ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вибрация лопаток из "Расчет на прочность деталей машин Издание 4 " Расчетом достаточно точно определяют напряжеиия в лопатках от действия постоянных газовых нагрузок и центробежных сил, а также соответствующие запасы статической прочности. Эти расчеты служат для выбора исходных размеров лопатки при ее проектировании. Однако большинство дефектов лопаток в эксплуатации бывает связано с действием переменных напряжений, возникающих при вибрациях лопаток. [c.308] Оценить уровень переменных иапряжеиий в лопатках можно лишь приближенно, используя статистические данные по выполненным конструкциям. В процессе доводки для обеспечения надежной работы лопаток необходимо определить переменные напряжения экспериментально (тензометрирова-иием) и, если напряжения окажутся значительными, снизить их до допустимого уровня. [c.308] Основные виды колебаний. Резонансные колебания вызываются совпадением одной из собственных частот лопатки с частотой переменных газовых сил. действующих иа вращающуюся лопатку. [c.308] Величину k называют гармоникой к частоте вращения ротора. [c.308] С первой гармоникой к оборотам к= 1) рабочие лопаткн, как правило, ие резонируют, так как с увеличением частоты вращения изгибные частоты колебаний увеличиваются, причем частота основного тона а резонанс крутильной. формы колебаний обычно уходит далеко за пределы рабочей частоты вращения. [c.309] Для компрессорных лопаток наиболее сильными гармониками являются к = 2-н6 (иногда к = 8) и й = гн а. где 2н. а— число направляющих лопаток перед и за ступенью. [c.309] Для турбинных лопаток иаиболее сильными возбудителями являются камеры сгорания и сопловые лопатки. [c.309] Особенно легко возбуждаются колебания по основной изгибной форме. Нередко возникают колебания по второй или третьей изгибным, первой или второй крутильным формам, а также высокочастотные пластиночные формы. В реальных закрученно-изогнутых лопатках колебания носят сложный изгибно-крутильный характер, что ведет к искажению картины узловых линий (рис. 44). [c.309] Наиболее наглядно резонансные частоты вращения выявляются с помощью резонансной диаграммы (рис. 45), иа Которой наносят лучи гармоник к частоте вращения и кривые изменения собственных частот лопатки с учетом влияния центробежных сил и температуры. Точки пересечения кривых собственных частот с лучами гармоник определяют резонансные частоты вращения. [c.309] Резонансная диаграмма предварительно может быть построена по результатам расчета собственных частот и данным исследований лопаток на электродинамических вибраторах или с помощью пьезовозбудителей, а затем уточнена по данным тензометрировання лопаток на работающей установке. Эффективным способом экспериментального определения собственных частот и форм колебаний лопаток (отдельных или непосредственно в колесе) является голографическая интерферометрия. [c.309] Обозначив (1 — срыв) = срыв. приведем формулу (153) к выражению (149), но теперь число к = срыв может быть произвольным и, в частности, не целым. В последнем случае величину к называют дробной гармоникой к частоте вращения ротора. На резонансной диаграмме резонансные частоты вращения от вращающегося срыва соответствуют точкам пересечения кривых собственных частот с лучами гармоник к (на рис. 45, а штриховая линия к — 2,3). [c.310] В лопаточных венцах возможны также автоколебания лопаток с общей частотой из-за аэродинамического взаимодействия лопаток. Для уменьшения такого взаимодействия вводят разночастотную сборку лопаток, а также повышают их жесткость. Опасность автоколебаний возрастает, если собственные частоты изгибных и крутильных форм колебаний лопаток близки друг к другу. Рекомендуется, чтобы эти частоты отличались не мег.ее чем на 15%. [c.311] Бандажные связи увеличивают также механическое демпфирование в системе и способствуют уменьшению переменных напряжений в лопатках. [c.312] Не следует пользоваться коэффициентами пересчета 3. Надежные Значения коэффициентов пересчета могут быть получены только по результатам испытания двух-трех лопаток. [c.313] Из-ла разброса напряжений на отдельных лопатках тензометрировать необходимо по несколько лоиаток на каждой ступени (не менее трех, а обычно по шесть и более). Предварительное тензометрироваиие на рабочих режимах ведут при медленном изменении частоты вращения. [c.313] При обнаружении повышенных напряжений проводят тщательную настройку на резонанс каждой из исследуемых лопаток (из-за разброса значений собственных частот резонансные частоты вращения отдельных лопаток могут несколько различаться). Контроль за показаниями тензометров ведут визуально (по катодным осциллографам) и по записи на пленке или бумаге (с помощью шлейфовых осциллографов). Особое внимание обращают на правильность тарировки аппаратуры. [c.313] Для выявления разброса напряжений между отдельными экземплярами машин проводят тензометрированне по крайней мере двух экземпляров. [c.313] При обработке записей определяют значения максимальных переменных напряженнй, частоты колебаний и резонансные частоты вращения. По этим данным строят диаграммы переменных напряженнй, которые удобно совмещать с частотными диаграммами, как показано на рис. 45. [c.313] При ответственных испытаниях показания тензометров записывают на магнитную ленту с последующим спектральным анализом процесса. Спектрограмма переменных напряженнй (рнс. 50) позволяет установить собственные частоты колебаний лопаток в рабочих условиях f , относительную величину гармоник возбуждения, наличие других источников возбуждения колебаний лопаток и уровень демпфирования в системе. [c.313] Вернуться к основной статье