Srovnání metod pro přesné určení rezonančních frekvencí lopatek turbodmychadla pomocí laserových interferometrů a kalibrace snímačů zrychlení a úhlové rychlosti na FEKT VUT v Brně

A comparison of laser interferometer methods for accurate determination of resonant frequencies in a turbine wheel assembly and a calibration of accelerometers and gyroscopes at FEEC BUT

článek ve sborníku mimo WoS a Scopus

čeština

Tento článek prezentuje experimentální výzkum na turbínovém kole používaného v motorech automobilů. Cílem práce bylo prozkoumat různé postupy, které zajišťují optimální hledání rezonančních kmitočtů v souvislosti s mechanickou excitací a měřicích metod. Pro mechanické buzení bylo použito vibračního stolku a modálního kladívka. Měřením byly porovnávány jednobodový laserový interferometr a diferenciální laserový interferometr. Cílem výzkumu bylo najít spolehlivou diagnostickou metodu pro hledání rezonančních kmitočtů turbínových lopatek, což je důležité pro správné vyvážení turbínového kola. Přesné vyvážení a určení rezonančních frekvencí turbínového kola má vliv na životnost turbodmychadla a navíc umožňuje eliminovat případné poškození celého motoru automobilu v důsledku vibrací. Všechny uvedené metody jsou vzájemně porovnány. Experimenty ukázaly, výhody, nevýhody a rozdíly, které charakterizují různé druhy buzení a typy laserových interferometrů. Druhá část popisuje možnosti kalibrace akcelerometry a gyroskopy na FEKT VUT.

This paper presents experimental research on a turbine wheel assembly used in car engines. The aim the paper is to investigate various procedures ensuring optimal search of resonant frequencies related to mechanical excitation and measuring methods. To perform the mechanical excitation described in the article, we used a vibration shaker and a modal hammer. In the given context, two measurement approaches are compared: the application of a single-point vibrometer, and the use of a special differential vibrometer. The purpose of the research is to facilitate reliable diagnostics of resonant frequencies in turbine blades, which is a process markedly responsible for the correct balancing of a turbine wheel. Such accurate determination of the resonant frequencies of a turbine wheel influences the life of the turbocharger and, moreover, enables us to eliminate possible damage to an automotive engine caused by vibrations. All the indicated measurements are mutually compared, and another comparison is performed involving the simulation results obtained from the modal analysis. The experiments demonstrate the advantages, disadvantages and differences characterizing the different types of excitation and laser interferometer measurement, with a special focus on the streamlining and acceleration of experimental measurements in the development of new turbine wheels. The second part describes the calibration possibilities of accelerometers and gyroscopes at FEEC BUT.

Laserový interferometr, modální analýza, turbínové kolo, kalibrace, akcelerometr, gyroskop

Laser Interferometer, modal analysis, turbine wheel, calibration, accelerometer, gyroscope

KLUSÁČEK, S.; HAVRÁNEK, Z.; BENEŠ, P.

30. 5. 2016

Slovenská technická univerzita v Bratislavě

Bratislava

978-80-227-4563-5

Noise and vibration in practice

21

1

83

88

6