Автоколебания лопаток

Известны случаи самовозбуждения лопаток, отстроенных от резонанса, при которых наблюдались интенсивные колебания (Л. 35] и даже усталостные поломки [Л. 19]. В статье Л. 34] описано испытание судовой турбины, во время которого на одном из режимов были обнаружены большие амплитуды колебаний лопаток, хотя их частота находилась между шестой и седьмой кратностями по отношению к числу оборотов турбины. Анализ причин этого явления привел авторов к заключению, что на режиме, при котором имел место отрыв вихрей, возникли автоколебания лопаток. Такие явления особенно часто наблюдаются на лопатках осевых компрессоров газотурбинных установок. На основании Опы-7 2717 97 [c.97]

Понятия об автоколебаниях лопаток [c.277]

Плоскопараллельные автоколебания лопаток. Плоскопараллельные автоколебания лопаток являются наиболее простым примером автоколебаний аэродинамической системы. На рис. 5.40 Показан аэродинамический профиль единичной длины под дей- [c.277]

Флаттером называются интенсивные колебания лопаток, возникающие в потоке жидкости или саза в результате самовозбуждения или автоколебаний. [c.11]

Наряду с этим существует много примеров, когда отклонение от строгой симметрии у рабочих колес закладывается еще на этапе их проектирования и является следствием удовлетворения тем или иным дополнительным требованиям, предъявляемым к конкретной конструкции. Нарушение симметрии вызывают различные нецентральные отверстия в дисках, постановка и снятие балансировочных масс и т. п. Такие отклонения от симметрии являются детерминированными. Характерным примером нарушения симметрии детерминированного свойства является постановка на рабочем колесе лопаток с заведомо отличающимися собственными частотами, к чему иногда прибегают в целях борьбы с автоколебаниями. [c.120]

Отклонение разностей фаз от теоретических значений является следствием отклонений реальных рабочих колес от строгой поворотной симметрии и связанных с ними расслоениями собственных частот и искажениями соответствующих собственных форм (см. гл. 7, 9). При автоколебаниях большие отклонения сдвигов фаз от теоретических соответствуют меньшей их развитости. Результаты, приведенные на рис. 10.8, соответствуют экспериментальному определению сдвигов фаз лишь по двум соседним лопаткам. Для более корректного определения числа окружных волн исследуемых автоколебаний желательно одновременно изменять сдвиги фаз между несколькими парами соседних лопаток, укладывающихся в пределы одной полуволны деформаций. [c.203]

Рис. 10.8. Сдвиг фаз колебаний соседних лопаток при резонансных колебаниях и автоколебаниях

Особую опасность для рабочих лопаток последних ступеней ЦНД представляют одновременное ухудшение вакуума в конденсаторе и уменьшение расхода пара. В этом случае могут возникнуть интенсивные самовозбуждающиеся колебания (автоколебания) рабочих лопаток. Такие режимы особенно опасны для теплофикационных турбин, работающих в осенне-зимний период с малым вентиляционным пропуском пара в конденсатор и ухудшенным вакуумом из-за нагрева воды во встроенном теплофикационном пучке. [c.328]

Механические повреждения конденсаторных трубок возникают вследствие попадания в конденсатор посторонних предметов (кусков разрушившихся лопаток, бандажей, стеллитовых напаек, проволок) и усталости материала трубок вследствие их поперечных колебаний. Интенсивные колебания трубок, приводящие к появлению кольцевых трещин, могут возникать вследствие резонанса или автоколебаний. Источником резонансных колебаний чаще всего являются недостаточно отбалансированный вибрирующий валопровод турбины или другой механизм. Автоколебания характерны для периферийных рядов трубок вследствие взаимодействия трубок с потоком пара, движущегося со скоростью, превышающей некоторое предельное значение. [c.368]

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]

К основным видам колебаний лопаток относятся, резонансные колебания, колебания от вращающегося срыва и автоколебания. [c.231]

Важность характеристики сопротивления эрозии и повреждению посторонними предметами уже упоминалась. Кроме того, профили лопаток вентилятора и компрессорных лопаток должны быть рассчитаны так, чтобы они могли противостоять комбинированному воздействию центробежных, изгибных и скручивающих напряжений, а также случайных напряжений, возникающих при вибрации. Еще более важным требованием расчета профилей лопаток является обеспечение несовпадения собственной частоты их колебаний с частотами, создаваемыми двигателем в рабочем режиме, а также исключение автоколебаний или флаттера. Обычно критическими для вентиляторных лопаток служат значения жесткости при изгибе и скручивании, а также связанные с ними частоты, а не напряжение. Это обстоятельство очень важно, так как анализ показывает, что ряд композиционных материалов с титановой матрицей можно эффективно использовать для данного назначения даже в том случае, когда их прочность не достигает величины, предсказанной правилом смеси, если только жесткость их полностью отвечает предсказанному значению. [c.291]

Возбуждение колебаний консольно закрепленных лопаток обтекающей профиль воздушной струей [44]. В этом случае воздушную струю направляют в верхнее сечение и добиваются возникновения автоколебаний по одной из форм, однако чаще всего испытания ведутся по основной форме колебаний. [c.246]

Автоколебания лопаток возникают сравнительно редко, но являются очень опасными из-за резкого возрастания напряжений при небольтпом из- [c.312]

В лопаточных венцах возможны также автоколебания лопаток с общей частотой из-за аэродинамического взаимодействия лопаток Для уменьшения такого взаимодействия вводят разиочастотн ю сборку лопаток, а также повышают их жесткость. Опасность автоколебаний возрастает, если собственные частоты изгибных и крутильных с )орм колебаний лопаток близки друг к другу. Рекомендуется чтобы эти частоты отличались не менее чем на 15 о, [c.324]

Автоколебания лопаток плоскопараллельиые 277 Аппарат сопловой ГТ (общие сведения) 175 [c.557]

Автоколебания лопаток возникают сравнительно редко, но являются очень опасными из-за резкого возрастания напряжений при небольшом изменении режима. iS1exaHH3M автоколебаний может быть различным. Для лопаток компрессора возможны автоколебания при закритических углах атаки ( срыв-ной флаттер ). Если в некоторый момент времени скорость движения лопатки (рис. 46) при колебаниях v = = v os pt, то угол атаки ц меняется на величину Л( и/т,, где w,— скорость относительного движения потока. Изменение угла атаки ведет к изменению силы, действующей на лопатку, на величину ЛР (tg а ) Ai, где а — угол наклона кривой зависимости подъемной силы от угла атаки для данного режима (рис. 47). Переменная сила ДР за период колебания Т совершает работу [c.311]

Для существующих авиационных ГТД вводятся также нормы допустимых запасов по автоколебаниям лопаток первых ступеней компрессора. Они устанавливаются в целях проверки еибрацион-ной прочности лопаток и контролируются в процессе испытаний самолета и его силовой установки. При необходимости и в этом случае могут быть введены ограничения по допустимым в условиях [c.100]

Иа рис. 47 изображена схема машины МВЛ-5 для испытания на усталость лопаток турбин. На столе / электродинамического возбудителя колебаний типа ЭДВ-14М закреплен динамометр 2, в захвате которого зажата испытуемая лопатка S. Конструкция динамометра аналогична конструкции динамометра машины МВЛ-4. Захват динамометра снабжен клиновым зажимом хвостовика испытуемой лопатки, Сигналы с блока генераторов 6 емкостного датчика подаются на блок 7 регистрацни, содержащий автоматический указывающий и записывающий потенциометр, снабженный переключателем диапазонов измерения и записи изгибающего. момента на перестраиваемый узкополосный фильтр S на схему сравнения автоматического регулятора 11. Сигнал с выхода фильтра 8 через ограничитель 9 и регулируемый фазовращатель 12 подается на канал с управляемым коэффициентом передачи автоматического регулятора 11. На второй вход схемы сравнения автоматического регулятора поступает сигнал с программатора 13 режима испытании. Сигнал с выхода автоматического регулятора возбуждает усилитель 10 с установленной мощностью 100 кВА, который питает подвижную катушку электродинамического возбудителя колебаний. Описанная система обеспечивает возбуждение автоколебаний на основной и высших гармониках испытуемой ло- [c.188]

Согласно аналитическим исследованиям это оказалось возможным для решетки профилей ТРЗА [73] в области очень малых значений Sh (Sh<0,5). Известны случаи самовозбуждения лопаток, отстроенных от резонанса, когда наблюдались их интенсивные колебания [67] и даже усталостные поломки [36]. В статье [65] описано испытание судовой турбины, во время которого на одном из режимов были обнаружены большие амплитуды колебаний лоиаток, хотя их частота находилась между шестой и седьмой кратностями по отношению к числу оборотов турбины. Авторы пришли к заключению, что на рассматриваемом режиме происходило отрывное обтекание лопаток и возникли автоколебания. [c.162]

Явления, сопровождающиеся срывным обтеканием, часто наблюдаются на лопатках осевых компрессоров. На основании опытов с компрессорными лопатками А. И. Алямовскпй [67] пришел к выводу, что автоколебания возникают при отрывном обтекании лопаток в решетке и что с увеличением угла атаки амплитуда колебаний резко возрастает. [c.162]

TOB с компрессорными лопатками А. И. Алямовским [Л. 35] делается заключение, что автоколебания возникают только при отрывном обтекании лопаток в решетке и что с увеличением угла атаки в отрывной области амплитуда колебаний резко возрастает. Была исследована причина возникновения переменной подъемной силы, когда лопатка перемещалась в плоскости, нормальной к хорде. Обнаружено, что при перемещении в сторону спинки подъемная сила лопатки повыщается, так как давление на вогнутой поверхности увеличивается, а па выпуклой уменьщается. При перемещении лопатки в противоположную сторону подъемная сила снижается из-за уменьщения давления на вогнутой поверхности. Так как во время работы компрессорных лопаток всегда имеют место небольшие изгибные или изгибно-крутильные колебания последних, вызванные обычной нестабильностью потока, то вследствие этого при определенных условиях возникает переменная подъемная сила, которая вызывает самовозбуждение . Величина подъемной силы, как известно, значительно возрастает при больших углах атаки. [c.98]

То, по какой конкретно из собственных форм происходит потеря устойчивости, зависит от конкретных сложившихся условий динамического взаимодействия рабочего колеса с потоком. Эти условия зависят как от параметров потока и условий обтекания им ра-5бочих лопаток, так и от динамических свойств собственно рабочего колеса, проявляющихся через его спектр собственных движений и диссипативные особенности. С повышением плотности спектра соб- ственных частот при наличии газодинамической связанности между лопатками вероятность возникновения автоколебаний возрастает, поскольку в зонах сгущения собственных частот рабочее колесо способно проявлять себя как система со многими степенями свободы, и этим облегчаются условия синтеза формы потери устойчивости в виде благоприятной суперпозиции множества независимых собственных форм, при которой системе потерять устойчивость наиболее удобно . В подобной ситуации потеря устойчивости сопровождается самосинхронизацией колебаний по различным собственным формам при амплитудно-фазовых их соотношениях, благоприятствующих потере устойчивости. Частота синхронных колебаний вблизи границы устойчивости близка к некоторой средней частоте сгущения собственных частот. [c.141]

Вопросам автоколебаний в турбомашинах посвящено большое, прогрессивно возрастающее количество публикаций как у нас в стране, так и за рубежом. Состояние проблемы хорошо освещено в работах [16, 50, 67]. На сов1ременном этапе центр тяжести этой актуальной проблемы смещен в старону исследований нестащто-нарного обтекания решеток колеблющихся лопаток потоком сжимаемой жидкости. Поскольку в настоящей книге главное внимание уделено особенностям колебаний рабочих колес как единых упругих механических систем, то важнейшие вопросы нестационарного взаимодействия потока и лопаток здесь глубоко не затрагиваются. Рассмотрены лишь некоторые характерные аспекты поведения рабочего колеса как единой упругой системы, способной терять устойчивость в потоке. [c.160]

Ответ на вопрос, какая из форм колебаний с т волнами имеет меньшие запасы устойчивости, зависит от знака коэффициента взаимовлияния Ь]. Для частых в практике случаев, когда запаздывание в аэродинамическом взаимодействии соседних лопаток не меняет качественно характер самовозбуждения, при принятой нумерации профилей ком прессорной решетки справедливо неравенство 1>0. При этом меньшие запасы устойчивости соответствуют, при прочих равиых условиях, форме колебаний с вперед бегущей волной. Такой вид потери устойчивости экспериментально наблюдался, например, на работающем вентиляторе [69]. Этот результат может иметь принципиально важное значение для идентификации автоколебаний в рабочих условиях. [c.165]

Приведенный пример наиболее типичен для рабочих колес, достаточно четко проявляющих себя как единые упругие системы при формировании каналов обратной связи посредством неконсервативного силового взаимодействия различных лопаток через поток газа. Вместе с тем в работе [56] обращено внимание на возможность проявления развитых автоколебаний рабочего колеса компрессора с бандажными полками в виде орновременной суперпозиции колебаний по двум формам с р азличным числом волн и соответственно различными частотами (рис. 10.6). Здесь автоколебания, будучи двухчастотными, носят характер интенсивных биений. Такое проявление развитых автоколебаний вряд ли можно считать типичным, поскольку для устойчивого существования подобных колебаний нужны, надо полагать, особые условия. Однако с определенной вероятностью такого или аналогичного ему характера проявления развитых автоколебаний необходимо считаться. [c.199]

Вместе с тем наиболее типичным и у рабочих колес с консольными лопатками остается формирование канала обратной связи через неконсерватив-пое силовое взаимодействие различных лопаток, колеблящихся в движущемся потоке газа. При увеличении жесткости диска упругое взаимодействие консольных лопаток через него ослабевает, что отражается в сближении собственных частот единой упругой системы, соответствующих формам колебаний ее с различным числом волн. В предельном случае (абсолютно жесткий диск) эти собственные частоты совпадают, и каждая из одинаковых лопаток при отсутствии газодинамического взаимодействия между ними получает возможность колебаться независимо от других. Это способно влиять на возникновение и развитие автоколебаний. Каждая лопатка, совершая, например, колебания по первой изгибной форме и будучи независимой в упругом отношении от других, но взаимодействуя с ними через поток, способна находить такую свою относительную фазу колебаний, при которой энергия, поступающая из потока на развитие автоколебаний всей совокупности лопаток, становится максимальной. Можно ожидать, что уменьшение эффекта упругой связанности в колебаниях лопаток, при прочих равных условиях, будет способствовать дестабилизации рабочего колеса в потоке газа (по крайней мере в рамках концепции строгой поворотной симметрии), приводя одновременно к возможности более энергичного развития автоколебаний во времени, если сложились условия для их возникновения. [c.201]

Различие в собственных частотах консольных лопаток рабочего колеса с жестким диском (нарушение строгой поворотной симметрии) способствует, как известно, повышению аэроупругой устойчивости, затрудняя процесс формирования оптимальных с точки зрения возможности возникновения и развития автоколебаний фазовых соотношений в колебаниях всех лопаток. При попадании в область неустойчивости вначале могут возникать автоколебания отдельных групп лопаток. Далее возможна самосинхронизация колебаний всей совокупности лопаток, и развитые автоколебания приму г синхронный характер (синхронный сЬлаттср). [c.201]

Эффективным средством, способствующим идентификации автоколебаний в слол<ных условиях, является фазовый анализ колебаний рабочего колеса. В работах [29, 54] (см. гл. 8, п. 6) обращено внимание на то, что при а Втоколебаниях компрессорных рабочих колес более вероятна форма потери устойчивости в виде вперед бегущих относительно них волн. В этом случае относительный сдвиг фаз колебаний любой nap J соседних лопаток Ay= = Y +i—Ук должен быть отрицательным. Напротив, при возбуждении вынужденных резонансных колебаний как окружной стационарной неравномерностью потока, так и вращающимся срывом, имеющим частоту В1ращения меньшую, чем частота вращения ротора, сдвиг фаз будет положительным. Учет этого обстоятельства способен облегчить идентификацию автоколебаний. [c.202]

При автоколебаниях число волн гп определяется конкретными условиями образования таких фазовых соотношений колебаний лопаток, при которых положительная обратная связь их неконсер-влтивного взаимодействия через исток оказывается наиболее эффективной. При вынужденных колебаниях число волн т совпадает с номером гармоники окружной неравномерности, возбуждающей колебания. [c.203]

Авпюколебания лопаток возникают сравнительно редко, но являются очень опасными из-за резкого возрастания напряжений при небольшом изменении режима. Механизм автоколебаний может быть различным. Для лопаток компрессора возможны автоколебания при закритических углах атаки ( срывной флаттер ). Если в неко.торый момент Бремени скорость движения лопатки (рис. 46) при колебаниях и=ь совр1, [c.324]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...