УСТАНОВКА ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КЛЕПАНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НАПРАВЛЯЮЩИХ АППАРАТОВ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области дефектоскопии, в частности к неразрушающему контролю по ГОСТ Р 51751-2001 методом свободных колебаний, и предназначено для обнаружения скрытых дефектов клепаных соединений направляющих аппаратов газотурбинного двигателя.
Для конверсионных авиационных двигателей диагностика элементов газотурбинной установки (ГТУ) имеет особую актуальность.
Одним из видов дефектов, существенно снижающих надежность ГТУ, являются дефекты клепаного соединения направляющего аппарата газотурбинного двигателя. Разрушение хотя бы одного клепаного соединения приводит к значительным повреждениям проточной части ГТУ. Разработка эффективного контроля качества клепаных соединений представляет важную техническую задачу.
До последнего времени контроль качества клепаных соединений производился в основном органолептически. Такой контроль приводил к субъективизму в оценке дефектов и не позволял выявить скрытые дефекты ввиду особенности конструкции направляющих аппаратов (из-за плотного прилегания лопаток друг к другу).
Известен способ и устройство акустического контроля монолитных дисков ротора турбомашины по патенту RU 2 270440, МПК G01N 29/00, 2001.
Установка для акустического контроля монолитного облопаченного диска содержит: устройство для приведения диска во вращение, средство механического возбуждения взаимодействующее с каждой из лопаток диска, приемное акустическое устройство, расположенное вблизи возбуждаемой лопатки, устройство управления и средство обработки информации,
включающее вычислительное устройство для вычисления по методу БПФ частотного отклика каждой из лопаток диска, запоминающее устройство для запоминания электрических сигналов и связанных с ними частотных откликов, средство распознавания и средство классификации для выбраковки или приемки диска.
Эта установка, применительно к контролю клепаных соединений, имеет ряд недостатков. Например, при механическом возбуждении при контроле клепаного соединения звуковые колебания будут возникать в соседних с контролируемым соединением соединениях, тем самым, внося помехи в спектр собственных колебаний последнего. Кроме того, частотного диапазона от 0 до 7000 Гц, который обеспечивает данная установка, недостаточно для контроля клепаного соединения, так как частоты собственного колебания последнего варьируются в диапазоне от 0 до 20 кГц.
Задачей настоящего изобретения является разработка установки для акустического контроля качества клепаных соединений направляющих аппаратов газотурбинного двигателя, которая позволила бы определять техническое состояние отдельных клепаных соединений направляющего аппарата.
Технический результат достигается тем, что установка для акустического контроля качества клепаных соединений направляющих аппаратов газотурбинного двигателя, включающая устройство для приведения диска во вращение, средство механического возбуждения взаимодействующее с лопаткой диска, приемное акустическое устройство, состоящее, например, из микрофона, расположенного вблизи возбуждаемой лопатки, устройство обработки информации и устройство управления, смонтирована на виброизолированном основании из звукопоглощающего материала, при этом устройство для приведения диска с лопатками во вращение, дополнительно содержит редуктор, имеющий шестеренчатую и червячную передачи, через который реверсивный двигатель соединен со ступицей, на которой установлен узел крепления направляющего аппарата,
состоящий из двух дисков, средство механического возбуждения, смонтировано на вертикальной стойке с возможностью перемещения в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях и представляет собой плечо, на конце которого по вертикальной оси закреплены противовес, электромагнит и ударник, а устройством обработки информации является компьютер, осуществляющий обработку электрических сигналов и их анализ, регистрацию результатов контроля, а так же задание параметров управления для устройства управления, выполненного в виде контролера и осуществляющего формирование сигналов управления двигателем и ударником.
На фиг.1 представлена установка для акустического контроля качества клепаных соединений направляющих аппаратов газотурбинного двигателя, на фиг.2 - отображение информации о результатах контроля качества клепаных соединений направляющих аппаратов газотурбинного двигателя.
Установка для акустического контроля качества клепаных соединений направляющих аппаратов газотурбинного двигателя включает виброизолированное основание 1 из звукопоглощающего материала, на котором смонтированы: устройство для приведения диска с лопатками во вращение, включающее реверсивный электродвигатель 2, связанный через редуктор 3 со ступицей 4, на которой установлен узел крепления 5, состоящий из двух дисков, между которыми размещается направляющий аппарат 6; средство механического возбуждения, смонтированное на вертикальной стойке 7 с возможностью перемещения в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях и представляющее собой плечо, на конце которого закреплены противовес 8, электромагнит 9 и ударник 10, взаимодействующий с лопаткой; приемное акустическое устройство, закрепленное на другой вертикальной стойке 11 и представляющее собой плечо из акустической трубы 12, расположенной вблизи возбуждаемой лопатки, внутри которой помещен микрофон; компьютер 13; контролер 14.
Работа установки для акустического контроля качества клепаных соединений направляющих аппаратов газотурбинного двигателя осуществляется следующим образом.
После установки, закрепления и позиционирования исследуемого направляющего аппарата 6 на измерительной позиции компьютер 13 подает сигнал на контролер 14, который запускает ударник 10, средства механического возбуждения, смонтированного на вертикальной стойке 7 с возможностью перемещения в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. По контролируемой лопатке направляющего аппарата 6 наносится серия нормированных по силе ударов. После совершения каждого удара микрофон фиксирует колебания, преобразует их в электрический сигнал, который передается на звуковой вход компьютера 13. В компьютере аналоговый электрический сигнал преобразуется в цифровую форму при помощи 16-разрядного АЦП, записывается на жесткий диск и впоследствии обрабатывается специализированной программой. После совершения ударов подается сигнал на контроллер 14 и реверсивный электродвигатель 2, связанный через редуктор 3 со ступицей 4, на которой установлен узел крепления 5, состоящий из двух дисков, между которыми размещается направляющий аппарат 6 приводит во вращение диск до следующей контролируемой лопатки направляющего аппарата. В это время программа анализирует записанные сигналы и выводит результат о состоянии клепаного соединения лопатки (дефектное или бездефектное). Затем цикл повторяется до тех пор, пока не проконтролируются все лопатки проверяемого направляющего аппарата. После чего осуществляется распечатка результатов контроля.
Контроль качества клепаного соединения направляющих аппаратов ведется по результатам анализа спектра колебаний. Браковочный контроль осуществляется по отличию спектра колебаний контролируемого изделия от спектра колебаний эталона.
Данная установка позволяет проводить контроль качества клепаных соединений направляющих аппаратов газотурбинного двигателя.