Ключевой фактор, определяющий надежность и долговечность газотурбинных двигателей (ГТД) — состояние рабочих лопаток. В процессе эксплуатации лопатки подвергаются переменным нагрузкам, что приводит к накоплению усталостных повреждений. Это может способствовать разрушению. Для анализа эксплуатационной безопасности проводятся механические испытания. Установка для усталостных испытаний существует на базе пьезокерамического стенда ZET 6150. Он формирует симметричный цикл нагружения образца с заданными амплитудными и частотными характеристиками.
Основная цель таких испытаний — исследование усталостной прочности, изучение закономерностей накопления усталостных повреждений и определение ресурса лопаток. Полученные данные помогают в выявлении критических режимов нагружения и оценивании запасов прочности. Дополнительные компоненты тестового комплекса — усилитель мощности, комплект датчиков, компьютер со специальным ПО и компрессор. Пьезокерамический стенд адаптирован для размещения в условиях лаборатории или в производственном помещении, главное — наличие там источника переменного тока.
Принцип работы
Вибростенд, оснащенный пьезокерамическим элементом, активируется усилителем мощностью 1 кВт. При использовании двух усилителей (обозначенных индексом "d") общая мощность увеличивается до 2 кВт. На резонансной частоте вибростенд может создавать толкающую силу до 10 кН, которая зависит от применяемых деталей. Рабочий диапазон частот составляет от 500 до 10000 Гц.
Усилитель мощности ZET 461000, повышает показатель и согласует амплитуду сигнала, получаемого от контроллера СУВ. Широкий спектр рабочих частот и система воздушного охлаждения гарантируют стабильную и надежную работу ZET 461000. Встроенная система мониторинга мгновенно реагирует на перегрузки, предотвращая повреждение усилителя.
Мониторинг нагрузки в системе осуществляет с применением устройств для сбора данных, как контактных (например, тензорезисторов или акселерометров), так и бесконтактных (таких как лазерные датчики перемещения, проксиметры и микрофоны). Испытания лопаток ГТД предполагают, что объект исследования закрепляется в зажимном механизме, который, в свою очередь, крепится к силовому штоку вибростенда.
Установка ZET 6150 дает возможность контролировать уровень нагрузки при испытаниях, используя любые методы, которые гарантируют необходимую точность.