SU1838773A3 - Method of and device for fatigue tests of turbomachine blades - Google Patents

Description

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам испытания лопаток турбомашины на усталость.The invention relates to testing equipment, in particular to methods of fatigue testing of turbomachine blades.

Целью изобретения является снижение энергозатрат на проведение испытаний. 5 Поставленная цель достигается тем, что производят установку лопатки на вибростенде, закрепляют и создают колебания. Соосно испытываемой лопатке располагают резонансный элемент и создают синфазные Ю колебания лопатки и резонансного элемента, частота колебаний которого равна или кратна частоте колебаний лопатки, а момент ‘инерции корневого сечения резонансного элемента выбирают больше момента инер- 15 ции испытываемой лопатки, при этом центр масс собранного устройства располагают по линии действия толкающего усилия.The aim of the invention is to reduce energy consumption for testing. 5 This goal is achieved by installing the blade on a vibration stand, fixing it and creating vibrations. A resonant element is placed coaxially with the test blade and creates in-phase J oscillations of the blade and the resonant element, the oscillation frequency of which is equal to or a multiple of the oscillation frequency of the blade, and the moment of inertia of the root section of the resonant element is chosen greater than the moment of inertia of the test blade, while the center of mass of the assembled device positioned along the line of action of the pushing force.

Устройство для испытания лопаток, содержащее зажим, приспособление для 20 крепления зажима, снабжено резонансным элементом, закрепленным на корпусе приспособления, с установленным на нем с возможностью перемещения грузом, а элементы зажима, выполнены в виде одно- 25 зубого захвата и двух профильных ложементов расположенных противоположно друг другу.A device for testing blades, containing a clamp, a device for 20 fastening the clamp, is equipped with a resonant element fixed on the body of the device, with a load mounted on it with the ability to move, and the clamping elements are made in the form of a single to 25 tooth grip and two profile cradles located opposite each other.

Сущность способа заключается в том, 30 что лопатку устанавливают в зажим и вставляют в приспособление. Устанавливают также профильные ложементы и на корпус· приспособления соосно лопатке устанавливают резонансный элемент. Создают син- 35 фазные колебания лопатки и резонансного элемента с помощью перемещающегося груза. Момент инерции корневого сечения , резонансного элемента выбирают больше момента инерции испытываемой лопатки. 40 Центр масс собранного устройства располагают по линии действия толкающего усилия.The essence of the method consists in the fact that the blade is installed in the clamp and inserted into the device. Profile lodgments are also installed and a resonant element is installed on the body of the device coaxially with the blade. Synchronous 35 phase oscillations of the blade and the resonant element are created using a moving weight. The moment of inertia of the root section of the resonant element is chosen to be greater than the moment of inertia of the blade being tested. 40 The center of mass of the assembled device is located along the line of the pushing force.

Устройство состоит из корпуса приспособления 1 с прикрепленным к нему грузом 2 для обеспечения перемещения центра 45 масс на линию действия толкающего усилия, соединенные с резонансным элементом 3, зажима 4, выполненного в виде однозубого захвата и профильных ложементов 5, установленных на ножке замка лопат- 50 ки 6. Винты 7 и 8'служат для закрепления лопатки в приспособлении. На резонансном элементе 3 расположен груз 9. Предлагаемый способ осуществляется с помощью предлагаемого устройства следующим об- 55 разом.The device consists of the body of the device 1 with a weight 2 attached to it to ensure the movement of the center of mass 45 to the line of action of the pushing force, connected to the resonant element 3, a clamp 4 made in the form of a one-toothed grip and profile cradles 5 installed on the leg of the paddle lock-50 6. Screws 7 and 8 'serve to fix the blade in the device. On the resonant element 3 there is a load 9. The proposed method is carried out using the proposed device in the following way.

Устанавливают лопатку 6 в зажим 4 и вставляют в приспособление 1. Вставляют профильные ложементы 5. Затягивают винты 7 и 8. Определяют частоту собственных' колебаний лопатки. Устанавливают противовес 2 к корпусу приспособления. К нему прикрепляют резонансный элемент 3 с расположенным на нем грузом 9. Перемещая 5 груз 9 добиваются того, что частота колебаний резонансного элемента была равна или кратна частоте собственных колебаний лопатки. При этом добиваемся максимального снижения мощности возбуждения лопатки. Ю Π р и м е р. По предложенному способу осуществлялось испытание лопатки вентилятора двигателя. Д-18Т. Испытание велось отдельно корневой и надполочной частей. Общая длина лопатки около 1000 мм, шири15 на - 270'мм. толщиной 12 мм, вес лопатки до 10 кг.Install the blade 6 in the clamp 4 and insert it into the device 1. Insert the profile lodgements 5. Tighten the screws 7 and 8. Determine the frequency of natural 'oscillations of the blade. The counterweight 2 is installed to the device body. A resonant element 3 with a weight 9 located on it is attached to it. By moving 5 weight 9, the vibration frequency of the resonant element is equal to or a multiple of the natural vibration frequency of the blade. In this case, we achieve the maximum reduction in the excitation power of the blade. Yu Π r i me r. According to the proposed method, the engine fan blade was tested. D-18T. The test was carried out separately for the root and supra-shelf parts. The total length of the blade is about 1000 mm, width is 15 by - 270'mm. 12 mm thick, blade weight up to 10 kg.

Материал лопатки - титановый сплав ВТЗ-1, модуль упругости Ед - 1,275- 10⁴ кгс/мм,корневая часть лопатки весом 6 кг и 20 длиной 400 мм, закреплялось в приспособлении без резонансного элемента. При этом амплитуда колебаний составила 15 мм при уровне напряжений 30 кгс/мм². резонансная частота составила 128 гц, мощность по25 требная на возбуждение составила 18 кВт.Blade material - titanium alloy VTZ-1, modulus of elasticity Unit - 1.275-10 ⁴ kgf / mm, the root part of the blade weighing 6 kg and 20 length 400 mm, was fixed in a device without a resonant element. In this case, the vibration amplitude was 15 mm at a stress level of 30 kgf / mm ² . the resonant frequency was 128 Hz, the power required for excitation was 18 kW.

Для реализации описанного способа на приспособление устанавливался противовес весом 12 кг, устанавливается резонансная балка длиной 400 мм, на которой 30 располагался груз весом 0,8 кг. При расстоянии 320 мм от места крепления резонансного элемента частота колебаний лопатки и резонансного элемента были равны. Мощность потребная на возбуждение уменьши35 лась до 7,5 квт. Проведены испытания лопаток серий- ного изготовления на базе N = 2 · 10^z ц и напряжении 30 кгс/мм;To implement the described method, a counterweight weighing 12 kg was installed on the device, a resonant beam 400 mm long was installed, on which a weight of 0.8 kg was located. At a distance of 320 mm from the place of attachment of the resonant element, the vibration frequencies of the blade and the resonant element were equal. The power required for excitation was reduced to 7.5 kW. Tests were carried out for blades of serial production on the basis of N = 2 · 10 ^z c and a voltage of 30 kgf / mm;

Использование предложенного спосо40 ба позволяет снизить мощность потребную на возбуждение более, чем в 2 раза, исключить перенос катушки возбуждения и ее замыкание о статор, исключить случаи разрушения нижней бандажной полки.The use of the proposed method makes it possible to reduce the power required for excitation by more than 2 times, to exclude the transfer of the excitation coil and its closure on the stator, and to exclude cases of destruction of the lower shroud shelf.

Claims (2)

45 Формула изобретения45 Claims 1. Способ испытания на усталость лопаток турбомашин , заключающийся в том, что производят установку лопатки на вибростенде путем закрепления ее хвостовой ча50 сти и нагружают ее путем колебаний, отличающийся тем, что, с целью снижения энгергозатрат, колебания лопатки создают совместно с устанавливаемым соосно с ней резонансным элементом с моментом инер55 ции корневого сечения, большим момента инерции лопатки, так, что центр масс расположен по линии действия нагружающего усилия, а частота колебаний резонансного элемента равна или кратна частоте колебаний лопатки.1. A method of testing for fatigue of turbomachine blades, which consists in the fact that the blade is installed on a vibration table by fixing its tail section and loaded by vibrations, characterized in that, in order to reduce the energy consumption, the blade oscillations are created together with the blade installed coaxially with it resonant element with the moment of inertia of the root section, greater than the moment of inertia of the blade, so that the center of mass is located along the line of action of the loading force, and the vibration frequency of the resonant element is equal to or a multiple of the vibration frequency of the blade. II 2. Устройство для испытания на усталость лопаток турбомашин, содержащее корпус, установленный на нем зажим с выступом Для взаимодействия со впадиной на хвостовой части лопатки И приспособление 5 для крепления зажима в корпусе, отличающееся тем. что, с целью снижения энергозатрат, оно снабжено резонансным эле ментом, выполненным в виде стержня, установленного соосно с корпусом, и груза, установленного на стержне с возможностью его осевого перемещения, и ложементами, закреплёнными на корпусе и предназначенными для взаимодействия с шейкой хвостовой части лопатки.2. A device for testing the fatigue of turbomachine blades, containing a housing, mounted on it a clamp with a protrusion For interaction with a cavity on the tail of the blade And a device 5 for fastening the clamp in the housing, characterized in that. that, in order to reduce energy consumption, it is equipped with a resonant element made in the form of a rod mounted coaxially with the body, and a weight mounted on the rod with the possibility of its axial movement, and lodgments fixed on the body and designed to interact with the neck of the tail section of the blade ...