Передаточные функции корпуса и топлива

Кафедра ракетно-космической техники и энергетических установок

Группа РКТ-98-1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Тема: Модальный анализ ракетного двигателя

Выполнили студенты	гр.
Руководитель работы		Сальников А.Ф.

Пермь, 2002

Цель работы:

1. Определить собственные частоты элементов изделия.

2. Построить передаточные функции от элемента к элементу.

3. Определить величину разброса параметров виброакустических характеристик изделия и партии изделий.

Порядок выполнения работы:

1. Объект нагружают импульсной нагрузкой в различных точках (см. рис.).

Схема нагрузки:

1– наружная поверхность металлического цилиндра;

2– наружная поверхность торца цилиндра;

3– торец заряда;

4– канал заряда (напротив точки 1).

В точке 1 наносятся удары (импульсное нагружение) с помощью молотка. В точке 4 устанавливаем измерительный микрофон и определяем интегральный уровень шума, затем делаем спектральное разложение.

Замер производится аналогично в точке 3. Затем производится сравнение двух замеров (по собственной частоте).

2. Определение передаточных функций.

· Повторяем замеры в точках 2, 3 и 4.

· Осуществляем удар в точке 3, делаем замер в точке 1. Таким образом появилась пара 1–3 (3–1). На этой паре определяется передаточная функция «топливо–металл», «металл– топливо» по величине колебания амплитуд в спектре.

3. Определение величин разброса параметров.

· Проводим геометрическое исследование изделия (определяем размеры заряда и корпуса двигателя).

· Определяем разброс геометрических параметров.

· В каждой точке определяем математическое ожидание, дисперсию, среднеквадратичное отклонение.

· Определяем коэффициент корреляции (из условия замеров ударов в точках 1 и 2 при замере в точке 4).

Выполнение работы:

Таблица 1

Удар в точке 1, замер в точке 2 (1-й двигатель)

Частота пропускания фильтров, Гц	Интегральный уровень шума, Дб

31.5



				26.5
						30.5	31.5	31.5
		53.5	53.5		53.5	54.5

Таблица 2

Удар в точке 1, замер в точке 3 (1-й двигатель)

Частота пропускания фильтров, Гц	Интегральный уровень шума, Дб

31.5





		56.5	55.5	55.5

Таблица 3

Удар в точке 1, замер в точке 4 (1-й двигатель)

Частота пропускания фильтров, Гц	Интегральный уровень шума, Дб

31.5



							26.5	26.5
		38.5		36.5		37.5
		55.5	55.5	55.5	55.5	55.5

Таблица 4

Удар в точке 2, замер в точке 4 (1-й двигатель)

Частота пропускания фильтров, Гц	Интегральный уровень шума, Дб

31.5


		33.5
			33.5
			38.5	38.5
					54.5

Таблица 5

Удар в точке 3, замер в точке 1 (1-й двигатель)

Частота пропускания фильтров, Гц	Интегральный уровень шума, Дб

31.5




			30.5
		31.5

Таблица 6

2-й двигатель

Частота пропускания фильтров, Гц	Условия замера (в 1-й точке– удар, во 2-й– замер)
1–2	1–3	1–4	2–4	3–1

31.5

Таблица 7

3-й двигатель

Частота пропускания фильтров, Гц	Условия замера (в 1-й точке– удар, во 2-й– замер)
1–2	1–3	1–4	2–4	3–1

31.5





			5.5

Таблица 8

4-й двигатель

Частота пропускания фильтров, Гц	Условия замера (в 1-й точке– удар, во 2-й– замер)
1–2	1–3	1–4	2–4	3–1

31.5

Таблица 9

5-й двигатель

Частота пропускания фильтров, Гц	Условия замера (в 1-й точке– удар, во 2-й– замер)
1–2	1–3	1–4	2–4	3–1

31.5

Таблица 10

Геометрические параметры двигателей (см. рисунок)

Пара-метры, мм	1-й двигатель	2-й двигатель	3-й двигатель	4-й двигатель	5-й двигатель

Dпер	42.9	42.8	42.6	42.7	42.8	42.5	42.7	42.7	42.6		42.8		43.9	43.9
Dзад	45.2	45.3	45.1	44.8	44.6	44.7	44.8	44.5	44.7	44.8	44.7	44.8	41.1	41.2	41.1
Dрез	134.8	134.6	134.7	126.2	126.3	126.4	134.6	134.5	134.3	134.5	134.7	134.4	135.2		135.1
Dкор	128.5	128.4	128.3		128.1	128.3	127.8	127.7	127.6		128.3	128.2	127.8	127.9
Dзар	118.1	118.0	118.3	118.2	118.4	118.1		118.1			118.1	118.2	118.5	118.4	118.4
LрезП		38.5	38.8		38.2	38.1	38.9	38.8	38.7	40.9	40.8	40.9	38.4	38.5	38.4
LрезЗ	41.1	41.3	41.4		39.4	39.2	42.7	42.7	42.6	41.2	41.2	41.3	42.4	42.4	42.3
Lдвиг			508.5	507.5	507.4	507.2		509.2			507.2	507.1		510.1	510.2
Lзар	485.3	485.4	485.5	481.1	481.4	481.3	484.5	484.4	484.4		482.5		484.8	484.8

Таблица 11

Средние геометрические параметры двигателей

Пара-метры, мм	1-й двигатель	2-й двигатель	3-й двигатель	4-й двигатель	5-й двигатель
Dпер	42.77	42.67	42.67	42.93	43.93
Dзад	45.2	44.7	44.67	44.77	41.13
Dрез	134.7	135.1	134.5	134.5	135.1
Dкор	128.4	128.1	127.7	128.2	127.9
Dзар	118.1	118.2		118.1	118.4
LрезП	38.77	38.1	38.8	40.87	38.43
LрезЗ	41.27	39.2	42.67	41.23	42.37
Lдвиг	508.5	507.4	509.1	507.1	510.1
Lзар	485.4	481.3	484.4	482.2	484.9

Таблица 12

Разброс геометрических параметров изделий

Пара-метры, мм	1-й двигатель	2-й двигатель	3-й двигатель	4-й двигатель	5-й двигатель
М	Д	s	М	Д	s	М	Д	s	М	Д	s	М	Д	s
Dпер	0.111	0.016	0.125	0.111	0.016	0.125	0.044	0.002	0.047	0.089	0.009	0.094	0.044	0.002	0.047
Dзад	0.067	0.007	0.082	0.067	0.007	0.082	0.111	0.016	0.125	0.044	0.002	0.047	0.044	0.002	0.047
Dрез	0.067	0.007	0.082	0.067	0.007	0.082	0.111	0.016	0.125	0.111	0.016	0.125	0.067	0.007	0.082
Dкор	0.067	0.007	0.082	0.111	0.016	0.125	0.067	0.007	0.082	0.111	0.016	0.125	0.067	0.007	0.082
Dзар	0.111	0.016	0.125	0.111	0.016	0.125	0.044	0.002	0.047	0.067	0.007	0.082	0.044	0.002	0.047
LрезП	0.178	0.042	0.205	0.067	0.007	0.082	0.067	0.007	0.082	0.044	0.002	0.047	0.044	0.002	0.047
LрезЗ	0.111	0.016	0.125	0.133	0.027	0.163	0.044	0.002	0.047	0.044	0.002	0.047	0.044	0.002	0.047
Lдвиг	0.333	0.167	0.408	0.111	0.016	0.125	0.089	0.009	0.094	0.067	0.007	0.082	0.067	0.007	0.082
Lзар	0.067	0.007	0.082	0.111	0.016	0.125	0.044	0.002	0.047	0.222	0.056	0.236	0.089	0.009	0.094

Таблица 13

Разброс геометрических параметров партии изделий

Параметры двигателей	М (математическое ожидание)	Д (дисперсия)	s (среднеквадратичное отклонение)
Dпер	0.376	0.23	0.48
Dзад	1.184	2.227	1.492
Dрез	0.256	0.074	0.272
Dкор	0.208	0.058	0.24
Dзар	0.117	0.019	0.139
LрезП	0.749	0.942	0.971
LрезЗ	0.936	1.482	1.217
Lдвиг	0.955	1.22	1.104
Lзар	1.528	2.607	1.615

Вывод:

Так как дисперсия для партии изделий больше, чем дисперсия отдельных изделий, то для расчетов принимаем дисперсию партии.

Таблица 14

Передаточные функции корпуса и топлива

Частота пропускания, Гц	1-й двигатель	2-й двигатель	3-й двигатель	4-й двигатель	5-й двигатель
Т-К	К-Т	Т-К	К-Т	Т-К	К-Т	Т-К	К-Т	Т-К	К-Т
	0.1	-0.1
31.5	0.05	-0.05

	-0.05	0.05	0.05	-0.05	0.05	-0.05
	0.199	-0.2	0.115	-0.12	0.385	-0.38	-0.05	0.05
	0.064	-0.06	-0.07	0.071	0.148	-0.15			0.067	-0.07
	0.369	-0.37	0.033	-0.03	0.091	-0.09	0.094	-0.09	0.086	-0.09
	-0	0.003			-1.53	1.53

Вывод:

При определении передаточных функций «топливо– металл», «металл– топливо» были получены пары значений одинаковых по величине и разных по знаку. Это говорит о том, что при отрицательных значениях передаточной функции происходит гашение виброакустического сигнала, а при положительном– его усиление.

Таблица 15

Разброс виброакустических характеристик изделий

(на примере 1-го двигателя)

Частота пропус-кания фильтра, мм	Условия замера
1–2	1–3	1–4	2–4	3–1
М	Д	s	М	Д	s	М	Д	s	М	Д	s	М	Д	s
	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
31.5	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
	0.36	0.36	0.60	0.00	0.00	0.00	2.30	5.81	2.41	1.36	1.66	1.29	0.80	0.84	0.92
	0.09	0.02	0.15	0.56	0.34	0.58	0.52	0.44	0.66	1.09	1.27	1.13	0.72	0.80	0.89
	0.65	0.62	0.79	2.16	6.01	2.45	0.45	0.28	0.52	0.84	0.83	0.91	1.37	2.70	1.64
	0.62	0.49	0.70	0.48	0.24	0.49	0.25	0.05	0.22	0.55	0.34	0.58	0.57	0.43	0.65

Таблица 16

Разброс виброакустических характеристик партии изделий

Параметры двигателей	М (математическое ожидание)	Д (дисперсия)	s (среднеквадратичное отклонение)
	0.128	0.128	0.16
31.5	0.064	0.032	0.08

	0.544	0.912	0.65798
	3.1064	5.44376	3.888626
	1.9424	6.35872	2.420359
	2.068	6.16872	2.337601
	6.8936	4.4794	8.217944

Определим коэффициент корреляции из условия замеров: удар в точках 1 и 2 при замере в точке 4 (см. таблицы 3 и 4). Для этого необходимо определить математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение виброакустических параметров двигателей для данных видов нагружения (1–4 и 2–4).

Таблица 17

Разброс виброакустических характеристик изделий

(удар в точке 1, замер в точке 4)

Параметры двигателей	М (математическое ожидание)	Д (дисперсия)	s (среднеквадратичное отклонение)
	0.00	0.00	0.00
31.5	0.00	0.00	0.00
	0.00	0.00	0.00
	0.00	0.00	0.00
	2.30	5.81	2.41
	0.52	0.44	0.66
	0.45	0.28	0.52
	0.25	0.05	0.22

Таблица 18

Разброс виброакустических характеристик изделий

(удар в точке 2, замер в точке 4)

Параметры двигателей	М (математическое ожидание)	Д (дисперсия)	s (среднеквадратичное отклонение)
	0.00	0.00	0.00
31.5	0.00	0.00	0.00
	0.00	0.00	0.00
	0.00	0.00	0.00
	1.36	1.66	1.29
	1.09	1.27	1.13
	0.84	0.83	0.91
	0.55	0.34	0.58

, где r₍_x,_y)–искомый коэффициент корреляции;

m₍_x,_y)=M{[x-M(x)] [y-M(y)]}.

Таблица 18

Значение коэффициента корреляции

Частота пропускания фильтров, Гц	r(x,y) (коэффициент корелляции)
	0.000
31.5	0.000
	0.000
	0.000
	0.179
	0.361
	0.898
	0.264

Построим графики зависимостей амплитуды колебаний от частоты пропускания фильтров для различных видов нагружения.

1-й двигатель

2-й двигатель

3-й двигатель

4-й двигатель

5-й двигатель

Вывод:

Из графиков видно, что амплитуды колебаний лежат в некоторой полосе значений. Так, для частоты пропускания фильтра 1000 Гц полоса изменения амплитуд колебаний составляет:

· для 1-го двигателя А=(27¸39) Гц;

· для 2-го двигателя А=(31¸38) Гц;

· для 3-го двигателя А=(32¸37) Гц;

· для 4-го двигателя А=(30¸38) Гц;

· для 5-го двигателя А=(31¸36) Гц.

Диапазон изменения амплитуд колебаний неодинаков (ширина полосы не постоянна). Так, максимальный диапазон изменения амплитуды происходит

· для 1-го двигателя при частоте пропускания 250 Гц;

· для 2-го двигателя при частоте пропускания 260 Гц;

· для 3-го двигателя при частоте пропускания 270 Гц;

· для 4-го двигателя при частоте пропускания 250 Гц;

· для 5-го двигателя при частоте пропускания 260 Гц.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: