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Dauerschwingbeanspruchungstests für Turbinenschaufeln

Dauerschwingbeanspruchungstests für Turbinenschaufeln

Der Dauerschwingbeanspruchungstest ist ein wichtiges Element für die Abnahme von Flugzeugmotorturbinenschaufeln. Sie werden auch immer wichtiger für Turbinenschaufeln bei der Energieerzeugung. Abhängig von der Position der Schaufel kann ein Versagen einer Turbinenschaufel in einem Flugzeugantrieb zu katastrophalen Schädel führen, wenn die Schaufel andere Schaufeln beschädigt. Tatsache ist, dass durch Schäden an Turbinenschaufeln einige Düsenflugzeugabstürze verursacht wurden, was die Wichtigkeit von Dauerschwingbeanspruchungstests für Turbinenschaufeln untermauert.

Seit 1980 profitieren Hersteller von Ersatzbauteilen durch die Nachfrage der Fluglinien nach Ersatzteilen, um Kosten zu reduzieren und um alternative Quellen als die OEM (Original Equipment Manufacturer/Originalgerätehersteller) zu finden. PMA (Parts Manufacturer Approval/Bauteilherstellerzulassung) ist eine Bedingung der FAA (Federal Aviation Authority/amerikanische Luftfahrtbehörde) für die Genehmigung Flugzeugbauteile, wie Turbinen- und Kompressorschaufeln für FAA zertifizierte Flugzeuge herstellen zu dürfen. Mit dieser Genehmigung werden intensive Tests notwendig, um sicherzustellen, dass das PMA-Bauteil genauso oder besser ist als das OEM-Bauteil.

Dauerschwingbeanspruchungstests an einer Turbinenschaufel werden mit dem SignalStar Vector unter der Verwendung der „Resonanz Search and Dwell“ Software durchgeführt. Der Sockel der Turbinenschaufel ist an einer Befestigung auf einem elektrodynamischen Shaker montiert. Für Tests einer kleineren Schaufel mit höheren Frequenzen kann ein piezoelektrischer Shaker notwendig werden. Normalerweise wird ein Beschleunigungssensor für die Referenzmessung an der Befestigung platziert. Dieser berührungslose Sensor ist i.d.R. ein Laserabstandssensor, mit ihm wird das Verhalten am Ende der Schaufel gemessen. Um die Realbedingungen im Motor zu simulieren muss die Turbinenschaufel evtl. beheizt werden.

Gleitsinussignale werden zur Messung von Größe und Phase der Übertragungsfunktion zwischen dem Referenzbeschleunigungssensor auf der Befestigung und der Verschiebung am Ende der Schaufel verwendet, wenn der Shaker die Schaufelresonanz durchläuft. Eine Resonanzsuche wird mittels der Gleitsinusdaten durchgeführt, um die Resonanzfrequenz, Phase und Q zu bestimmen. Diese Informationen werden verwendet, um die Schaufel mit ihrer Resonanzfrequenz zu erregen, während die Verschiebung am Ende der Schaufel während der Resonanzverweildauer gesteuert wird.

Während einer Resonanzdauer wird die Phase zwischen dem Beschleunigungssensor auf der Befestigung und dem Laserabstandssensor am Ende der Schaufel gemessen. Diese Phasenmessung wird mit der Phase, welche in der Resonanzsuche mittels der Gleitsinusdaten gefunden wurde, verglichen. Wenn die gemessene Phase von der Resonanzphase abweicht, wird die Verweildauerfrequenz automatisch weitergeschaltet, bis die Phasen übereinstimmen. Diese „Phasenspur-Technik“ gewährleistet, dass die Schaufel während der gesamten Testdauer mit ihrer Resonanzfrequenz angeregt wird.

SignalStar Schwingregelsysteme haben mehrmals bewiesen, dass sie das einzige System auf dem Markt sind, welche die sehr hohen Q-Resonanzen die von einer Flugzeugturbinenschaufel erzeugt werden, präzise und zuverlässig steuern kann. Erfahren Sie mehr über SignalStar Vibration Controllers.


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