Bezkontaktowe pomiary drgań wybranych elementów wirnikowych turbinowych silników lotniczych

Abstract

Celem niniejszego artykułu jest zaprezentowanie metody bezdotykowego pomiaru postaci drgań własnych izolowanych elementów konstrukcyjnych silników turbinowych z wykorzystaniem wibrometru laserowego. Badaniom poddano dwa dostępne elementy konstrukcyjne: zintegrowaną tarczę turbinową silnika rozruchowego AI-9 oraz łopatkę wieńca wentylatorowego sprężarki niskiego ciśnienia silnika RD-33. Pomiary drgań rezonansowych przeprowadzono w sposób bezdotykowy przy użyciu dopplerowskiego wibrometru skanującego Polytec PSV-400-3D. Tarczę turbinową zawieszoną do pomiaru na podatnych odciągach zapewniając w ten sposób warunki zbliżone do warunków swobodnych. Z kolei łopatkę zamocowano w sposób sztywny umieszczając jej stopkę w szczękach nieruchomego zacisku. Opisano procedurę pomiarową oraz zasadę działania użytej aparatury. W celu weryfikacji wyników pomiarowych opracowano modele dyskretne obu elementów, które posłużyły do numerycznej analizy modalnej (MSC Software). Modele geometryczne tarczy i łopatki opracowano z wykorzystaniem technik inżynierii odwrotnej. Modele strukturalnego MES przygotowano w preprocesorze MSC Patran stosując dyskretyzację elementami bryłowymi. Częstotliwości podstawowych postaci rezonansowych zbadanych doświadczalnie porównano z częstotliwościami analogicznych postaci numerycznych. Analiza porównawcza jest punktem wyjścia do kalibracji modeli numerycznych, które w kolejnym etapie badań będzie można wykorzystać do określania krytycznych prędkości obrotowych wirujących elementów.

Keywords

• doświadczalna analiza modalna
• drgania własne
• wibrometria laserowa