книги / Тезисы докладов XXVIII научно-технической конференции ПГТУ по результатам научно-исследовательских работ, выполненных в 1991-1994 гг
..pdfтак как черновой работает в более облегченных условиях резания - по ранее обработанной чистовым резцом канавке.
После проведения испытаний была получена адекватная посту лированная модель, преобразовав которую была найдена обобщенная форма уравнения стойкости для двухрезцовой державки:
VT
УДК 536.629.7
ТЕПЛОВЫЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И.П. Лотманов
Тепловые модели, разработанные и изготовленные для универ сального измерительного стецда, предназначены для проведения теп лофизических исследований в стационарных и нестационарных про цессах теплообмена. Каждая модель - тело правильной геометричес кой формы - параллелепипед, шар, цилиндр. Внутри моделей помеще ны электронагреватели, которые питаются от стабилизированного ре гулируемого источника питания измерительного стенда. Максимальная мощность нагревателей 30 йг. Мощность измеряется цифровым инди катором с точностью 0,1 Вт. Хромель-копелевые термопары (макси мальное число термопар 18) измеряют температуру в различных точ ках моделей с известными координатами. Регистрация температур осуществляется термопарным усилителем. Временной интервал измере ния температуры в любой точке 0,5 секунды.
В процессе нагревания, охлаждения на тепловых моделях можно реализовать температурные поля нескольких характерных стадий. В практике тепловых измерений используются чаще всего регулярный и стационарный тепловые режимы. Методы определения зависимости ко эффициентов теплоотдачи от температуры, основанные на закономер ностях стационарного и нестационарного тепловых режимов, позволя ют на одних и тех же моделях определить в условиях естественной конвекции эти зависимости. Измерения в нестационарных режимах проводятся по темпу охлаждения (нагревания), а в стационарных - оценкой тепловых потоков и установившихся температур. Классичес
кие методы пластины, трубы и шара при исследовании теплофизичес ких характеристик веществ показали, что модели можно изготавли вать без компенсационных нагревателей при относительно небольших размерах и проводить измерения при малых тепловых потоках и гра диентах температур.
На данных тепловых моделях проводятся исследования процессов теплообмена при свободной и вынужденной конвекции. Измеряются коэффициенты теплопроводности рулонных и сыпучих материалов, сте пень черноты красок, лаков и покрытий при температурах нагретой поверхности до 200 °С.
УДК 536.629.7
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
И.П.Лошманов, М.А.Ошивалов
Универсальный измерительный стенд - комбинированный прибор, разработанный с целью автоматизации исследовательских и научных работ. Использование тепловых моделей различных конфигураций в сочетании с этим быстродействующи измерителем позволяет прово дить разнообразные теплофизические исследования, связанные с ре гистрацией температур, измерением тепловых потоков в стационар ных и нестационарных тепловых процессах.
Стенд выполнен в виде компактной лабораторной установки. Ос новными блоками этой установки являются прецизионный усилитель постоянного тока, цифровой милливольтметр, электронное устройст во компенсации температуры окружащей среды, два Независимых ста билизированных регулируемых источника питания постоянного тока, устройство измерения мощности и коммутационное устройство.
Основные технические характеристики: |
|
Напряжение питания, В ...................... |
220 |
Максимальная потребляемая мощность, Вт...... |
90 |
Диапазон регулирования мощности нагре |
5-30 |
вателей, Вт ............................... |
|
Измеряемые температуры, ° С ................ |
0-200 |
Погрешность регистрации температуры, °С.......... |
0,1 |
Точность измерения потенциалов, % |
.......... 0,1 |
Габаритные размеры, м м ............... |
350x250x100 |
Масса, к г .......... ........................ |
5 |
Стенд предназначен для исследования температурных полей пря мыми методами и методом электротепловой аналогии, измерения теп лофизических характеристик веществ (теплопроводность, температу ропроводность, интегральный коэффициент излучения), изучения про цессов тепломассообмена.
УДК 66.095.26.021
ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПРОДУКТА С УЧЕТОМ
СВОБОДНО-КОНВЕКТИШЫХ ЯВЛЕНИЙ
К.С.Галягин, Е.И.Вахрамеев
Яркой отличительной чертой полимерных материалов является неоднозначных характер их молекулярной структуры, а следователь но, и их физико-химических свойств. Это обусловлено, в первую очередь, вероятностным характером механизма полимеризации, что приводит к необходимости выбора некоторых структурных параметров, в той или иной степени полно отражающих свойства материала. К та ким параметрам, несомненно, нужно отнести распределение полимер ных цепей по их дайнам и молекулярным массам. Как показывает практика, набор основных моментов молекулярно-массового распре деления (ММР) достаточно полно и однозначно характеризует струк туру и свойства полимерного материала.
В данной работе предлагается подход к решению задачи опреде ления параметров ММР полимерного продукта в реакторах вытеснения, в которых наиболее сильно выражена дифференциация условий пребы вания полимеризуицихся частиц, обусловленная как самой конструк цией полимеризатора, так и зарождением гравитационной циркуляции экзотермически реагирующей массы. Решение базируется на системе связанных дифференциальных уравнений в частных производных, кото рая включает -/равнения теплопереноса, гидродинамики и химической макрокинетики, и замыкается соответствующими краевыми условиями.
Алгоритм расчета построен в виде пошаговой процедуры численного интегрирования нестационарных уравнений. По достижении стационар ного состояния осуществляется переход к системе координат, свя занной с движущейся макрочастицей путем интерполяции найденных ранее сеточных функций по траекториям течения. Далее из последо вательного решения обыкновенных дифференциальных уравнений отно сительно моментов ММР вычисляются характеризующие качество поли мера среднечисловая и средневесовая молекулярные массы, а также индекс полидисперсности. Разработанный алгоритм реализован в ви де компьютерной модели и апробирован на расчете полимеризации метилметакрилата в цилиндрическом фронтальном реакторе непрерыв ного действия.
УДК 683.3.06
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАФЕДРАЛЬНОЙ БАЗОЙ ДАННЫХ НА ПЭБМ
Ю.А. Селянинов
В работе любой структурной единицы ПГГУ значительны затраты на ведение текущей информации, связанной с учебной, научной, хо зяйственной и другими видами деятельности подразделения. Хранение и обновление данных на ПЭВМ делает информацию доступной и сущест венно упрощает поиск и составление различных отчетов и справок.
На нашей кафедре в течение ряда лет ведутся работы по авто матизации ведения и обработки информационного поля кафедры. Соз даны отдельные программные продукты для расчета учебной нагрузки, контроля знаний студентов по изучаемым дисциплинам, выдачи инди видуальных заданий, составления зачетных и экзаменационных биле тов, ведения журналов студенческих групп. Однако даже при всех не сомненных достоинствах этих программ они достаточно редко ис пользуются преподавателями кафедры, включая самих разработчиков. Кроме объективных причин это связано с разнородным интерфейсом и проблемами индивидуальной настройки пакетов для конечного пользо вателя, особенно для человека, непривычного к компьютеру.
В настоящее время производится попытка унификации обработки кафедральной информации в виде баз данных с разнородной информа цией. Существующие пакеты управления базами данных (БД) предо-
ставляют полный ассортимент возможностей для построения эффектив
ных реляционных моделей. Нами, исходя из соображений |
экономии |
|
дискового пространства ПЭВМ и |
переносимости программ |
на другие |
компьютеры, выбран компилятор |
СЕipper . в его среде разрабаты |
вается программа-оболочка, позволяющая пользователю, далекому от программирования, в интерактивном режиме формировать структуру БД, устанавливать правила обработки', создавать собственные эк ранные и печатные формы, системы меню и помощи, импорт и экспорт данных. В рамках оболочки можно создать множество БД, относящих ся к различным видам деятельности кафедры (учебные планы, учеб ный процесс, штаты, библиография, материальные ценности и т.д.). Принцип "все под одной крышей" и однотипный интерфейс разделов, сконструированных разными людьми, позволяют стать ей эффективной системой коллективного пользования.
УДК 536.629.7
АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТЕРМОПАРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ С ЭЛЕКТРОННЫМ НУЛЬ-ТЕРМОСТАЮТОВАНИШ
М.А.Ошивалов
Оценка теплового состояния исследуемого объекта является не отъемлемой частью любого теплофизического эксперимента. Наиболее часто измерения температур проводят с помощью дифференциальных термопар. Процесс измерения включает регистрацию ЭДС термопары, пропорциональную разности температур двух спаев, преобразование сигнала в единицы температуры в соответствии с градуировочными характеристиками и сложение полученной величины с температурой
контрольного |
спая, для поддержания которой |
на |
постоянном уров |
||
не необходимо дополнительное устройство - нуль-термостат. |
|
||||
С целью |
автоматизации термопарных измерений на кафедре |
теп |
|||
лотехники разработан и изготовлен прибор, |
позволяющий регистриро |
||||
вать результат замера непосредственно по шкале температур и |
с |
||||
учетом температуры контрольного |
спая. Основными узлами прибора |
||||
являются: нелинейный усилитель |
постоянного тока, |
измеритель |
тем |
пературы контрольного спая и суммирующее устройство.
Коэффициент передачи нелинейного усилителя автоматически кор ректируется в зависимости от уровня измеряемого сигнала в соответ
ствии с нелинейностью градуировочной характеристики используемой термопары. Наличие в составе устройства измерителя температуры контрольного спая позволило отказаться от нуль-термостатирования.
Проведенные испытания показали, что для стандартных градуи
ровочных характеристик термо—ЭДС термопар хромель-копель и |
хро- |
||
мель-алюмель обеспечивается точность преобразования |
не |
хуже |
|
0,5 °С |
в диапазоне измеряемых температур 0 - 500 °С. |
Точность |
|
замера |
температуры контрольного спая не ниже 0,1 °С. |
|
|
Прибор имеет коммутационное устройство, позволяющее подклю |
|||
чать к |
входу усилителя до 20 термопар. Время последовательного |
||
опроса |
с использованием цифрового устройства индикации |
не более |
I секунды. Прибор прост в наладке и эксплуатации, имеет небольшие габариты и массу. Предусмотрен аналоговый выход на внешнее уст ройство индикации.
УДК 629.735
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА МОНИТОРИНГА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
М.А. Алешин
Развитие метода электростатической диагностики газовоздушно го тракта ГТУ требует детального анализа достаточно широкого спектра сигналов, снимаемых с электростатических датчиков на раз личных режимах работы в течение продолжительного времени, отработ ки алгоритмов диагностирования и способов выделения полезного сиг нала, набора статистического материала.
Однако применяемые в настоящее время лабораторные и стендовые системы регистрации и обработки сигналов не позволяют выполнить эту задачу в комплексе.
Разработанный на базе портативного компьютера типаnotebook устройства сбора информации на основе быстродействующего 12-разрдц ного АЦП со специализированным процессором обработки сигналов, про граммируемыми усилителями, программируемыми фильтрами 8-го порядка
и пакета программ обработки сигналов программно-аппаратный комп лекс позволяет решить эту задачу.
Программно-аппаратный комплекс обеспечивает как в интерактив ном, так и в командном режимах:
- длительный многоканальный ввод аналоговых сигналов, преоб разованных с помощью АЦП в цифровую форду с частотой дискретизации до 300 кГц, о прямой записью на винчестер с компрессией;
-мониторинг процессов реального времени в режиме слежения (с регистрацией аварийных состояний);
-возможность полной обработки результатов измерений с выда чей графических и табличных данных на принтер;
-цифровую фильтрацию;
-многоканальное накопление с последующим усреднением сигна лов в быстротекущих процессах.
Входной диапазон напряжения от ±0,01 до ±10 В, погрешность не хуже 0,1 %; входное сопротивление не менее I мОм.
Применение програшно-аппаратного комплекса возможно как в стендовых, так и в полевых условиях в автономном режиме.
УДК 629.735
КВОПРОСУ диАШостаки АШАЦИШНОГО П Д ПРИ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИИ В НАЗЕМНЫХ
ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ СТАНЦИЯХ В.А.Антропов, Л.Б.Уразбахтина
Целью функционирования автоматизированных систем испытаний (АСИ) ГГД, бортовых систем контроля (БСКД) или наземных автомати зированных средств контроля (HACK) является решение четырех ос новных иерархически связанных задач: измерение параметров объекта, контроль его работоспособности, диагностический контроль, выработ ка управления по результатам контроля.
При эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя в ка честве силового элемента для компрессорной установки в наземных газоперекачивающих станциях одним из основных требований, предъяв ляемых к двигателю, является надежность его работы во все время эксплуатации. Специфика данной работы ГТД заключается в большой длительности безостановочной его эксплуатации.
В работе рассмотрена возможность диагностики работоспособно сти как всего двигателя, так и его элементов по узлам непосредст венно во время эксплуатации. Предложено в качестве интегрального диагностического показателя работоспособности двигателя использо вать температуру газа до и после турбины, измеряемую кроме штат ных термопар косвенным образом с помощью сформированных трех ди агностических измерительных каналов. Сходимость результатов кос венных измерений с эталонными является общей оценкой работоспо собности двигателя, а пересчет ошибок измерения температур через коэффициенты взаимовлияния на основные показатели работы двигате ля по узлам позволяют оценить и работу узлов двигателя.
Сформулированы требования к составу информационно-диагности ческого комплекса, объему памяти и быстродействию вычислительной аппаратуры.
УДК 629.735
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА ГГУ
В.Г.Августинович, М.А.Алешин
Цель разработки - создание комплексной электронной системы электростатической диагностики газовоздушного тракта газотурбин ной установки (ГГУ) ПС-90ГП-1, входящей в состав газоперекачива ющего агрегата с центробежным нагнетателем ГПА-12 "Урал" мощ ностью 12000 кВт, предназначенного для сжатия и транспортировки природного газа по магистральным газопроводам.
Система электростатической диагностики предназначена для ре гистрации появления в потоке дисперсных частиц размером 0.0I...I мм, образующихся при прогарах и оплавлении элементов конструкции, эрозионном износе, запыленности поступающего в ус тановку воздушного потока, а также частиц конденсированной фазы продуктов сгорания, их анализа - подсчета количества частиц в единицу времени, определения типа частиц - металл/неметалл, а также идентификации сигналов определенным дефектам в реальном масштабе времени с целью определения предаварийного состояния ГГУ.
Выполнен анализ конструкции ГГУ ПС-90Ш-1 для оценки возмогности постановки в проточную часть установки электростатических датчиков и выбраны возможные места контроля в шести сечениях га зовоздушного тракта установки с использованием имеющихся техноло гических отверстий в корпусе.
Разработана, изготовлена и опробована в лабораторных усло виях макетная система электростатической диагностики в составе двух экранированных электростатических датчиков с предусилителя ми и регистрирующей аппаратуры.
Реализация возможностей электростатического метода диагнос тики газовоздушных потоков позволит повысить ресурс работы назем ных П У доя привода газоперекачивающих агрегатов и передвижных электростанций, предотвратить катастрофические последствия ава рийных выходов из строя элементов и узлов конструкций и систем двигателя, увеличить безопасность эксплуатации установок.
УДК 621.4:621.317.3
О ВЫБОРЕ ИМПУЛЬСНЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ГТД И П У
С.Ф.Минацевич, Г.Н.Теплоухов
Основные проблемы, с которыми сталкиваются исследователи, за нимающиеся бесконтактными измерениями колебаний компрессорных и турбинных рабочих лопаток газотурбинных двигателей, сводятся к обеспечению необходимой долговечности работы и помехоустойчивости импульсных датчиков.
В особенности это сложно обеспечить доя датчиков, которые из готавливаются в лабораторных условиях. В этом случае невозможно добиться неподвижного соединения деталей центрального электрода с корпусом. Подвижность появляется из-за температурных и вибраци онных воздействий на датчики при работе ГГД в условиях эксплуата ции и приводит к неустойчивой работе обрабатывающей и регистриру ющей аппаратуры.
Для исключения вышеупомянутых проблем нами предложены конст руктивные решения датчиков индукционного и емкостного типа, бази рующиеся на стандартных элементах, изготавливаемых в условиях се
рийного производства. Так, в качестве индукционных датчиков были использованы датчики оборотов типа ДО-5, применявшиеся в ракетной технике, а в качестве емкостных — авиационные свечи зажигания ти па СД-96 со стандартными контактными устройствами. Для обеспече ния сохранности рабочих лопаток при возможных касаниях об емкост ные датчики на торцы электродов наносился слой из мягкого металла.
Практика использования импульсных датчиков предлагаемых ти пов для бесконтактных измерений колебаний рабочих лопаток ГТД и ГТУ показала их высокую надежность и устойчивость к помехам.
УДК 621.9.03
К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ФРЕТТИНГОСТОЙКОСТИ УЗЛОВ ГТД ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ
А.З.Шарыпов, И.Г.Башкатов
Опыт эксплуатации авиадвигателей показывает, что большинство узлов П Д выходит из строя из-за различных видов поверхностного разрушения. Распространенным является износ деталей вследствие развития на контактирующих поверхностях фреттинг-коррозии. По причине фреттинг-коррозии в ГТД повреждается около 35 % деталей, значительная часть которых изготовлена из титановых и магниевых сплавов. Среди них такие детали, как вентиляторные и рабочие ло патки компрессора, разделительный корпус и корпус маслоприводов.
Один из методов борьбы с фреттингчсоррозией - газотермичес кое напыление (ПН) покрытий с высокими триботехническими харак теристиками. Технология подготовки под ГТН и различие физических констант напыленного покрытия и упрочняемой детали существенно влияют на ее надежность и ресурс. Внедрение ГТН должно сопровож даться конструктивными изменениями с учетом этих факторов. Так,
например, коэффициент трения / |
одноименных пар BT3-I после шли |
фовки и серебрения равен 0,35, |
а напыленного покрытия БК-20 |
0,6 без механической обработки; 0,75 - после шлифовки покрытия и 0,20 - без механической обработки покрытия с нанесением смазки ЦВСП-Зс. Кроме того, технологический процесс нанесения покрытия снижает предел выносливости С5 -/ титанового сплава, Так, (Ь BT3-I с виброгалтовкой и серебрением 320 МПа, а с обдувкой элект