ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Усталость рабочих лопаток из "Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки " Под усталостью материала понимают процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных во времени напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению. [c.428] Как правило, идентификация усталостных трещин не представляет особого труда. [c.429] На рис. 16.5, а показана простейшая колеблющаяся система, состоящая из твердого тела, подвешенного на пружине. Если тело сместить, например, вниз и отпустить, то оно начнет совершать колебания. [c.429] Если тело поместить в пустоту, где трение о среду и трение в материале пружины предположить отсутствующими, то тело будет совершать свободные незатухающие гармонические колебания (рис. 16.5, б). [c.429] Величина р в этой формуле представляет собой число колебаний за время 2 тс, т.е. за 6,28 с, и потому называется круговой частотой собственных колебаний. [c.429] Действительно, если р= 1, то одно полное колебание будет совершено за период Tq = 2л. Если р = 2,то для одного полного колебания потребуется время Тд = л, а для произвольной круговой частоты р — время Хд р. Следовательно, / = 2тс/ Хд = = 6,28/Хд, т.е. р — число колебаний за время 6,28 с. [c.429] Величину /= рИп = 1/Хд, представляющую собой число колебаний за 1 с, называют просто частотой колебаний и измеряют ее в герцах (1 Гц — это 1 колебание за 1 с). [c.429] Необходимо подчеркнуть, что частота собственных колебаний — это характеристика системы, зависящая от ее параметров (в нашем случае — от массы тела и податливости пружины) и совершенно не зависящая от того, колеблется эта система или остается неподвижной. [c.430] Чем больше масса и податливость системы (это относится к любой системе), тем меньше частота собственных колебаний, и наоборот. [c.430] Незатухающие колебания при наличии сил сопротивления можно создать, если к телу приложить гармоническую силу любой частоты. Эту силу называют возмущающей, так как она вызывает колебания, а возникающие колебания — вынужденными. При действии возмущающей силы тело колеблется с частотой, равной частоте возмущающей силы, независимо от значения своей собственной частоты колебаний. Амплитуда смещений при вынужденных колебаниях зависит в первую очередь от близости частоты возмущающей силы /вс к частоте собственных колебаний/ Если и/различаются лищь на 10 %, то эта возмущающая сила не может раскачать систему, т.е. возникающие колебания будут иметь неболь-щую амплитуду. [c.431] При /gj =/возникает явление резонанса, при котором направление скорости движения постоянно совпадает с направлением действия возмущающей силы. Вследствие этого возмущающая сила работает очень эффективно и сильно раскачивает систему. Амплитуда А при резонансе пропорциональна 1/т1, поэтому чем выше демпфирование, тем меньше прогибы при резонансе. [c.431] что чем сильнее колеблется система, тем большие напряжения появляются в ее деталях и тем больше вероятность усталостных поломок. Поэтому в турбинах стараются избегать резонанса либо путем изменения характеристик системы, т.е. частоты собственных колебаний, либо путем изменения частоты возмущающих сил. [c.431] Различают три основных вида колебаний лопаток свободные, вынужденные и самоподдержи-вающиеся. [c.431] Свободные колебания — это колебания, которые происходят без воздействия на лопатку каких-либо активных сил. При наличии сил сопротивления интенсивность свободных колебаний уменьшается, и они со временем исчезают. Поэтому с точки зрения возможности вызвать поломку турбинных лопаток свободные колебания не представляют опасности. Однако закономерности свободных колебаний позволяют судить о поведении конструкции при других видах колебаний. В частности, в этой связи особое значение приобретает такая характеристика колеблющейся конструкции, как упомянутый выше логарифмический декремент колебаний Г , определяющий скорость затухания свободных колебаний вследствие рассеяния энергии. [c.431] Вынужденные колебания — это колебания, возникающие вследствие периодического действия внешних активных (возмущающих) сил. Они являются основной причиной усталостных поломок рабочих лопаток. [c.431] Самоподдерживающиеся колебания (автоколебания) могут возникнуть и при отсутствии в системе периодических возмущающих сил. Этот вид колебаний характерен для длинных рабочих лопаток последних ступеней паровых турбин при работе в режимах малых объемных пропусков пара. [c.431] Любая механическая система обладает набором вибрационных характеристик —тонов колебаний. Каждый тон — это совокупность собственной частоты и главной формы колебаний. [c.431] Наиболее просто объяснить эти характеристики можно при рассмотрении свободных колебаний. [c.431] Функции (г) и числа зависят от размеров лопатки, ее формы, условий закрепления на диске, наличия бандажа и проволочных связей, т.е. являются характеристиками системы лопатка — диск и не зависят от того, колеблются лопатки или нет. Функции (г) называют главными формами, а числа— собственными частотами лопаток. [c.432] Как видно из соотношения (16.2), частота /7 имеет размерность рад/с, т.е. она показывает число радиан в единицу времени. Поэтому ее называют круговой частотой. Если в единицу времени происходит / полных колебаний, измеряемых, как известно в герцах (Гц), то pj =2nfj . [c.432] Вернуться к основной статье