Лопатка Режимы работы

Развитие усталостных трещин в лопатках компрессоров и турбин в пределах существующего ресурса двигателя явление частое, наблюдаемое по различным причинам. Появление трещин, например, может быть связано с различными повреждениями лопаток в результате попадания постороннего предмета и возникновением в результате этого вмятин, надрывов и изгибов пера лопатки. У поврежденной лопатки могут изменяться или оставаться теми же резонансные колебания. Она попадает на короткий период времени в условия резонансных колебаний по одной из частот, которые типичны для проходных режимов работы двигателя, что приводит к накоплению в лопатке усталостных повреждений. При наличии высокой концентрации напряжений в результате появления повреждения происходит резкое снижение периода зарождения трещины и в лопатке возникает и развивается усталостная трещина. Такая ситуация может быть реализована на разных стадиях эксплуатации двигателя. [c.566]

Следовательно, общее число циклов нагружения лопатки с момента ее нафужения на указанной резонансной частоте до окончательного разрушения составило не менее 4 10 3 = 1,2 10 циклов, что соответствует не менее 108 мин работы двигателя в условиях указанного выше резонанса. Поскольку на разных режимах работы двигателя реализуются различные частоты вынужденных колебаний лопатки, то следует увеличить сделанную оценку не менее чем в 2 раза. Это означает, что развитие трещины в лопатке происходило в течение не двух, а нескольких полетов — не менее трех из условия 5-часового полета. [c.586]

Все перечисленные случаи свидетельствуют о формировании на последней стадии роста трещины перед доломом нерегулярных усталостных линий, когда лопатка входила в резонанс на разных режимах работы двигателя. [c.594]

Конструкция закрепления направляющих лопаток ТВД ГТН-16 призвана обеспечить стабильность радиальных зазоров в проточной части На всех режимах работы ГТУ. Для этого направляющие лопатки набраны в сегменты, которые, в свою очередь, устанавливают в обойме. Обойма ТВД литая, состоит из двух половин с горизонтальным разъемом. Для быстрого и равномерного прогрева она выполнена относительно тонкостенной. [c.35]

Если статическая частота колебаний лопатки газовой турбины рассчитана или определена экспериментально при нормальной температуре 20° С, а температура газа в ГТУ повышается с увеличением числа оборотов, то частота колебаний лопатки на различных режимах работы может быть определена по формуле [c.152]

Лопатки турбины работают по сложному режиму нагружения, показанному на рис. 4.1. Изменение в течение каждого полета величин напряжений, температуры и длительности нагружения учитывается суммированием повреждаемости на всех режимах и приведением всех режимов к одному, обычно наиболее тяжелому. Приведение производится на основе линейной гипотезы суммирования длительных статических повреждений по уравнению [c.82]

Напряженно-деформированное состояние в основных деталях авиационных двигателей (лопатках и дисках турбин) характеризуется высоким уровнем переменных напряжений, вызванных изменением режимов работы [2, 4 и др.]. [c.84]

П-59. Условием устойчивости работы вентиляторных машин как при одиночной, так и при параллельной установке их в газовом или воздушном тракте является однозначность режима работы, т. е. наличие единственной точки пересечения характеристики вентилятора с характеристикой тракта. При типичном для котельных установок тракте с близкой к квадратичной зависимостью давления от расхода это условие может оказаться невыполненным, если характеристика машины имеет восходящий участок, который в ряде случаев вырождается в разрыв характеристики (рис. 1П-70). Подобные характеристики, как правило, имеют центробежные машины с вперед загнутыми лопатками рабочих колес и осевые машины. Устойчивость работы таких машин подлежит расчетной проверке. [c.121]

В качестве примера [21] остановимся на результатах эксперимента, представленных в отвлеченном виде на рис. 8.12. Здесь приведена частотная диаграмма рабочего колеса вентилятора, лопатки которого оснащены бандажными полками, образующими замкнутый кольцевой пояс связей примерно на одной трети высоты лопаток от их вершин. Крестиками отмечены собственные частоты системы, укладывающиеся на четко выраженные кривые зависимости их от частоты вращения ротора. Эти частоты получены по результатам спектрального анализа магнитограмм динамических напряжений в колесе, возникающих на тех или иных режимах работы вентилятора вследствие всегда имеющегося широкополосного шума. Кружками отмечены четко проявившиеся резонансные колебания (некоторые из них носили опасный характер). [c.159]

Распределение по шагу дополнительных потерь от влажности показано на рис. 65. При всех режимах работы дополнительные потери в значительной мере сосредоточены в кромочном следе. В области вблизи вогнутой поверхности лопатки дополнительные потери резко уменьшаются и даже возможно их отрицательное значение. По мере приближения к выпуклой стороне лопатки дополнительные потери энергии сильно возрастают, особенно при больших скоростях. [c.201]

Следует заметить, что приведенная на рис. 105 схема не может являться общей для всех ступеней с цилиндрическими лопатками. Характер отклонения поверхностей тока зависит от аэродинамических характеристик решеток на различных радиусах, а также от режима работы ступени. [c.212]

Приведенные исследования показывают, что спектр капель в зависимости от режима работы турбины существенно меняется. Как показала обработка многочисленных измерений, за рабочими лопатками функция распределения капель по массе в зависимости от их диаметра при различных режимных и геометрических параметрах практически не меняется и удовлетворительно аппроксимируется уравнением нормального закона распределения Гаусса [c.272]

Турбина. Для этого колеса вопрос решается не так просто. Рассмотрим треугольник скоростей в точке 3 на входе в турбину, относящийся к произвольному режиму n = (fti, т. е. ц>ф (рис. 67 — треугольник AB ). Вследствие постоянства входного угла лопатки Рз вектор абсолютной скорости Сз изменяется относительно вектора скорости Сз, соответствующего номинальному режиму (ф=1), как по величине, так и по направлению. Следовательно, соответствующие изменения претерпевает и окружная составляющая скорости с . Таким образом, для любого режима работы, т. е. для любого значения ф, должны быть определены значения Сд и соответствующей окружной составляющей с . [c.160]

Если бы можно было непрерывно и автоматически изменять входной угол лопатки, приспосабливая его к меняющимся режимам работы, то при каждом передаточном отношении образовывались бы новые треугольники скоростей, жидкость могла бы постоянно входить в рабочие колеса без удара, и ударные потери были бы устранены. [c.230]

Теоретически это в некоторой степени возможно, если сделать поворотными лопатки специальной формы или, по крайней мере, их отдельные элементы. Тогда они могут постоянно устанавливаться в положение, определяемое потоком жидкости, и обеспечивать треугольники скоростей, которые требуются для данного режима работы. [c.231]

Таким образом, если лопатки управляемого рабочего колеса при установившемся (и заданном) режиме работы гидротрансформатора находятся в некотором положении, то при изменении по каким-либо причинам заданного режима их положение изменится. Система регулятора начнет действовать так, переставляя лопатки, чтобы вернуть систему с определенной скоростью к прежнему состоянию. [c.129]

В лопатках, как и в роторах газовых турбин, при пуске и изменении режима работы возникают значительные градиенты температуры, которые необходимо исследовать, чтобы судить о ее напряженном состоянии. При решении этих задач выявлено распределение температуры по длине и сечению лопатки, влияние граничных условий и времени подъема температуры газа на градиенты и распределение температуры. [c.441]

На рис. 25, а представлены графики распределения абсолютных скоростей в меридиональном сечении проточной части муфты. Для полной характеристики потока в муфте с тором и радиальными лопатками на рис. 25, б и 26 приведены экспериментальные данные о распределении полных напоров и статических напоров, соответствующих давлениям в меридиональном сечении проточной части. Поле статических давлений значительно меняется в зависимости от режима работы. При малых скольжениях (3—5%) статические давления равномерно возрастают с увеличением радиусов. При увеличении скольжения такое распределение давления в потоке постепенно меняется. На выходе из насосного колеса сохраняется направление положительного градиента статических давлений (за положительное принимаем направление градиента от оси -муфты к периферии). При увеличении скольжения увеличивается лишь неравномерность распределения давлений. [c.56]

Поток в меридиональном сечении проточной части трансформатора принимаем равноскоростным. За толщину лопатки на входе и выходе принимаем удвоенный радиус закругления носка лопатки. Меридиональные скорости с учетом коэффициента стеснения по линии тока чаши на всех режимах работы трансформатора приведены в табл. 23, а по линии тока тора — в табл. 24. [c.126]

Эпюры относительных скоростей потока в трех сечениях от лопатки к лопатке для различных режимов работы турботрансформатора показаны на рис. 64. Анализ приведенных выше эпюр скоростей w свидетельствует о возможности отрыва потока у тыльной стороны лопаток, что не было обнаружено при измерении скорости потока за насосом при помощи шаровых зондов. [c.120]

Наибольшие нагрузки на лопатках турбин. В наиболее неблагоприятных условиях работы находятся лопатки турбин двигателей, установленных на маневренных (истребителях) и учебных самолетах. ГТД на таких самолетах подвергаются частым запускам и изменениям режимов работы. Все это вызывает одновременно увеличение температуры и растягивающих напряжений от центробежных сил. А в ряде случаев при увеличении или снижении оборотов турбина может попадать в область критических оборотов, вызывающих большие вибрационные нагрузки. Поэтому крайне осторожно нужно относиться к темпам изменения режимов работы турбин. Чем медленнее изменяются температурные режимы работы лопаток турбин, тем надежнее их работа. [c.84]

Прежде всего, опыт показывает, что срыв потока возникает не на всех лопатках одновременно, а только на части. Это, в свою очередь, объясняется двумя причинами производственными отклонениями в геометрии профилей лопаток (так как лопатки выполняют с некоторым допуском) и ростом асимметрии потока. Как уже было ска зано во второй главе, поток не является строго осесимметричным даже на расчетном режиме работы компрессора. На глубоких нерасчетных режимах, каковыми являются срывные режимы, симметрия потока еще более нарушается. Около первоначально образовавшейся срывной зоны происходит растекание потока. Это объясняется тем, что при возникновении срыва на какой-либо группе лопаток уменьшается сечение канала, образованного двумя соседними лопатками, происходит дросселирование воздуха, поэтому набегающий поток растекается в обе стороны от срывной зоны (рис. 7.19). Направление относительной скорости по обе стороны от зоны срыва изменяется так, что углы атаки на лопатках, расположенных в направлении относительной составляющей скорости (рис. 7.19 — слева), увеличиваются, и на них происходит отрыв потока. На лопатках, расположенных по другую сторону от середины зоны, в том числе и на тех, где первоначально возник отрыв, углы атаки уменьшаются и течение становится безотрывным. [c.123]

В гл. 7 было показано, что при изменении режима работы многоступенчатого осевого компрессора в условиях эксплуатации происходит рассогласование работы его ступеней. Образующийся при этом срыв потока со спинок лопаток первых или последних ступеней в определенных условиях может привести к неустойчивой работе компрессора, что недопустимо. Кроме того, отмеченное рассогласование приводит к увеличению гидравлических потерь, в результате чего ухудшаются основные показатели компрессора т]к и Як. Исследования показали, что образование срыва на лопатках приводит к появлению переменной составляющей аэродинамической силы, воздействующей на лопатки. При определенных условиях это может привести к разрушению лопаток. [c.135]

При выключении охлаждаюш,его воздуха на крейсерских режимах работы двигателя кромочные потери резко возрастут из-за толстой выходной кромки. Поэтому в ряде случаев (как мы увидим ниже) принимают выпуск воздуха не через выходную кромку, а на вогнутую сторону лопатки вблизи выходной кромки, которая в этом случае может быть выполнена тонкой. [c.161]

Параметр 6 удобен для сравнения интенсивности охлаждения различных лопаток. Он позволяет определить температуру рассматриваемого сечения лопатки для заданного режима работы турбины. Чем выше коэффициент 0, тем меньше температура лопатки отличается от температуры охлаждающего воздуха, тем лучше охлаждается лопатка. [c.194]

Для ВЭ зависимость температурного разделения в потоках от соотношения их расходов неоднозначна. Для обеспечения наиболее равномерного и глубокого охлаждения профиля пера был поставлен эксперимент по выбору оптимального режима работы ВЭ на удобообтекаемой модели из стали 20, средняя часть которой охлаждалась воздухом камеры энергоразделения, а входная кромка — охлажденным потоком ВЭ диаметром 15 мм. В двух сечениях поверхности модели и на выходе из охлаждающих каналов были установлены термопары, которые регистрировали температуру 7], стенки лопатки и подофев воздуха в каналах (см. рис. 8.4). [c.370]

До недавнего времени все лопатки компрессоров и турбин ГТД проектировали по принципу безопасного ресурса. Лопатки отстраивали по основному тону их колебаний таким образом, чтобы резонансные колебания либо вообще не возникали, либо их появление имело кратковременный характер на переходных режимах работы двигателя. Однако реальная эксплуатация двигателей показывает, что разрушение лопаток происходит при различной наработке двигателя и является частым событием по различным причинам [3, 4]. Возможна высокая концентрация напряжений по зонам галтельного перехода у основания лопаток, проявление фреттиига по контактирующим поверхностям основания лопатки и межпазового выступа диска, а также весьма распространены ситуации повреждения пера лопатки из-за попадания постороннего предмета в газовоздушный тракт ГТД или возникновения коррозионных язв. Следствием этого является фактическая эксплуатация лопаток с развивающимися в них усталостными трещинами. [c.567]

Важнейшей особенностью работы конструктивных элементов является циклический характер температурного поля, определяемый режимом работы изделия. Например, за двухчасовой полетный цикл транспортного газотурбинного двигателя (ГТД) температура выходной кромки лопатки существенно изменяется, при этом довольно значительно меняются и скорости нагрева при выходе на полетный режим [25]. Значительная неравномерность температурного поля свойственна охлаждаемым рабочим лапатка(М газовой турбины [71]. Менее опасные сочетания температур t и напряжений а реализуются в турбинном диске [71], однако для них свойственны высокие уровни температур и значительные градиенты. Из приведенных данных видно, что для температурного цикла нагрева элемента характерно чередование нестационарных и стационарных участков, причем последние занимают значительное время цикла. Высокие уровни температур, циклический характер температурного воздействия, чередование нестационарных и стационарных режимов создают е материале особые условия работы высокую термомеханическую напряженность, больщие уровни термических напряжений. Все это обусловливает в большинстве случаев работу материала конструктивного элемента за пределами упругости в наиболее напряженных точках наблюдается процесс циклического упругопластического деформирования, приводяший материал к разрушению за ограниченное число циклов (Ю —10 ). [c.8]

Анализ основных параметров стохастической модели процесса накопления термоусталостных повреждений 7107 сопловых лопаток ТРД на заводах гражданской авиации, поступающих в первый ремонт, показал, что запуски больше повреждают материал лопатки, чем работа на установившемся режиме [5]. В работе [53] отмечено, что по интенсивности накопленных повреждений один запуск двигателя равен 3, 4 ч работы на режиме номинал , а 1 ч наработки на режиме взлет увеличивает интенсивность отказов в 4 раза больше, в сравнении с наработкой на режиме номинал . В связи с этим следует подчеркнуть, что с увеличением ресурса элезментов теплонапряженных конструкций и с повышением рабочих параметров режима эксплуатации и удельных мощностей доля повреждений от термических напряжений в общем объеме дефектов возрастает. [c.17]

Однако понижение уровня термических напряжений и изменение их распределения из-за уменьшения интенсивности теплообмена не столь существенны, чтобы оправдать те затраты мощности, которые необходимы для поддержания условия Re = idem. Вместе с тем незначительное повышение температуры газового потока, которое связано только с повышенными расходами топлива, практически не требующими увеличения мощности установок, приводит к существенному возрастанию уровня напряжений. При таком способе моделирования возникает опасность перегрева лопаток, поэтому автоматика управления режимом работы стенда должна строго регулировать уровень максимальной температуры металла лопатки и своевременно выключать или уменьшать подачу топлива. Недостатком этого метода является то, что при равных уровнях максимальной температуры в модели и натуре будут иметь место разные по ве- [c.196]

Прежде чем сформулировать дополнительные возможности Повышения надежности лопаточного аппарата, целесообразно затронуть вопрос о неиспользованных возможностях. Коэффициент запаса прочности для лопаток последних ступеней турбин большой мощности, вычисленный по статическим напряжениям, сравнительно невелпк. Как известно, для современных мощных турбин он составляет 1,5—1,6. Между тем как со стороны эксплуатации, та и со стороны турбостроительных заводов встречаются нарушения режимов работы турбины и технологии изготовления лопаток, которые соответствуют данным расчета на механическую прочность. К нарушениям нормальных условий эксплуатации относятся частые пуски и остановы, понижение начальной температуры пара, которое при сохранении нагрузки неизменной вызывает увеличение расхода, ухудшение вакуума, изменение частоты в сети, работа турбины без отдельных ступеней. К заводским нарушениям можно отнести следующие большие коэффициенты концентрации наиряжений у -кромок отверстий для скрепляющей проволоки, в месте перехода от хвостовика к перу лопатки, в ленточном бандаже, у кромки отверстий для шипов не всегда достаточная отстройка лопаток от опасных форм колебаний снижение предела выносливости при защите лодаток от эрозийного износа. Поэтому в первую о чередь необходимо потребовать строгого соблюдения режима эксплуатации и технологии изготовления рабочих лопаток. [c.214]

Особо надо иметь в виду возрастание с общей наработкой турбомашииы износа контактирующих поверхностен, а для газовых турбин и увеличение пластических деформаций в лопатках и дисках. И то, и другое приводит, при прочих равных условиях, к уменьшению натяга по стыкам и, соответственно, сил трения в них. Поэтому с увеличением наработки возможен дрейф динамических свойств рабочего колеса даже при неизменности режима работы турбомашины. Стабилизация динамических свойств рабочих колес с полочным бан-лажпрованием является одной из сложных инженерных задач современного турбомашиностроения. [c.111]

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]

Увеличение противодавления турбины ири работе с ухудшенным вакуумом вызывает снижение ее к. п. д. и уменьшение располагаемого иереиада тепла Яо главным образом за счет уменьшения теплоиерепадов в последних ступенях, когда при переводе турбины на ухудшенный вакуум последние ступени ее остались не снятыми. При работе такой турбины в режиме ухудшенного вакуума несколько последних ступеней выключаются из работы, т. е. не совершают полезной работы рабочие лопатки их, вращаясь в паровой среде, увеличивают температуру отработавшего пара тем больше, чем меньше нагрузка турбины и расход пара через нее и чем больше будет противодавление. В этом случае целесообразно снимать диски цоследних ступеней турбины, которые при ухудшенном вакууме не участвуют и не будут участвовать в работе и позволят оставшимся ступеням работать в расчетном режиме. Работа дисков последних ступеней с удаленными рабочими лопатками и открытыми пазами для лопаток запрещается, так как это ведет к повреждению пазов. [c.165]

Практически неограниченные возможности, снимающие проблему охлаждения ЦНД с лопатками предельных удлинений ТЭС и АЭС, открываются при использовании на переменных режимах работы турбин тиристорных пускоостановочных устройств (ТПОУ). [c.182]

Порциальность экспериментальной одноступенчатой воздушной турбины составляла около 40%, поэтому при имеющихся расходах воздуха высота лопатки могла быть увеличена до 60 мм. Диаметр рабочего колеса турбины по среднему сечению лопаток составлял 540 мм. Мощность, вырабатываемая турбиной, поглощалась гидротормозом дискового типа. Для стабилизации режима работы турбины вода к гидротормозу подводилась под гидростатическим напором из специального бака, в котором автоматически поддёрживался постоянный уровень. [c.65]

Так, например, испытания гидротурбин Эзминской ГЭС, проводившиеся институтом Оргэнергострой, показали, что на всех режимах работы турбин имеется значительный перепад давления от внешней поверхности лопатки, обращенной к спиральной камере, к внутренней. На режиме холостого хода этот перепад достигал наибольшей величины, колеблясь в направлениях, перпендикулярных скелетной линии лопатки, около 100—110 м вод. ст. [c.89]

Накопленный к настоящему времени экспериментальный материал показывает, что эффективность сепарации существенно зависит отряда факторов относительной скорости рабочих лопаток м/со, давления среды (числа Re), отношения давлений на ступень е (числа Ма), геометрических параметров ступени (of// 3i ai 6 б и т. д.), конструкций влагоотводящих устройств и других факторов. В реальных условиях при изменении режима работы турбинной ступени величина ijj изменяется в 5 раз и более. Следует отметить, что по данным различных организаций при идентичных условиях испытаний влияние отдельных параметров на сепарацию получается неодинаковым. Очевидно, что для сепарации влаги из проточной части важным фактором является то, каким образом изменяется отношение скоростей и Со и другие безразмерные параметры. Действительно, увеличение uj o при со = onst приводит к росту центробежных сил, действующих на пленку, к более интенсивному дроблению соприкасающихся капель, изменению углов входа частиц влаги на рабочие лопатки. В то же время изменение Со (или располагаемого теплоперепада) ска- [c.164]

Рабочие лонатки регулирующих стуменей (турбин с сопловым парораспределением) -рассчитываются на Прочность от паровых усилий для режима с одним или двумя полностью открытыми регулирующими клапанами, если последние открываются одновременно или с очень малой перекрышей рабочие лопатки и диафрагмы ступеней давлений рассчитываются на прочность для режима работы с максимальным расходом пара через ступени. [c.193]

Описанная картина наблюдается обычно в диапазоне гёпр 0,9. .. 1,1. При значительном снижении приведенной частоты вращения (гёпр<0,7. .. 0,8) рассогласование ступеней становится существенным, причем на оптимальном режиме работы компрессора первые ступени работают с повышенными углами атаки, а последние — с сильно пониженными (см. рис. 4. 22). Поэтому при уменьшении расхода воздуха, несмотря на более быстрое уменьшение коэффициентов расхода в последних ступенях, критические углы атаки могут быть достигнуты раньше в первой или в одной из первых ступеней, причем это упреждение будет тем более значительным, чем меньше Япр. Однако в первых ступенях, имеющих относительно длинные лопатки, срывные зоны имеют первоначально небольшие размеры, и вызванные ими возмущения могут оказаться недостаточными для распространения срыва на другие ступени, имеющие углы атаки значительно меньше критических. Поэтому в этом случае возникшие срывные зоны, имеющие структуру и частоту вращения (ы>0,5), типичные для ступеней с малыми значениями d, первоначально захватывают обычно только одну или несколько первых ступеней, не нарушая устойчивой работы компрессора в целом. Лишь при дальнейшем уменьшении расхода воздуха срывные зоны постепенно увеличиваются в размерах и захватывают все большее число ступеней, пока увеличение углов атаки не приведет к срыву потока уже во всем компрессоре. При этом также может наблюдаться скачкообразное падение расхода воздуха и степени повышения давления в компрессоре (см. кривую гёдрг на рис. 4. 26), но со значительно меньшей амплитудой скачка, чем при высокой частоте вращения. [c.146]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...