Технический отчет «Выборочная оценка технического состояния вращающихся узлов силовой установки вертолета МИ-8 МТВ в процессе наземного запуска с использованием бесконтактного лазерного вибропреобразователя».

 

 

I.                  Цель работы

 

Оценка возможности оперативного выявления зарождающихся и развивающихся дефектов износа узлов двигателей типа ТВ3-117 и главного редуктора типа ВР-14 при наземных запусках с использованием бесконтактного лазерного вибропреобразователя.

 

II.                                      Объекты испытаний место,  время их проведения и исполнители

 

В качестве объекта испытаний оценивалось состояние следующих узлов авиадвигателя и главного редуктора:

-             центральный привод;

-                                 коробки приводов;

-                                 турбокомпрессор;

-                                 свободная турбина;

-                                 главный редуктор;

-                                 маслоагрегат (9 зубьев у каждой шестерни);

-                                 насос откачки масла из коробки приводов (10 зубьев) ;

Измерение вибрации и диагностика технического состояния вышеуказанных агрегатов выполнялось на вертолете МИ-8 МТВ

(бортовой номер 25800) на  летно-испытательном полигоне ОАО «СПАРК» в процессе наземного запуска на малом газу поочередно двигателей №1 и №2. Время испытаний - октябрь 2006г.

Методика лазерной вибродиагностики разработана на кафедре технической диагностики СПб ГУ ГА под научным руководством и при непосредственном участии зав. кафедрой,  д. т. н. Ушакова А.П.

Диагностические измерения выполнены инженером лаборатории ТД и НК АТБ ГТК « РОССИЯ» Озеровым А.В. и  техником Зотовым В.В.

 

III.   Описание измерительного тракта и методика измерений с использованием лазерного виброметра.

 

Тракт измерения вибрации агрегатов двигателя состоял из лазерного вибропреобразователя типа LV-2 (разработки ООО «Лазерная техника»), соединительного кабеля и цифрового анализатора.

Принцип действия лазерного вибропреобразователя заключается в сложении отраженного от объекта оптического сигнала, несущего информацию о колебательной скорости объекта, с излучаемым гетеродинным оптическим сигналом (рис.1).

 

 

Основные параметры преобразователя:

- частотный диапазон – от 2 Гц до 30 кГц,

- диапазон измеряемых виброскоростей до 400 мм/сек;

- динамический диапазон - не менее 70 дБ;

           -расстояние до объекта от 0,5 до 5 метров;

-чувствительность 25мВ/(мм/с).

 Сигнал от измерительной головки поступает на электронный блок, имеющий индикатор качества измеряемого сигнала, и далее на цифровой анализатор. Анализатор позволял измерять диагностический сигнал в диапазоне частот от 0,5 Гц до 28 кГц. Измерительная головка с объективом лазерного преобразователя закреплена на штативе, который позволяет направлять  лазер под любым углом на объект контроля (рис.2). 

          Рис.2. Фото лазера, закрепленного на створке капота двигателя ТВ3-117

 

           Рис. 3. Фото лазера, закрепленного на створке капота главного редуктора.

 

Для удобства работы (в части фиксации точки измерения вибрации на корпусе контролируемого агрегата) в состав оптической схемы включён лазер подсветки, длина волны которого 0.63 мкм находится в видимой области спектра. Его луч полностью совмещён с лучом инфракрасного лазера.

Головка лазера направлялась на корпус диагностируемого агрегата и, после включения электронного блока, лазер подсветки фокусировался на корпусе агрегата.

В обследуемой силовой установке ресурс левого двигателя был продлен, а правый двигатель – после капитального ремонта.  Поэтому представлялось интересным сравнить техническое состояние идентичных узлов обоих двигателей.  На рис.4 точки измерения 1-3 относятся к левому двигателю, а точки измерения 5-7 к правому двигателю. Точка 4 – в районе крепления неподвижных осей промежуточных шестерен планетарной ступени к корпусу главного редуктора.

 

 

Рис.4. Точки измерения вибрации на левом и правом двигателях силовой установки в районе опор турбокомпрессора и главного редуктора.

   

 

 

На рис.5. показан продольный разрез двигателя и более точное обозначение мест измерения вибрации в районах передней опоры компрессора и центрального привода, а так же около 2и 3 опор.

 

4. Последовательность проведения испытаний и анализ результатов измерений вибрации

Учитывая, что лазерная вибродиагностика впервые применялась для обследования силовой установки вертолета при запуске в наземных условиях, ставились следующие задачи:

- выполнить  измерения вибрации в каждой точке контроля не только на стационарных оборотах режима малого газа, но и режимах запуска, разгона и выбега;

- исходя из соблюдения техники безопасности отработать следующую методику: лазер с помощью универсального штатива крепить к зафиксировнной створке открытого  капота и направлять на точку измерения до запуска двигателя. При этом оператор вместе с анализатором располагаются внутри салона вертолета. После окончания пуска лазер направлять на следующую точку измерений и запуски  двигателя повторять;

-  проверить возможность диагностирования узлов силовой установки при расположении лазера на штативе в безопасной зоне вне вертолета.

Таким образом, последовательно устанавливался  и направлялся лазер на вышеуказанные точки контроля и производились измерения вибрации.

  Перед запуском двигателя включалась виброизмерительная аппаратура, оценивалось качество сигнала, затем  осуществлялся ввод сигнала в цифровой анализатор и  запускался двигатель. Для оценки переходных процессов регистрировались разгон двигателя, а также стационарный участок работы на режиме малого газа длительностью не менее 30 секунд. После записи сигнала в память прибора головка лазера направлялась на следующую точку и измерения продолжались.

На рис.6 показана осциллограмма сигнала вибрации в точке 1, из которой виден участок стационарных оборотов, наличие резонансного усиления вибрации на переходных режимах в моменты запуска  турбокомпрессора и свободной турбины, а также  прохода гармоник оборотных частот через области собственных частот колебаний двигателя.

Рис.6. Осциллограмма сигнала вибрации в районе первой опоры турбокомпрессора.

 Более наглядную картину дает трехмерный график изменения амплитуд составляющих вибрации силовой установки, измеренных  в т.1, на режимах разгона, стационарных оборотов и выбега, показанный на рис. 7. Здесь по горизонтальной оси отложено время работы, по вертикальной оси – частота колебаний в Гц, а интенсивность вибрации характеризуется изменением цвета от коричнево- красного (при максимальном уровне вибрации) до светло-зеленого (при минимальном уровне).

Рис.7. Изменение амплитуд составляющих уровней вибрации силовой установки в моменты разгона, стационарных оборотов и выбега.

 

Идентификация узлов агрегатов двигателя выполнялась  путем сопоставления расчетных частот  действия возмущающих сил в роторных системах, зубчатых приводах и насосных агрегатах, определенных  по анализу кинематических схем, с дискретными составляющими в спектрах  измеренных сигналов. На рис.8, 9 и 10  приведены узкополосные спектры вибрации в т.1 на стационарных оборотах. На рис.8 в полосе частот от 0.5Гц до 300 Гц, на рис.9- в области средних и на рис. 10 в области высоких частот.

 

Рис.8. Спектр вибрации  турбокомпрессора в диапазоне частот о.5-300Гц (т.1).

В спектре вибрации содержатся составляющие на частотах вращения:

- вала свободной турбины (137 Гц, СКЗ виброскорости -1.5мм/с);

- вала компрессора (238Гц, СКЗ виброскорости-0,44 мм/с);

-центральной шестерни планетарной ступени главного редуктора (18.3 Гц, СКЗ виброскорости- 3.16 мм/с) и 4 гармоники (73.2Гц);

-

   

 

Рис. 9. Высокочастотный спектр вибрации в т.1

 

 

 

  контакт: Контакты  

 

 

 

 

Hosted by uCoz