Лопатки Частота возбуждения

Как показывает опыт, в диапазон частот возбуждения, представляющий практический интерес, обычно попадает первая форма таких колебаний. Возможности проявления ее эталонная пластинка не предусматривает, а поэтому помимо классифицированных выше собственных движений при эксперименте возможно выделение, по крайней мере, еще одного собственного движения, нарушающего приведенную классификацию. Рисунок узловых линий в силу связанности колебаний в направлении минимальной и максимальной жесткости, которая у лопаток практически всегда имеется, может напоминать рисунок узловых линий одной из уже имеющихся форм. С. М. Гринберг, который показал возможность появления пары собственных форм с качественно одинаковыми рисунками узловых линий, назвал их дублями . Такой дубль показан на рис. 6.8. При экспериментальном определении дубля существенное влияние на его частоту оказывает жесткость закрепления, поскольку эта жесткость соизмерима с жесткостью лопатки в направлении ее хорды. [c.92]

Шарнирную лопатку следует проектировать так, чтобы величина не равнялась и не была близка к целому числу (например, выбирать в пределах 1,3—1,7 или 2,3—2,7 и т. д.). Этим обеспечивают отстройку лопатки от возбуждения колебаний по маятниковой форме силами, частота которых кратна оборотам ротора. [c.297]

Несущая способность элементов конструкций по сопротивлению усталости при циклическом нагружении рассматривается в свете вероятностных представлений о возникновении разрушения и об уровне действующих переменных напряжений. При этом следует иметь в виду основные условия нагруженности изделий и их элементов. Многим из них свойственны стационарные режимы переменной напряженности, уровень которой в пределах большого парка однотипных конструкций и их деталей от изделия к изделию меняется, причем отклонение уровней носит случайный характер. Примером таких деталей являются лопатки стационарных турбомашин. Условия возбуждения колебаний этих деталей в однотипных машинах зависят от изменчивости условий газодинамического возбуждения и механического демпфирования, уровня частоты собственных колебаний и эффекта их связности в роторе с лопатками (что обычно является результатом технологических отклонений). Подобные условия имеют место и для многоопорных коленчатых валов стационарных поршневых машин при укладке их на не вполне соосные опоры, для шатунных болтов из-за неодинаковости их монтажной затяжки и т. д. [c.165]

В машине для испытания лопаток турбины (или консольных образцов) на усталость с электромагнитным возбуждением колебаний (рис. 5, а) в зажиме 1 на массивной станине укреплена балка 2, несущая па свободном конце груз 3. В грузе 3 смонтирован захват 4 для зажима корня испытуемой лопатки 5. В грузе смонтирован также якорь электромагнитного возбудителя 6. Изменяя вылет балки и массу груза 3, можно менять частоту собственных колебаний этой системы. Обычно машину настраивают так, чтобы частота колебаний балки совпадала с собственной частотой поперечных колебаний испытуемой лопатки. По этой схеме построены, например, машины типа Турбо-4 и Турбо-5 (ЧССР). [c.139]

Частоты собственных колебаний выявляются по резонансным состояниям лопаток узловые линии достаточно четко фиксируются с помощью песка или иного порошка, посыпаемого на поверхность. Возбуждение, прилагаемое извне к контуру, имеет тот недостаток, что при этом неизбежно присоединяется некоторая масса, и на высоких частотах результаты отклоняются от истинных. Поэтому более надежным является способ возбуждения через заделку — в этом случае хвост лопатки защемляется в болванке с достаточно большой массой (в 100—200 раз превосходящей массу лопатки), жестко связанной с подвижной частью электродинамического вибратора (собственно вес болванки должен быть исключен путем упругого подвешивания). При действии вибратора лопасть будет совершать колебания, перемещения же самой болванки [c.424]

Диаграмма возбуждения. Если по оси абсцисс отложить скорость вращения лопатки, а по оси ординат — частоты собственных колебаний, то получится ряд кривых, характеризующих влияние скорости вращения [c.425]

Благодаря сопротивлению окружающей среды и внутреннему трению в материале лопатки амплитуда свободных колебаний после удаления силы, вызвавшей колебания, уменьшается, т. е. колебания являются затухающими через некоторое время после возбуждения колебаний лопатка приходит в состояние покоя. Частота собственных колебаний и при затухании их остается неизменной, так же, как у камертона, интенсивность звука которого постепенно падает после удара, но высота тона (частота колебаний) не меняется. [c.107]

Экспериментально зависимость собственных частот лопаток от частоты вращения обычно устанавливается путем фиксации моментов резонанса лопаток при возбуждении их различными гармониками. Если бы связанность колебаний лопаток отсутствовала (жесткий диск), то резонансы наблюдались бы на пересечении лучей гармоник с линией I (рис. 6.33) и результаты эксперимента соответствовали бы теоретическим представлениям. Если между лопатками имеется упругая связанность, то при эксперименте за зависимость их собственных частот от частоты вращения может быть ошибочно принята кривая II. Левая ветвь этой кривой в рассматриваемом примере свидетельствует о падении собственной частоты лопатки с увеличением частоты вращения. С теоретической точки зрения это выглядит парадоксально, и может сложиться представление о качественном несоответствии теории и эксперимента, если возможность упругого взаимодействия консольных лопаток не принята во внимание. [c.115]

Пусть собственные частоты S лопаток на жестком диске станут несколько различаться. При сохранившейся независимости свободных колебаний каждой из них в окрестности прел ней резонансной частоты способны проявиться уже S различных резонансных частот, разместившихся на луче данной гармоники возбуждения и соответствующих резонансным колебаниям различных лопаток [точки пересечения луча гармоники с 5 функциями pk — Ph Q), где k — Q, 1, 2,. .., (S—1)], которые при одинаковых лопатках слива- [c.145]

Сочетание статического и вибрационного режимов нагружения. В элементах газовых турбин, например в дисках, лопатках, корпусах, наряду с действием таких силовых температурных факторов, как статические напряжения, стационарные и нестационарные температурные напряжения, наблюдается периодическое возбуждение колебаний указанных деталей при резонансных режимах. На рис. 2.4.3 показано изменение суммарных напряжений от центробежных и газовых сил в лопатке I ступени турбины в течение одного этапа испытаний. В опасных точках газовых турбин чередуются различные комбинации статических а, термоциклических Отц, повторных механических напряжений бц, а также переменных апряжений высокой частоты от вибраций v Если имеет место статическое, а затем вибрационное нагружение, то в расчетах на прочность учитывают способность деталей накапливать повреждаемость от каждого вида нагружения, статического и вибрационного, независимо от наличия предшествующих нагружений другого типа. Условие усталостного разрушения при одновременном действии на деталь вибрационных и статических нагрузок определяют с учетом зависимостей прочности при асимметрии цикла (разд. 2.2). [c.74]

При пропускании через катушки возбуждения 10 переменного тока на балку действуют периодически изменяющиеся силы, вынуждающие ее колебаться с частотой, равной частоте переменного тока. Лопатка (или образец), укрепленная в зажиме 7, является новым добавочным колебательным контуром. [c.240]

Резонансная диаграмма дает необходимую информацию как в процессе проектирования, так и при экспериментальных испытаниях двигателей. В процессе проектирования с ее помощью прогнозируются резонансные частоты вращения рабочего колеса и своевременно предусматриваются мероприятия, как их избежать. В процессе эксперимента резонансная диаграмма способствует определению источника вибраций. Например, замерив частоту резонансных колебаний лопатки и определив кратность по отношению к частоте вращения, можно выявить возможные источники возбуждения и провести мероприятия для устранения резонанса. [c.275]

На базе установки У-3 разработана установка [10] для испытания образцов при консольном симметричном изгибе с частотой нагружения 3—3,5 кГц. Образец закрепляют при помощи клинового зажима, навинчивающегося на тойкий конец концентратора. В результате соответствующего подбора частоты возбуждения устанав-пивают режим колебаний образца. Разработаны также аналогичные установки для испытаний при симметричном изгибе с частотой 5 и 10 кГц. При этом можно испытывать стерж1ни и турбинные лопатки. [c.199]

Разработана [154] электродинамическая установка длк испытания на усталость лопаток турбин и компрессоров в условиях высоких температур. Частота нагружения от 200 до 3000 Гц, температура испытания до 1200°С. Испытания на усталость замковых соединений лопаток турбин и компрессоров проводят при совместном действии статического растяжения и переменного изгиба на машине резонансного типа [50]. Установка УЛ-(1 предназначена для исследования усталостной прочности лопаток и образцов в резонансном режиме [3]. Разновидностью электромагнитной установки для испытания лопаток является выпускаемая в ЧССР машина Турбо . Лопатки турбомашин испытывают на резонансных частотах Возбуждение колебаний лопаток может осуществляться пульсирующей воздушной струей [50]. Создана многообразцовая электромагнитная машина для испытания на усталость лопаток при одновременном статическом растяжении в условиях высоких температур и специальных сред, а также установка для испытания на усталость диска турбины с укрепленными на нем лопатками с электродинамическим возбудителем колебаний. Имеются установки для испытания лопаток и образцов при растяжении и изгибных колебаниях, а также на термическую уста-лость . [c.226]

Выявление возможных опасных режимов работы турбомашины удобно производить с помощью построения резонансных диаграмм. На рис. 8.3 показана резонансная диаграмма для колебаний консольных рабочих лопаток компрессора, установленных на абсолютно жестком вращающемся диске (сплошные линии соответствуют собственным частотам лопаток, жестко закрепленных в диске штриховые — шарнирному креплению). Резонансные режимы, соответствующие пересеечниям функций p—p(Q), описывающих изменение собственных частот в зависимости от частоты вращения, с лучами (Оти==/ в 2, определяющими изменение частот возбуждения, отмечены кружками. Здесь каждая из собственных частот должна трактоваться как имеющая кратность, равную S, где S — порядок симметрии системы, совпадающей с числом одинаковых лопаток, установленных на диске. Поскольку в силу абсолютной жесткости диска каждая лопатка способна колебаться с данной собственной частотой независимо от других S степеней свободы), то точка пересечения линии собственной частоты с лучом любой гармоники соответствует 5 резонансам S лопаток. Соотношение фаз колебаний во времени различных лопаток определяется возбуждением. Относительный сдвиг фаз вынужденных колебаний двух соседних лопаток А-у= (2я/5)тв. [c.145]

Если предположить, что лопатки имеют лишь разные собственные частоты, то разброс может быть вызван изменением величины и раюпределения возбуждающих си Л по частоте возбуждения. В большинстве случаев этого трудно ожидать в той степени, в которой необходимо для объяснения наблюдаемых разбросов, если учесть, что лопатки имеют обычно весьма жесткие допуски на собственные частоты. Исключение может составить случай кинематичеакого возбуждения (см. гл. 8, п. 3). [c.167]

Во всех экспериментах [55] по определению сдвигов фаз при резонансных колебаниях они всегда были положительными, т. е. проявлялась назад бегущая волна. Если у рабочих колес с полочным баидажировапием сдвиги фаз в довольно широком диапазоне частот возбуждения (вращения) довольно хорошо группируются у теоретических значений, определяемых номером соответствующей гармоники возбуждения, то у колес с консольными лопатками бегущая волна [c.203]

Стабилизация частоты при возбуждении пульсируюш,ей струей. На рис. 10.14 приведена типичная резонансная кривая для лопатки компрессора (декремент 6 = 0,006). Отклонение частоты возбуждения от резонансной на 0,2% приводит к падению амплитуд на 50%. [c.213]

Третий канал может сильно проявляться, если собственные частоты порождающей системы, Принадлежащие данному семейству, располагаются близко (см. спектр рабочего колеса с консольными лопатками на рис. 6.12). В этих условиях при наличии искажения собственных форм гармоника воз буждения т может поддерживать вынужденные колебания системы по формам колебаний, которые при строгой симметрии, в силу овоей ортогональности 1к возбуждению гармоникой т, возбуждены быть не могли. Это следствие того, что в искаженных собственных формах присутствуют искажающие гармоники с теми же номерами, что и гармоника возбуждения. Поэтому при близости порождающих собственных частот в окрестности основного резонанса вынужденные колебания по таким собственным формам могут быть относительно сильными и вызывать дополнительный рост окружного разброса амплитуд. Это разброс третьего рода. [c.174]

Проанализируем при таких условиях поведение рабачего колеса в окрестности резопаиса, когда колебания возбуждаются неравномерной в окружном направлении вр ащающейся относительно него нагрузкой. Для этого рассмотрим колебания сходственных точек, принадлежащих различным лопаткам по любому сходственному направлению, одинаковому для всех лопаток. Поскольку из-за асимметрии частоты двух форм различны, а искажением их мы пренебрегли, то в условиях рассматриваемого возбуждения перемещения выделенной точки, принадлежащей k- лопатке, опред ел яютс я з а в и с им о стям и [c.174]

Многоцикловая усталость. Справедливость мнения, что турбины подвержены действию многоцикловой усталости, впервые была признана в начале 20-х гг. Многоцикловая усталость рабочих лопаток и деталей камеры сгорания неизменно сопряжена с резонансными колебаниями. Поэтому первая задача конструкторов — определение собственной частоты колебания различных деталей, в первую очередь рабочих лопаток и камеры сгорания. Вторая задача— определить возбудители колебаний, подавить их и затем рассчитать результирующие напряжения. Поскольку форма деталей камеры сгорания и рабочих лопаток сложна, расчет частоты колебаний не так-то прост. Чтобы рассчитать частоту и моду колебаний, а затем и величину локальных напряжений, приходящихся на единичный подавитель и единичный возбудитель колебаний в лопатках, применяют компьютерную программу, в основу которой положена теория сложного пучка или метод анализа конечных элементов. Помимо сведений, необходимых для расчета температуры, конструктору нужны сведения о плотности, модуле Юнга и коэффициенте Пуассона материала. В некоторых конструкциях колебания настолько серьезны, что требуется расчет специальных подавляющих устройств. В качестве таковых используют механические приспособления в виде различного вида упоров распирающих комельные части соседних лопаток, установленных на диске данной ступени. Эффективность подобных устройств оценивают посредством испытаний. В паровых турбинах возбуждение колебаний на каждом обороте ротора может быть очень значительным при впуске пара не по всей окружности турбины. В крупных па- [c.73]

Помимо описанной выше подготовки поверхности для обеспечения необходимого возврата света от объекта к голограмме, наиболее важный этап подготовки объекта включает в себя его установку таким образом, чтобы он не оказывал влияния на оптическую систему в процессе эксперимента и чтобы возбуждение объекта было естественным по амплитуде и происходило в ожидаемом направлении. От тщательности установки объекта в механической системе зависит успех или неудача эксперимента, так как нежелательные смещения и наклоны объекта во время эксперимента могут сделать невозможной раснщфровку интерференционных полос в окончательной картине. Например, при исследованиях вибраций консольных структур, таких, как турбинные лопатки, на основной и более низких частотах картины для разных режимов и частот сильно зависят от жесткости закрепления структуры. Чтобы получить реальные данные для низкочастотных режимов, основы лопаток должны быть закреплены в их монтажном блоке, который в свою очередь приваривается к массивной плите. Для структур меньшего размера такие крайние методы не применяются, однако в любом случае конструкцию лучше сделать более жесткой и крепкой, чем подсказывает интуиция. [c.528]

Испытания на усталость при колебаниях по высшим формам являются наиболее трудными из-за возрастания необходимой мощности возбуждения, трудности создания добротного механического колебательного контура. Поэтому испытания при высоких (4—10 кгц) частотах лучше проводить на маг-нитострикционных установках или возбуждением колебаний пульсирующей воздушной струей. Измерение напряжений в лопатке затрудняется вследствие, большой неравномерности деформаций, контроль напряжений часто возможен только по тензодатчикам в связи с малыми перемещениями по этой же причине датчик обратной связи в прежнем выполнении становится малочувствительным, что требует изыскания новых способов поддержания амплитуды на заданном уровне. Этим можно объяснить пока слабое распространение испытаний на усталость при колебаниях по высшим формам при высокой температуре. [c.249]

На рис. 20.23 приведены интерферограммы перемещений лопатки осевого компрессора в процессе ее вибрации с определенной резонансной частотой. Вначале получают голограмму в статическом состоянии модели. Затем после возбуждения резонансных колебаний настраивают стообоскоп на частоту, кратную частоте колебаний, что обеспечивает импульсное освещение лазером вибрирующей модели в моменты прохождения ею амплитудных состояний. В этом состоянии проводят голографирование модели. Совмещение двух указанных голограмм дает приведенные интерференционные полосы, являющиеся изолиниями прогибов лопатки. [c.545]

Различие поглощающих свойств для рассмотренных лопаток показано на рис.7, где приведены кросс-спектры сигналов всего поля упругих колебаний. Кросс-спектры выявляют общие частоты для двух реализаций волнового процесса, зарегистрированного датчиками при импульсном возбуждении упругих волн. Из рис.7 видно, что для малодефектной лопатки (рис.76) характерны более высокие значения спектра в частотной полосе 400-600 кГц по сравнению с дефектной лопаткой (рис.7а). [c.136]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...