0602496 - ÚT 2025 RIV CZ cze L - Prototyp, funkční vzorek
Šidlof, P. - Bandouch, M. - Šidlof, P. - Štěpán, M. - Šimurda, David - Lepičovský, Jan
Mechanismus náhonu lopatek s nastavitelným fázovým zpožděním.
[Blade Drive Mechanism with Adjustable IBPA.]
Interní kód: ZS-06 ; 2024
Technické parametry: - frekvence kmitání 0 - 300Hz (0 - 18 000RPM) - IBPA plynule nastavitelný mezi -180deg až +180deg - amplituda kmitání 0.25deg, 0.5deg
Ekonomické parametry: Kvalifikovaný odhad nákladovou metodou: 496tis KČ. Přímé materiální náklady (konstrukce a výroba měřící sekce): 280tis KČ. Přímé mzdy řešitelů (50tis KČ hrubý plat * 2 měsíce přepočteného úvazku * 1,34 zdravotné a sociální pojištění): 134tis KČ. Nepřímé náklady (20%): 82tis KČ
Grant CEP: GA MŠMT(CZ) LUAUS23231
Institucionální podpora: RVO:61388998
Klíčová slova: blade flutter * blade cascade * drive mechanism
Obor OECD: Mechanical engineering

Funkčním vzorkem je nový mechanismus náhonu pro kinematické buzení tří (či více) lopatek v měřící sekci s rovinnou lopatkovou mříží pro měření v transonickém aerodynamickém tunelu. Účelem mechanismu je buzení torzních vibrací lopatek při výzkumu aeroelastických kmitů lopatkových mříží, tzv. lopatkového flutteru. Mechanismus náhonu tří lopatek byl navržen na bázi tří čtyřkloubových mechanismů s excentry umístěnými na společné hřídeli. Oproti předchozímu řešení (kulisovému mechanismu) nový pohon neobsahuje žádné kluzné vazby s problematickým vymezením vůlí – všechny rotační vazby čtyřkloubového mechanismu jsou realizovány kuličkovými ložisky s minimálními vůlemi. Vzájemným natočením excentrů lze nastavit fázové zpoždění lopatek - tzv. Inter-Blade Phase Angle (IBPA): pokud jsou všechny tři excentricity orientovány stejným směrem, mezifázový úhel lopatek IBPA = 0, je-li potřeba nastavit IBPA na nenulovou hodnotu, je třeba o tento úhel pootočit excentry č.2 a č.4. Na excentru je nalisováno rychloběžné tenké kuličkové ložisko a velké oko ojnice, která je kvůli minimalizaci setrvačných hmot vyrobena z vysokopevnostní duralové slitiny. Malé oko ojnice je přes další kuličkové ložisko spojeno s klikou, která je vyrobena 3D obráběním z pevnostní oceli. Mechanismus byl v laboratoři (mimo aerodynamický tunel) otestován pro případ nejméně vyvážené konfigurace s IBPA = 0, amplitudu kmitání lopatky 0.25deg a frekvence f=10-260 Hz.

The functional prototype is a new drive mechanism for kinematic excitation of three (or more) blades in the test section with a planar blade cascade, intended for measurements in a transonic wind tunnel. The purpose of the mechanism is to excite torsional vibrations of the blades for studying aeroelastic vibrations of blade cascades, known as blade flutter. The drive mechanism for three blades is designed based on three four-bar linkages with eccentrics mounted on a shared shaft. Compared to the previous solution (a slider-crank mechanism), the new drive eliminates all sliding joints with problematic clearance adjustments— all rotational joints of the four-bar linkage are implemented using ball bearings with minimal clearance. By adjusting the relative positions of the eccentrics, the phase lag between the blades, referred to as the Inter-Blade Phase Angle (IBPA), can be set. If all three eccentrics are oriented in the same direction, the IBPA is 0deg. To set a nonzero IBPA, the eccentrics #2 and #4 must be rotated by the required angle. Each eccentric is fitted with a high-speed thin-section ball bearing and a large eye of the connecting rod, which is made from high-strength duralumin alloy to minimize inertial mass. The small eye of the connecting rod is connected via another ball bearing to the crank, which is manufactured from high-strength steel using 3D machining. The mechanism was tested in the laboratory (outside the wind tunnel) under the least balanced configuration with IBPA = 0, blade vibration amplitude of 0.25°, and a frequency range of f = 10–260 Hz.


Trvalý link: https://hdl.handle.net/11104/0361447