Пермский государственный технический университет
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:
Определить собственные частоты элементов изделия.
Построить передаточные функции от элемента к элементу.
Определить величину разброса параметров виброакустических характеристик изделия и партии изделий.
Порядок выполнения работы:
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).
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.
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 |
|||||||||
16 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
31.5 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
63 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
125 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
250 |
25 |
23 |
23 |
23 |
23 |
23 |
23 |
23 |
23 |
23 |
500 |
26 |
26 |
26 |
26.5 |
26 |
26 |
26 |
26 |
26 |
26 |
1000 |
31 |
29 |
30 |
30 |
31 |
30 |
30.5 |
30 |
31.5 |
31.5 |
2000 |
54 |
53.5 |
53.5 |
53 |
55 |
53.5 |
54.5 |
54 |
55 |
55 |
Таблица 2
Удар в точке 1, замер в точке 3 (1-й двигатель)
Частота пропускания фильтров, Гц |
Интегральный уровень шума, Дб |
|||||||||
16 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
31.5 |
19 |
19 |
19 |
19 |
19 |
19 |
19 |
19 |
19 |
19 |
63 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
125 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
250 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
21 |
500 |
23 |
24 |
25 |
25 |
25 |
24 |
24 |
24 |
24 |
25 |
1000 |
25 |
23 |
23 |
24 |
26 |
28 |
29 |
26 |
29 |
30 |
2000 |
56 |
56 |
57 |
56.5 |
56 |
55 |
55.5 |
55.5 |
56 |
55 |
Таблица 3
Удар в точке 1, замер в точке 4 (1-й двигатель)
Частота пропускания фильтров, Гц |
Интегральный уровень шума, Дб |
|||||||||
16 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
31.5 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
63 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
125 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
250 |
25 |
24 |
24 |
25 |
28 |
28 |
24 |
29 |
30 |
30 |
500 |
25 |
26 |
26 |
26 |
25 |
26 |
27 |
27 |
26.5 |
26.5 |
1000 |
37 |
38 |
38.5 |
38 |
36.5 |
38 |
37.5 |
38 |
38 |
38 |
2000 |
56 |
56 |
55.5 |
55.5 |
55.5 |
55.5 |
55.5 |
56 |
56 |
56 |
Таблица 4
Удар в точке 2, замер в точке 4 (1-й двигатель)
Частота пропускания фильтров, Гц |
Интегральный уровень шума, Дб |
|||||||||
16 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
31.5 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
63 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
125 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
250 |
33 |
31 |
34 |
33.5 |
34 |
31 |
34 |
30 |
31 |
33 |
500 |
30 |
31 |
33 |
31 |
33.5 |
30 |
31 |
30 |
31 |
33 |
1000 |
38 |
39 |
40 |
38 |
38.5 |
38 |
38.5 |
40 |
37 |
40 |
2000 |
54 |
55 |
54 |
54 |
55 |
55 |
54 |
54.5 |
55 |
56 |
Таблица 5
Удар в точке 3, замер в точке 1 (1-й двигатель)
Частота пропускания фильтров, Гц |
Интегральный уровень шума, Дб |
|||||||||
16 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
31.5 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
63 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
125 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
250 |
28 |
28 |
28 |
29 |
29 |
28 |
29 |
30 |
30 |
27 |
500 |
28 |
28 |
29 |
29 |
29 |
29 |
28 |
28 |
27 |
26 |
1000 |
28 |
34 |
30 |
31 |
30 |
30 |
30.5 |
32 |
34 |
31 |
2000 |
30 |
31 |
30 |
31.5 |
31 |
30 |
31 |
32 |
31 |
32 |
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 |
|
16 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
31.5 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
63 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
125 |
20 |
20 |
21 |
20 |
20 |
250 |
21 |
22 |
25 |
32 |
26 |
500 |
28 |
34 |
32 |
32 |
28 |
1000 |
31 |
37 |
38 |
38 |
30 |
2000 |
52 |
54 |
54 |
39 |
31 |
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 |
|
16 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
31.5 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
63 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
125 |
21 |
20 |
21 |
25 |
20 |
250 |
22 |
22 |
32 |
26 |
26 |
500 |
31 |
30 |
34 |
31 |
27 |
1000 |
33 |
35 |
38 |
32 |
33 |
2000 |
54 |
56 |
5.5 |
34 |
33 |
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 |
|
16 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
31.5 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
63 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
125 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
250 |
25 |
31 |
30 |
20 |
20 |
500 |
27 |
32 |
32 |
32 |
34 |
1000 |
30 |
35 |
38 |
33 |
32 |
2000 |
51 |
55 |
55 |
56 |
56 |
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 |
|
16 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
31.5 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
63 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
125 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
250 |
32 |
20 |
20 |
27 |
26 |
500 |
33 |
30 |
32 |
29 |
30 |
1000 |
35 |
31 |
34 |
37 |
35 |
2000 |
56 |
55 |
55 |
55 |
35 |
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 |
||||||||||||
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|||
Dпер |
42.9 |
42.8 |
42.6 |
42.7 |
42.8 |
42.5 |
42.7 |
42.7 |
42.6 |
43 |
42.8 |
43 |
43.9 |
43.9 |
44 |
||
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 |
135.1 |
||
Dкор |
128.5 |
128.4 |
128.3 |
128 |
128.1 |
128.3 |
127.8 |
127.7 |
127.6 |
128 |
128.3 |
128.2 |
127.8 |
127.9 |
128 |
||
Dзар |
118.1 |
118.0 |
118.3 |
118.2 |
118.4 |
118.1 |
118 |
118.1 |
118 |
118 |
118.1 |
118.2 |
118.5 |
118.4 |
118.4 |
||
LрезП |
39 |
38.5 |
38.8 |
38 |
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 |
39.4 |
39.2 |
42.7 |
42.7 |
42.6 |
41.2 |
41.2 |
41.3 |
42.4 |
42.4 |
42.3 |
||
Lдвиг |
508 |
509 |
508.5 |
507.5 |
507.4 |
507.2 |
509 |
509.2 |
509 |
507 |
507.2 |
507.1 |
510 |
510.1 |
510.2 |
||
Lзар |
485.3 |
485.4 |
485.5 |
481.1 |
481.4 |
481.3 |
484.5 |
484.4 |
484.4 |
482 |
482.5 |
482 |
484.8 |
484.8 |
485 |
||
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 |
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 |
|
М |
Д |
|
М |
Д |
|
М |
Д |
|
М |
Д |
|
|||
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) |
(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