ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Зависимость внутреннего трения в материале от величины напряжений и от вида напряженного состояния из "Повышение надежности турбинных лопаток демпфированием колебаний " Начальные параметры пара, при которых работают современные мощные паровые турбины, сравнительно высоки. Так, турбина СКР-100 ХТГЗ рассчитана на работу с начальной температурой 650° С. Газовые турбинЕ.1, запроектированные бев охлаждения, рассчитаны на начальную температуру, достигающую 800° С поэтому лопатки первых ступеней турбин работают при высоких температурах, когда механические свойства сталей значительно хуже, чем при комнатной температуре. Вакуум в конденсаторах современных паровых турбин достигает 977о- Лопатки последних ступеней работают при невысокой температуре, но во влажном паре. В особенно тяжелых условиях находятся турбины, которые по тем или иным причинам приходится часто останавливать. К ним главным образом относятся так называемые пиковые турбины. [c.12] Статические напряжения в лопатках первых ступеней сравнительно невелики. Однако эти лопатки работают в резонансе с частотой возмущающих импульсов, поскольку их отстройка от резонанса практически невозможна поэтому повышение демпфирующей способности лопаток первых ступеней турбин является весьма мощным, а иногда единственным средством обеспечения их надежности. [c.12] Ранее автором [Л. 10] было описано влияние некоторых, главным образом технологических факторов на демпфирующую способность сталей. В настоящей книге рассматривается влияние на демпфирующие свойства величин напряжений, вида напряженного состояния, формы колебаний и размера лопаток, поскольку у лопаток, применяемых в современных турбинах, все перечисленные выше показатели изменяются в очень широких пределах. [c.13] Факт зависимости внутреннего трения в материале от напряжений установлен многочисленными исследованиями. [c.13] В статье Н. Н. Давиденкова [Л. 8] была сделана попытка вскрыть механизм рассеяния энергии колебаний и образования петли гистерезиса. Ссылаясь на опыты А. Ф. Иоффе с неповрежденными монокристаллами кварца, обнаружившими совершенную упругость, Н. Н. Давиденков заключает, что физическая природа гистерезиса связана с неоднородностью поликристаллического агрегата. По его предположению, различно ориентированные зерна неоднородно деформируются вследствие анизотропности физических свойств. В силу этого в отдельных зернах и на границах зерен могут произойти пластические деформации, которые и определяют нали- чие петли гистерезиса. [c.13] Геометрические параметры петли гистерезиса п и т) являются константами материала. [c.14] Хо — амплитуда колебаний п — показатель степени. [c.15] Таким образом, и е данном случае декремент колебаний является монотонно возрастающей функцией напряжений. [c.16] Этими же опытами установлено, что декремент колебаний в пределах исследованных частот от последних не зааисит. [c.16] Новиков Л. 26] исследовал рассеяние энергии колебаний в материале при однородном, неоднородном и сложно-напряженном состояниях. При этом изучались продольные колебания, крутильные колебания и совместные продольные и крутильные колебания стержней. Эти опыты также были выполнены с образцами стержней, представлявших собой тонкостенные трубки из стали марки Ст. 10. Средний диаметр трубки составлял 10 мм, толщина стенки 0,6 мм, длина рабочей части 50 мм. Частота продольных колебаний составляла 1 830 гц, крутильных 350 гц. [c.16] В опытах возбуждались резонансные колебания, амплитуда их доводилась до заданной величины, после чего возбуждение колебаний прекращалось и записывались виброграммы затухающего 1процесса. Опыты показали, что при одних и тех же напряжениях в случае крутильных колебаний декремент всегда выше, чем в случае продольных колебаний. [c.16] На рис. 3 представлены зависимости декремента колебаний от октаэдрических напряжений при совместном действии продольных и крутильных колебаний Л. 25]. [c.16] Йопрос этот иМеет большое значение для изучения вибрации турбинных лопаток, поскольку демпфирующие свойства при разных формах колебаний могут оказаться разными, так как им отвечает разное напряженное состояние. [c.18] Исследованию подверглась малоуглеродистая сталь марки Ст. 2 с высокими демпфирующими свойствами. Образец представлял собой призматический стержень длиной 450 мм и поперечным сечением 4X15 мм . Исследование производилось для консольно зажатых образцов при первых четырех формах изгибных колебаний в зависимости от максимального напряжения во внешнем волокне образца у корневого сечения. Расчетные значения частот колебаний образцов, соответствующие указанным четырем формам, были следующие /1=16 гц, /2=402 гц, /з = 288 гц, /4 = = 562 гц. Возбуждение колебаний осуществлялось электромагнитами, которые были установлены на верщине и в местах пучности колеблющегося образца. [c.18] Результаты опытов представлены на рис. 4, из которого следует, что при одном и том же напряжении с увеличением номера формы снижается демпфирующая способность образца. Так, при максимальном изгибном напряжении во внешнем волокне образца, равном 1 500 кПсм , декремент колебаний основного тона на 60% выше декремента колебаний второго тона. [c.18] Аналогичные опыты тем же автором быля проведены с образцами из стали марки Ст. 3 и ШХ15 и из металлокерамического материала 1[Л. 47]. Из этих опытов также следует, что с повышением номера тона декремент колебаний уменьшается. [c.18] Результаты опытов приведены на рис. 5, из которого видно, что в пределах первых трех форм декремент колебаний от номера формы не зависит. Наличие таких проти-воречивых результатов не позволяет не только количествен- о,оо5-но, но и качественно судить о влиянии формы колебаний на величину декремента. [c.19] В связи с противоречивостью результатов, имевшихся в литературе, автор совместно с Ю. В. Писаревым провел экспериментальное исследование, целью которого было выполнить сравнительный анализ демпфирующей способности при различных формах тангенциальных вибраций консольно зажатого образца. [c.19] Объектом измерений служил призматический образец из стали 2X13 с рабочей длиной /=285 мм, шириной 30 мм и толщиной 4,2 мм. [c.19] Вернуться к основной статье