.С.Елисеев, В.В. Крымов, К.А. Малиновский, В.Г. Попов. Технологии эксплуатации, диагностики и ремонта авиационных двигателей. «Высшая школа», г. Москва 2002 г.,355 с.
  3. Кеба И.В. Диагностика авиационных газотурбинных двигателей. Г. Москва,«Транспорт»,248 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

 

 используется при n
6

Где

- коэффициент вариации

- максимальное статическое  значение напряжений

 

 n=8

 

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.

Правило трёх сигм


 

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

 

 


Информация о работе Газотурбинные двигатели (ГТД)