Способ диагностики дефектов зубьев зубчатых колёс редуктора газотурбинного двигателя

Авторы патента:

G01M15/14 - Испытание машин и двигателей (испытание топливовпрыскивающей аппаратуры F02M 65/00; испытание зажигания двигателей внутреннего сгорания, например проверка синхронизации F02P 17/00; обнаружение стуков в двигателях внутреннего сгорания G01L 23/22)

G01M13/021 - Испытание деталей машин (исследование мощности резания режущих инструментов G01N, например G01N 3/58)

Владельцы патента RU 2737993:

Сундуков Александр Евгеньевич (RU)

Изобретение может быть использовано при диагностике дефектов шестерён редуктора газотурбинного двигателя. Способ диагностики дефектов зубьев зубчатых колёс редуктора газотурбинного двигателя заключается в том, что снимают сигналы вращения входного и выходного валов диагностируемой передачи и по разнице исследуемых параметров определяют величину дефекта. Наличие дефекта определяют по разнице дисперсий текущей частоты узкополосных процессов частот вращения входного и выходного валов, полученных с тахометрических датчиков их вращения, входящих в состав двигателя, и сравнивают эту разницу с эталонным значением. Технический результат заключается в упрощении диагностики дефектов шестерён редуктора и в возможности её реализации в условиях эксплуатации двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к диагностике дефектов шестерён редуктора газотурбинного двигателя для различных типов машин, имеющих датчики частоты вращения входного и выходного валов зубчатой передачи, и может быть использовано в процессе эксплуатации двигателя.

Известен из уровня техники А.С. (СССР) / П.Д. Вильнер, Ф. В. Голов // БИ.-2005.-№ 31, способ виброакустического диагностирования зубчатых передач, заключающийся в плавном изменении частоты их вращения в зоне параметрического резонанса и определении ширины резонансной зоны по измеренной амплитуде. Техническое состояние зубчатого зацепления определяется по величине этой ширины.

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость постановки вибропреобразователя на картер зубчатой передачи и невысокую точность, связанную с тем, что на результат измерений будет влиять ряд факторов, в том числе, скорость изменения частоты вращения зубчатой передачи, нестабильность передаточной функции от источника вибрации до картера зубчатой передачи, на котором установлен вибропреобразователь, выбранного уровня определения ширины резонансной зоны и др.

Известен из уровня техники патент (RU) №2384829 с приоритетом от 23.03.2009 г. способ исследования степени износа зубчатых колес включающий замер их геометрических параметров после процесса изнашивания и сравнение последних с параметрами идентичных неизношенных колес, отличающийся тем, что испытываемое колесо включают в замкнутый силовой контур, составленный из него и трех идентичных неизношенному испытываемому образцовых колес, причем образцовые колеса укреплены на валах жестко, а испытываемое - с возможностью свободного вращения на валу, и регистрируют при работе контура углы поворота испытываемого и сопряженного с ним образцового колеса, сравнивают эти углы и по разнице их величин судят о степени и характере износа испытываемого колеса.

Недостатком данного способа является не возможность исследования степени износа зубчатых колес, при оценке качества зубчатого зацепления в механических передачах, в условиях эксплуатации двигателя.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному изобретению является способ диагностирования зубчатых зацеплений механических передач, описанный в патенте BY № 9279 с приоритетом от 02.07. 2002г, включающий подведение к ведущему и ведомому зубчатым колесам крутящего момента и момента сопротивления соответственно, причем задатчиком, связанным с ведущим колесом, генерируют высокочастотный опорный сигнал, считывают датчиками высокочастотный опорный гармонический сигнал от ведущей шестерни и гармонический сигнал зубцовой частоты ведомой шестерни и сопоставляют их путем подсчета количества импульсов опорного сигнала в каждом импульсе ведомой шестерни, их сравнения между собой и выявления импульса ведомой шестерни длительностью, отличающейся от длительности остальных импульсов, причем по разнице между количеством импульсов опорного сигнала в длительности импульса ведомой шестерни при подведении к ведущему колесу крутящего момента и при подведении к нему тормозного момента определяют величину углового зазора в зацеплении, которая характеризует износ боковых поверхностей зубьев.

Для реализации данного способа устанавливают два высокочастотных датчика углового положения ведущего и ведомого зубчатых колёс и по разнице их показаний определяют наличие дефекта. Недостатком данного способа является необходимость постановки около зубчатых колёс специальных датчиков углового положения, что ограничивает область его использования исследовательскими работами на специальных установках.

Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение диагностики дефектов шестерён редуктора и возможность её реализации в условиях эксплуатации двигателя.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ диагностики дефектов зубьев зубчатых колёс редуктора газотурбинного двигателя заключающийся в том, что снимают сигналы вращения входного и выходного валов диагностируемой передачи и по разнице исследуемых параметров определяют величину дефекта, причем наличие дефекта определяют по разнице дисперсий текущей частоты узкополосных процессов частот вращения входного и выходного валов, полученных с тахометрических датчиков их вращения, входящих в состав двигателя, и сравнивают эту разницу с эталонным значением. Предлагаемый способ позволяет диагностировать величину износа без использования дополнительно установленных датчиков частоты вращения роторов и обеспечивает диагностику данного дефекта в процессе эксплуатации двигателя. Предлагаемый способ применим для различных типов машин, имеющих датчики частоты вращения входного и выходного валов зубчатой передачи. Анализируя сигналы со «штатных» тахометрических датчиков частоты вращения (ДЧВ) входного вала (вал газогенератора) редуктора и выходного (вал воздушного винта).

Способ диагностики дефектов зубьев зубчатых колёс редуктора газотурбинного двигателя осуществляется следующим образом. При работе двигателя на одном из стационарных режимов одновременно регистрируются сигналы с тахометрических датчиков частоты вращения входного вала редуктора (газогенератора) и выходного вала (воздушного винта). Частота квантования не менее десяти точек на период сигналов частоты вращения валов. Посредством спектрального анализа определяются средние значения частот, соответствующих частотам вращения роторов. Узкополосными фильтрами со средними частотами, равными значениям средних частот сигналов с тахометрических датчиков, процессы фильтруются. Определяется текущее значение частоты, по полученным массивам данных рассчитываются дисперсии текущих частот вращения роторов и определяется их разность (Δ). Полученное значение сравнивается с эталонным. Использование предлагаемого способа показано на примере газотурбинного двигателя. Способ диагностики дефектов зубьев зубчатых колёс редуктора газотурбинного двигателя проиллюстрирован схемой расположенной на фигуре 1, где изображена зависимость разницы дисперсий от величины суммарного износа. На 18 экземплярах данного двигателя, прошедших ремонт, была получена статистика разности дисперсий текущих частот при их работе на максимальном режиме. По полученным данным, в соответствии с ГОСТ Р ИСО 13373-2-2009, рассчитано эталонное значение

, (1)

где , - соответственно среднее и среднеквадратическое значения.

Для рассматриваемого случая - =0.02 Гц, =0.0073 Гц. Приняв перед среднее значение коэффициента (2.65) получим =0.213 Гц. На фиг. 1 представлена (зависимость разности дисперсий от величины износа по 15ти двигателям с различным уровнем дефекта). Уравнение линейной аппроксимации имеет вид (коэффициент корреляции r=0.73)

y = 1.596x - 0.012 . (2)

Переписывают соотношение (2) для износа

х =(у+0.012)/1.596. (3)

Подставив в уравнение (3) величину А_Э = 0.213 получают норму на эталонное значение суммарного износа, равное 0.021 мм. Как видно на фиг. 1, превышение полученного эталонного значения отмечается только для одного двигателя. На нём была выявлена трещина на рабочей лопатке 7 ступени компрессора, вызванная повышенным износом зубчатых колес редуктора.

Способ диагностики дефектов зубьев зубчатых колёс редуктора газотурбинного двигателя, заключающийся в том, что снимают сигналы вращения входного и выходного валов диагностируемой передачи и по разнице исследуемых параметров определяют величину дефекта, отличающийся тем, что наличие дефекта определяют по разнице дисперсий текущей частоты узкополосных процессов частот вращения входного и выходного валов, полученных с тахометрических датчиков их вращения, входящих в состав двигателя, и сравнивают эту разницу с эталонным значением.

Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания (ДВС) относится к области технической диагностики, в частности к измерительной технике, основанной на измерении действующего значения спектра частот, электрической энергии вибрации поверхности корпуса ДВС нового изделия и действующего его значения на моменты после ремонтного использования, способ заключается в измерении рабочего моторесурса R кривошипно-шатунного, цилиндропоршневого, газораспределительного и других механизмов ДВС, измерение рабочего моторесурса производят по амплитуде энергии вибрации поверхности корпуса для всех рабочих объемов цилиндров (РОЦ) в ДВС всех типов, при запуске в работу, определяемой датчиком измерения энергии вибрации, датчик, измеряющий энергию вибрации поверхности корпуса ДВС, содержит микрофон звукового диапазона частот, вмонтированный в остроконечный вибрационный щуп, оценку рабочего моторесурса ДВС производят по закону надежности Пуассона параметром «а», величиной компрессии в РОЦ всех типов ДВС, рабочий моторесурс определяют по формуле R=(Iн/Id) × 100% Вт, где: Iн - действующее значение электрического тока нового ДВС, Id - действующее значение электрического тока на момент запуска в работу, время запуска ДВС устанавливают по формуле ТЗап.≥Тп.ц..

Тестер для диагностирования системы топливоподачи низкого давления // 2736426

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к испытанию топливной аппаратуры дизелей, и может быть использовано при техническом диагностировании системы топливоподачи низкого давления дизельных двигателей.

Способ диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания // 2735970

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для определения технического состояния поршневого двигателя внутреннего сгорания. Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение быстродействия системы диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, снижение числа первичных преобразователей и снижение требований к их точности.Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, заключающемся в том, что по результатам качественного и количественного анализа отклонений положения характерных точек на временной реализации сигнала, пропорционального скорости изменения давления от положения характерных точек на паспортной временной реализации сигнала, пропорционального скорости изменения давления, делают вывод о возможных неисправностях двигателя, согласно изобретению для анализа используют временную реализацию сигнала, пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре двигателя, а в качестве диагностических параметров используют относительные характеристики взаимного расположения характерных точек на временной реализации сигнала, пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре двигателя.

Способ контроля технического состояния судовых центробежных насосов в эксплуатации // 2735108

Изобретение относится к системе судового вспомогательного оборудования, в частности к средствам измерения виброакустических параметров вспомогательного оборудования.

Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания // 2735049

Предлагаемый способ заключается в том, что двигатель внутреннего сгорания выводят на номинальный тепловой режим и дважды измеряют температурное поле выпускного коллектора и уровень вибрации напротив каждого цилиндра: в режиме холостого хода при nxx=nmin и nxx=nmax; определяют конфигурацию коллектора и коэффициент, учитывающий особенности движения выпускных газов в коллекторе, после чего рассчитывают фактическую температуру выпускных газов для каждого цилиндра с учетом индекса тепловой нагрузки внешней среды Т**.

Способ испытаний автотранспортных средств на восприимчивость к излучаемому электромагнитному полю // 2735001

Изобретение относится к испытаниям АТС на восприимчивость к электромагнитному полю. В безэховой камере задают точки расположения геометрического центра и калибровки гипотетически установленного АТС и выполняют калибровку мощности излучаемого антенной ЭМП.

Способ определения экологической безопасности применения мобильных средств технического обслуживания машин // 2733567

Изобретение относится к техническому обслуживанию автотранспортных машин и их средствам обслуживания, в частности к способам определения экологической безопасности применения средств технического обслуживания автомобилей, тракторов, комбайнов и других самоходных машин в полевых условиях.

Способ определения остаточного ресурса деталей машин // 2733105

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к техническому обслуживанию и ремонту транспортных средств в процессе их эксплуатации, а именно к способу определения остаточного ресурса деталей машин при диагностировании, во время технического обслуживания машин.

Способ (варианты) и система для обнаружения пропуска зажигания в цилиндре двигателя // 2731742

Предложены способы и системы для обнаружения пропуска зажигания в цилиндре двигателя транспортного средства посредством множества датчиков с учетом частоты, на которой работает двухмассовый маховик (ДММ).

Способ определения экологической безопасности приборов для смазочно-заправочных операций // 2731069

Способ определения остаточного ресурса деталей машин // 2733105