способ настройки на резонансную частоту колебания испытываемых лопаток рабочего колеса

Формула изобретения

СПОСОБ НАСТРОЙКИ НА РЕЗОНАНСНУЮ ЧАСТОТУ КОЛЕБАНИЯ ИСПЫТЫВАЕМЫХ ЛОПАТОК РАБОЧЕГО КОЛЕСА, включающий вращение рабочего колеса с постоянной угловой скоростью и плавное увеличение частоты вращения аэродинамического возбудителя колебания лопаток, установленного на валу дополнительного электродвигателя с независимой обмоткой возбуждения, до возбуждения резонанса колебания лопаток, отличающийся тем, что, с целью повышения точности избирательности настройки на резонансную частоту колебаний лопаток, перед испытанием на одну из пластин аэродинамического возбудителя устанавливают тензодатчик, на валах рабочего и дополнительного двигателей устанавливают датчики угла поворота вала, а увеличение частоты вращения возбудителя осуществляют путем плавного увеличения напряжения в обмотке возбуждения, при этом измеряют приращение частоты вращения по времени дополнительного электродвигателя и фиксируют возникновение резонанса колебаний лопаток в момент изменения знака приращения частоты вращения с положительного на отрицательный, при этом после настройки на резонансную частоту колебаний лопаток контролируют амплитуду колебания пластины возбудителя и в момент достижения максимума переменной составляющей сигнала фиксируют углы поворота рабочего колеса и аэродинамического возбудителя относительно точек крепления датчиков угла поворота и по ним определяют номер резонирующей лопатки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к способам настройки на резонансную частоту колебаний испытываемых лопаток рабочего колеса осевых вентиляторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ испытания осевого компрессора [1], по которому осуществляется вращение рабочего колеса с постоянной угловой скоростью и плавное увеличение частоты вращения аэродинамического возбудителя колебания лопаток, установленного на валу дополнительного электродвигателя с независимой обмоткой возбуждения, до возбуждения резонанса колебания лопаток.

Недостатком данного способа является необходимость предварительного определения резонансных частот и соответствующих им частот вращения возбудителя колебаний, что увеличивает трудоемкость проводимых испытаний и снижает точность избирательности настройки на резонансную частоту колебаний лопаток.

Целью изобретения является повышение точности избирательности настройки на резонансную частоту колебаний лопаток.

Цель достигается тем, что в способе испытания осевого компрессора, по которому осуществляется вращение рабочего колеса с постоянной угловой скоростью и плавное увеличение частоты вращения аэродинамического возбудителя колебания лопаток, установленного на валу дополнительного электродвигателя с независимой обмоткой возбуждения, до возбуждения резонанса колебания лопаток, перед испытанием на одну из пластин аэродинамического возбудителя устанавливают тензодатчик и на валах рабочего и дополнительного двигателей устанавливают датчики угла поворота вала, а увеличение частоты вращения возбудителя осуществляют путем плавного увеличения напряжения в обмотке возбуждения, при этом измеряют приращение частоты вращения по времени дополнительного электродвигателя и фиксируют возникновение резонанса колебаний лопаток в момент изменения знака приращения частоты вращения с положительного на отрицательный, при этом после настройки на резонансную частоту колебаний лопаток контролируют амплитуду колебания пластины возбудителя и в момент достижения максимума переменной составляющей сигнала фиксируют углы поворота рабочего колеса и аэродинамического возбудителя относительно точек крепления датчиков угла поворота и по ним определяют номер резонирующей лопатки.

На фиг. 1 показана принципиальная схема настройки на резонансную частоту колебания лопаток; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - входные сигналы шлейфового осциллографа.

Устройство, реализующее способ настройки на резонансную частоту колебания испытываемых лопаток 1 рабочего колеса 2 осевого вентилятора, содержит основной электродвигатель 3, на валу 4 которого закреплено рабочее колесо 2, дополнительный электродвигатель 5 с основной обмоткой 6 (ток якоря) и обмоткой 7 возбуждения (ток возбуждения). К валу 8 электродвигателя 5 прикреплен возбудитель 9 колебания с окнами 10 и перекрывающими пластинами 11. Обмотка 6 подключена к регулируемому источнику 12 питания. К валу 8 дополнительного электродвигателя 5 подключен тахометр 13. Устройство также содержит блок 14 задержки, схему 15 разности и реле 16 с нормально замкнутыми контактами 17 и нормально разомкнутыми контактами 18. Регулируемый источник 12 питания снабжен задающим электродвигателем 19, кинематически связанным с ползуном 20 источника 12. Выход тахометра 13 подключен к входу блока 14 задержки и к первому входу схемы 15 разности сигналов, а выход блока 14 задержки подключен к второму входу схемы 15 разности сигналов, при этом его выход через диод 21 подключен к входу реле 16. Нормально замкнутые контакты 17 реле 16 последовательно подключены к цепи питания задающего электродвигателя 19. Нормально разомкнутые контакты 18 включены в цепи обратной связи по току якоря регулируемого источника 12 питания.

Кроме того, на валу 4 основного электродвигателя 3 и валу 8 дополнительного электродвигателя 5 установлены метки 22 и 23 угловых датчиков 24 и 25 соответственно, связанные с центрами выбранной лопатки 1 рабочего колеса 2 и пластины 26 аэродинамического возбудителя 9. На пластине 26 наклеивается тензодатчик 27, выход которого через токосъемник 28 соединен с тензостанцией 29, связанной со шлейфовым осциллографом 30 через нормально разомкнутые контакты 3 реле 16, Выходы угловых датчиков 24, 25 также связаны с входами шлейфового осциллографа 30.

Способ настройки на резонансную частоту колебания испытываемых лопаток 1 рабочего колеса 2 осевого вентилятора включает в себя вращение колеса 2 с постоянной угловой скоростью и плавное увеличение частоты вращения аэродинамического возбудителя 9 колебания лопаток 1, установленного на валу 8 дополнительного электродвигателя 5 с независимой обмоткой 7 возбуждения до возникновения резонанса колебания лопаток 1. Увеличение частоты вращения возбудителя 9 осуществляют путем постепенного увеличения напряжения U_я и одновременного измерения приращения частоты f вращения по времени дополнительного электродвигателя 5. Приращение частоты f формируют в схеме 15 разности путем вычитания сигнала, поступающего непосредственно от тахометра 13, из сигнала, поступающего с выхода блока 14 задержки. Диод 21 пропускает только отрицательную полярность сигнала. В момент совпадения частоты возбуждения с собственной частотой колебания лопаток 1 последние попадают в резонанс и происходит срыв потока с лопаток 1 рабочего колеса 2. Вследствие срыва потока скорость обдува воздушным потоком возбудителя 9 уменьшается, что приводит к уменьшению момента сопротивления возбудителя 9. Первоначально, вследствие уменьшения сопротивления потока, на возбудитель 9 вновь возрастает действие воздушного потока, которое приводит к уменьшению частоты вращения электродвигателя 5. В этот момент в схеме 15 формируется отрицательный сигнал, который проходит через диод 21 и запирает реле 16. Реле 16 своими контактами блокирует себя, отключает цепь источника питания управляющего двигателя 19 и замыкает цепь обратной связи по току якоря регулирования источника 12 питания. Частота вращения двигателя 5 стабилизируется, и возбудитель 9 создает возмущение потока на лопатки 1 с резонансной частотой. Кроме того, замыкается нормально разомкнутые контакты 31 реле 16 и подключают выход тензостанции 29 к шлейфовому осциллографу. На другие входы шлейфового осциллографа постоянно поступают сигналы в виде ряда импульсов от угловых датчиков 24 и 25. По осциллограмме определяется максимальный сигнал с тензодатчика 27, и в момент достижения максимума фиксируют углы поворотов рабочего колеса вентилятора и аэродинамического возбудителя относительно точек крепления угловых датчиков 24 и 25. Это достигается путем измерения расстояния на осциллограмме от точки максимума сигнала до отметки от импульсов с угловых датчиков и по формуле

_i = 360 L_i/L_oi, где i = 1,2;

L_i - расстояние до импульса i-го ряда;

L_oi - расстояние между импульсами oi-го ряда; определяют углы поворотов.

Ввиду того, что частота встреч пластины с резонирующей лопаткой равна

f_вс = f_р.к f_а.в , где f_р.к - частота вращения рабочего колеса;

f_а.в - частота вращения возбудителя колебаний (знак определяет взаимное направление вращения), то номер резонирующей лопатки определяют по формуле

N = где _о - угол между соседними лопатками рабочего колеса вентилятора.

Таким образом, применение данного способа позволяет повысить избирательность настройки на резонансную частоту.