×
10.04.2019
219.016.ff53

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РОТОРА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам снижения уровня вибраций турбомашин, и может быть использовано в авиационных газотурбинных двигателях, роторы которых оборудованы упругими опорами. Способ исследования динамических свойств вращающегося ротора осуществляют путем изменения упругих свойств его опоры и измерения прогибов вала и частоты вращения ротора. При достижении частоты вращения ротора, составляющей 0,85...0,9 от критической, прикладывают к ротору осевую нагрузку, а при достижении прогиба, соответствующего частоте вращения, составляющей 0,85...0,9 от критической, снимают осевую нагрузку. Осуществление изобретения позволяет уменьшить динамические прогибы роторов ГТД и вибрационные нагрузки на опоры. 2 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам снижения вибраций турбомашин, и может быть использовано в авиационных газотурбинных двигателях, роторы которых оборудованы упругими опорами.

Известен способ исследования динамических свойств вращающегося ротора путем изменения упругих свойств его опоры и измерения прогибов частоты вращения ротора [Н.В.Григорьев «Нелинейные колебания элементов машин и сооружений». МАШГИЗ. Москва, 1961. Стр. 100...110].

При реализации данного способа измеряется величина эксцентриситета ротора. Производится замер прогибов ротора, работающего на жестких опорах как при прямом, так и при обратном ходах. На основании этих замеров строится кривая зависимости прогибов от частоты вращения ротора. Затем одна из жестких опор демонтируется и заменяется нелинейным демпфером. Снова замеряются прогибы ротора как при прямом, так и при обратном ходах.

Указанным способом невозможно изменить упругие свойства опоры непосредственно в процессе работы установки. Для осуществления указанного способа необходимо произвести замену опоры на нелинейный демпфер, что предполагает прекращение работы ротора, изменение конструкции ротора и наличие двух различных опор, что весьма дорогостояще для авиационных ГТД.

Задачей изобретения является снижение уровня вибраций турбомашины, оборудованной упругими опорами в процессе ее работы.

Указанная задача решается тем, что в способе исследования динамических свойств вращающегося ротора, например газотурбинного двигателя, путем изменения упругих свойств его опоры и измерения прогибов и частоты вращения ротора, при достижении частоты вращения ротора, составляющей 0,85...0,9 от критической, прикладывают к ротору осевую нагрузку, а при достижении прогиба, соответствующего частоте вращения 1,1...1,2 от критической, снимают осевую нагрузку.

Такое осуществление способа позволяет непосредственно в процессе работы ГТД изменять податливость нелинейной опоры, что значительно снижает динамические прогибы роторов и вибрационные нагрузки на опоры.

Необходимость приложения осевой нагрузки к ротору при достижении частоты его вращения, составляющей 0,85...0,9 от критической частоты вращения (nкр) объясняется тем, что на частоте вращения свыше 0,9 от nкр резко возрастают прогибы ротора, приводящие к повышенным вибрациям турбомашины. До частоты вращения 0,85 от nкр величина прогибов ротора имеет допустимые значения и изменение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ротора путем приложения к ротору осевой нагрузки не имеет смысла.

Снятие осевой нагрузки при частоте вращения ротора, равной 1,1...1,2 от nкр обусловлено тем, что при частоте вращения ротора более 1,2 от nкр, АЧХ ротора с приложенной осевой нагрузкой и АЧХ ротора без приложенной осевой нагрузки сходны по своим свойствам, а при частоте вращения ротора меньше 1,1 от nкр имеют место быть большие прогибы ротора, приводящие к повышенным вибрациям турбомашины.

На фиг.1 показана принципиальная схема установки для реализации предложенного способа,

на фиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) ротора при различных значениях податливости опоры с нелинейным демпфером: кривая 1 - АЧХ ротора при значении критической частоты вращения = nкр (при отсутствии осевой нагрузки); кривая 2 - АЧХ ротора при значение критической частоты вращения = n'кр (с приложенной осевой нагрузкой); кривая 3 - АЧХ ротора в результате реализации данного способа.

Ротор ГТД содержит вал 1 с диском 2, установленный на жесткую опору 3, и нелинейную опору 4. К диску примыкает емкость 5, заполненная воздухом, соединенная с баллоном со сжатым воздухом 6 посредством клапана 7. Последний имеет обратную связь 8 с валом 1. Для замера прогибов ротора жесткая опора 3 снабжена датчиком виброперемещений 9.

Способ осуществляют следующим образом. Производят запуск ГТД и экспериментальным путем измеряют значение критической частоты вращения nкр при отсутствии осевой нагрузки на нелинейную опору 4, а также строят АЧХ ротора (кривая 1 на фиг.2). При последующем запуске при достижении значительных прогибов ротора, соответствующих частоте вращения ротора 0,85...0,9 от nкр, срабатывает клапан 7 и емкость 5 наполняется сжатым воздухом из баллона 6. Возникающая при этом осевая сила, приложенная к диску 2, смещает ротор, что приводит к изменению податливости нелинейной опоры 4. Это приводит к изменению АЧХ ротора (кривая 2 на фиг.2) и, как результат, к изменению значения критической частоты вращения ротора от значения nкр до значения n'кр и уменьшению виброперемещений, фиксируемых датчиком 9 при дальнейшем увеличении частоты вращения ротора. При достижении частоты вращения ротора, равной 1,1...1,2 nкр, устройство обратной связи 8 перекрывает клапан 7, что убирает осевую силу, действующую на ротор, и изменяет податливость нелинейной опоры 4 до первоначального значения. Это изменяет АЧХ ротора на первоначальную (кривая 1 на фиг.2) и, как результат, изменяет значение критической частоты вращения ротора от значения n'кр до значения nкр. Т.о. изменение АЧХ ротора в процессе его работы протекает по кривой 3, фиг.2.

Осуществление изобретения позволяет уменьшить динамические прогибы роторов ГТД и вибрационные нагрузки на опоры.

Способисследованиядинамическихсвойстввращающегосяротора,например,газотурбинногодвигателяпутемизмененияупругихсвойствегоопорыиизмеренияпрогибовичастотывращенияротора,отличающийсятем,чтопридостижениичастотывращенияротора,составляющей0,85...0,9критической,прикладываюткроторуосевуюнагрузку,апридостижениипрогиба,соответствующегочастотевращения1,1...1,2критической,снимаютосевуюнагрузку.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 215 items.
10.01.2013
№216.012.196f

Выходное устройство турбины авиационного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к элементам конструктивной связи между корпусом турбины авиационного газотурбинного двигателя и ее внутренними элементами, а именно к конструкции выходного устройства турбины. Выходное устройство турбины содержит полые профилированные стойки корпуса, размещенные в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472003
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1994

Комбинированный центробежно-шестеренный насос

Изобретение относится к области машиностроения и касается насосов, применяемых в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла. Насос содержит расположенные в расточках корпуса шестерни, у которых у ножек зубьев выполнены кольцевые проточки с установленными в них...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472040
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1995

Комбинированный центробежно-шестеренный насос

Изобретение относится к области машиностроения и касается насосов, применяемых в маслосистемах теплонапряженных авиационных газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла. Насос содержит установленные в колодцах корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни. У ножек зубьев шестерен выполнены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472041
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d28

Способ запуска авиационного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к авиации. Способ запуска авиационного газотурбинного двигателя включает раскрутку ротора двигателя до частоты вращения ротора, необходимой для розжига камеры сгорания, розжиг камеры сгорания и выход на режим малого газа с поддержанием при этом предельного значения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472958
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d34

Героторный насос с торцовым входом

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и, в частности, к маслонасосам системы смазки авиационного газотурбинного двигателя. Героторный насос с торцовым входом содержит установленную на полом валу 4 по меньшей мере одну пару эксцентрично расположенных шестерен, ограниченных с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472970
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.2078

Сопловой аппарат турбомашины с конвективно-пленочным охлаждением

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в высокотемпературных газовых турбинах. Сопловой аппарат турбомашины с конвективно-пленочным охлаждением содержит профили лопаток, соединенные полками, участок рассеивания, в виде углубления с внутренней стороны полок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473813
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.23ed

Выходное устройство турбины

Выходное устройство турбины содержит профилированные стойки корпуса, размещенные в проточной части за рабочим колесом последней ступени турбины. У стоек средние линии выходных участков профилей направлены вдоль продольной оси турбины. Средние линии входных участков профилей стоек повернуты к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474699
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.23f9

Способ регулирования подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя и система для его осуществления

Изобретение относится к области управления работой газотурбинных двигателей. Способ регулирования, реализуемый системой регулирования, заключается в формировании расхода топлива через, по крайней мере, два дозатора в группы форсунок в зависимости от режима работы двигателя при использовании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474711
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b93

Лопатка турбомашины

Изобретение относится к охлаждению осевой турбомашины и, в частности, к усовершенствованию охлаждения профильной части лопатки турбины высокого давления. Лопатка турбомашины содержит газодинамический профиль, ограниченный внешними выпуклой и вогнутой поверхностями, канал вдоль входной кромки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476682
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bc2

Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя

Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя содержит диск с упорным выступом и соединительными элементами диска, лопатки с хвостовиком, средство для перекрытия зазоров и средство осевой фиксации лопаток в замковом соединении типа «ласточкин хвост». Соединительные элементы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476729
Дата охранного документа: 27.02.2013
Showing 1-10 of 378 items.
10.01.2013
№216.012.196f

Выходное устройство турбины авиационного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к элементам конструктивной связи между корпусом турбины авиационного газотурбинного двигателя и ее внутренними элементами, а именно к конструкции выходного устройства турбины. Выходное устройство турбины содержит полые профилированные стойки корпуса, размещенные в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472003
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.2078

Сопловой аппарат турбомашины с конвективно-пленочным охлаждением

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в высокотемпературных газовых турбинах. Сопловой аппарат турбомашины с конвективно-пленочным охлаждением содержит профили лопаток, соединенные полками, участок рассеивания, в виде углубления с внутренней стороны полок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473813
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.23ed

Выходное устройство турбины

Выходное устройство турбины содержит профилированные стойки корпуса, размещенные в проточной части за рабочим колесом последней ступени турбины. У стоек средние линии выходных участков профилей направлены вдоль продольной оси турбины. Средние линии входных участков профилей стоек повернуты к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474699
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.23f9

Способ регулирования подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя и система для его осуществления

Изобретение относится к области управления работой газотурбинных двигателей. Способ регулирования, реализуемый системой регулирования, заключается в формировании расхода топлива через, по крайней мере, два дозатора в группы форсунок в зависимости от режима работы двигателя при использовании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474711
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b93

Лопатка турбомашины

Изобретение относится к охлаждению осевой турбомашины и, в частности, к усовершенствованию охлаждения профильной части лопатки турбины высокого давления. Лопатка турбомашины содержит газодинамический профиль, ограниченный внешними выпуклой и вогнутой поверхностями, канал вдоль входной кромки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476682
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bc9

Подшипник скольжения с наноструктурным антифрикционным керамическим покрытием

Изобретение относится к подшипникам скольжения и может быть использовано в авиационной, газонефтедобывающей, автомобильной и других областях промышленности. Подшипник скольжения включает корпус и установленный на корпусе, по меньшей мере, один элемент скольжения, по меньшей мере, поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476736
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c3a

Способ контроля технического состояния и обслуживания двухроторного газотурбинного двигателя при его эксплуатации

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности двухконтурных, к контролю технического состояния во время их эксплуатации для принятия решений по их обслуживанию и дальнейшей эксплуатации. В известном способе контроля технического состояния в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476849
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e58

Энергосберегающий подшипник скольжения

Изобретение относится к подшипникам скольжения и может быть использовано в авиакосмической, нефтедобывающей, нефтеперекачивающей, нефтеобрабатывающей и иных областях промышленности. Подшипник скольжения включает корпус и смонтированные на корпусе элементы скольжения, поверхности скольжения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477395
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.04.2013
№216.012.375d

Элемент охлаждаемой лопатки турбомашины

Изобретение относится к охлаждению газотурбинного двигателя и, в частности, к усовершенствованию охлаждения профильной части и полок лопатки турбины высокого давления. Элемент охлаждаемой лопатки турбомашины содержит канал для охлаждающего воздуха, выполненный внутри лопатки в направлении вдоль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479726
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.37ba

Защитная маскирующая система для летательного аппарата, подвергающегося радиолокационному облучению

Изобретение относится к средствам защиты и маскирования объектов от систем радиолокационного облучения и опознавания, захвата, автоматического сопровождения и целеуказания, работающих в радиолокационном диапазоне электромагнитного спектра. Защитная маскирующая система для летательного аппарата,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479819
Дата охранного документа: 20.04.2013
+ добавить свой РИД