Колебания лопаток изгибные

Резонанс, соответствующий первой изгибной форме колебаний системы лопаток рабочих колес промышленных установок (рис. 5.55) с частотой, примерно равной 64 Гц, возникал при рабочих условиях эксплуатации при частоте вращения, равной 640 об/мин, что приводило к преждевременному разрушению лопаток. Хотя никаких измерений деформаций в лопатках при первоначальном исследовании задачи не проводилось, предполагалось, что было бы полезным демпфировать вынужденные колебания лопаток, с тем чтобы повлиять на их динамическое поведение в окрестности частоты резонанса. [c.266]

Кемпбелла, где приведена зависимость частот появления пиковых динамических напряжений при испытании образцов на колебания от соответствующих им частот вращения двигателя. Там же показаны вторичные пики, составляющие 15 % максимальных амплитуд. Частота колебаний лопаток, в 28 раз превышающая частоты вращения двигателя (ей соответствует прямая 28Е на рис. 6.54), возбуждает четвертую крутильную форму колебаний с частотой 4 кГц, пятую изгибную форму с частотой 3,6 кГц и третью крутильную форму с частотой 3 кГц. Указанные частоты являются номинальными, поскольку они зависят от температурных и других условий работы двигателя. Первая кру- [c.336]

Кроме изгибных, возможны также крутильные колебания лопаток, т. е. колебания вокруг продольной оси, которые наблюдаются преимущественно в длинных лопатках. В практике эксплуатации они встречаются реже, чем изгибные колебания, поэтому их рассмотрению мы уделим меньшее внимание, ограничиваясь в необходимых местах ссылкой на литературу. [c.109]

В заключение настоящей главы следует отметить, что литературные сведения по всем рассмотренным выше основным вопросам, связанным с величиной демпфирования, еще весьма скудны. Общими недостатками опубликованных работ являются отсутствие данных по лопаточным маркам сталей, узкий диапазон напряжений, в котором проводились исследования, крайне недостаточное количество данных по демпфированию при характерных для лопаток изгибных колебаниях в условиях симметричного и асимметричного циклов нагружения и т. п. Особенно досадно почти полное отсутствие исследований при высоких уровнях напряжений (вблизи пределов усталости). [c.28]

Рабочие лопатки испытывают переменные усилия со стороны пара, когда они при вращении ротора с огромной скоростью проходят мимо каналов, образованных направляющими лопатками. Непосредственно против выходной кромки направляющей лопатки скорость выхода пара меньше, чем в середине межлопаточного канала. Частота перемен усилия, действующего на лопатку, может совпасть с частотой собственных колебаний рабочих лопаток. В этом случае амплитуда колебаний лопаток и, следовательно, изгибные напряжения в них становятся большими и лопаткам грозит вибрационная поломка. Для предотвращения опасных резонансных колебаний лопаток их связывают между собой в пакеты по несколько штук с помощью ленточного бандажа, закрепляемого на вершинах лопаток путем расклепки специальных шипов, изготовляемых за одно целое с лопатками. Иногда применяется приварка бандажа к лопаткам (в газовых турбинах). [c.11]

При повышении жесткости дисковой части рабочего колеса или снижении ее у лопаточной части возможна ситуация, когда частотная функция парциальной системы жесткий диск — упругие лопатки, соответствующая семейству первых форм изгибных колебаний лопаток, окажется ниже частотной функции парциальной системы упругий диск — жесткие лопатки и не пересекает ее. В этом случае нижняя частотная функция рабочего колеса п = 0), если различие жесткостей лопаток и диска велико, практически совпадает с нижней частотной функцией парциальной системы жесткий диск — упругие лопатки на всем интервале изменения т. На рис. 6.16 приведены частотные функции исходной системы (см. рис. 6.12) и часть ее спектра при понижении модуля упругости материала лопаток в 5 раз. Как видно при относительно низкой жесткости лопаток, податливость диска на частоты семейства первых изгибных форм, колебаний лопаток практически влияния не оказывает. При дальнейшем снижении жесткости лопаток аналогичный результат можно получить для последующих семейств форм колебаний лопаток. [c.98]

При колебаниях лопаток связи совершают изгибные колебания в радиальном направлении (рис. 77), и в местах крепления их к лопаткам действуют моменты и перерезывающие силы. Так как частоты ко- [c.141]

Как упоминалось ранее, частоты изгибных колебаний лопаток на вращающемся роторе повышаются от действия центробежных сил. [c.154]

Методику расчета аксиальных колебаний дисков, основанную на совместном решении дифференциального уравнения изгибных колебаний диска и системы дифференциальных уравнений изгибно-крутильных колебаний лопаток см. в работе С. И. Богомолова [9]. [c.260]

Особенности колебаний лопаток с большой естественной закруткой. Влияние естественной закрутки возрастает при увеличении угла начальной закрутки (на единицу длины лопатки). Для лопаток с сильно изогнутым профилем проявляется существенная связь изгибных и крутильных колебаний. Первая частота изгибно-кру-тильных колебаний понижается на 5—20%, в еще большей степени может понизиться вторая частота изгибно-крутильных колебаний. Частота крутильных колебаний возрастает. [c.247]

Гринберг С. М. Расчет частот изгибно-крутильных колебаний лопаток осевых компрессоров. — В ки Расчеты на прочность. М, Машгиз, 1963, вып. 9, с. 339 — 361. [c.263]

В большинстве практических задач отсутствует существенная связь изгибных и крутильных колебаний лопаток. Поэтому обычно принимают [c.270]

Формы колебаний. Решение (8) уравнений колебаний показывает, что при колебаниях образуются узловые диаметры и окружности. Они наблюдаются при экспериментальном определении частот и форм колебаний в лабораторных условиях [13]. При наличии изгибно-крутильной связанности колебаний лопаток узловые диаметры [c.280]

ИЗГИБНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ЛОПАТОК [c.281]

A. С. Лейкиным [92] изучена неравномерность распределения Напряжений в елочных замках, возникающая в связи с влиянием профильной части лопаток при растяжении и изгибе, при колебаниях лопаток по первой изгибной форме. Им даны рекомендации по выбору конструктивных параметров замков. [c.98]

Изгибные колебания лопаток [c.295]

Колебания этого вида связаны с изгибной деформацией стержней (например, колебания груза на несущих балках, колебания лопаток турбин и осевых компрессоров и т. д.), [c.424]

При вращении с переменной скоростью ш возможно появление изгибных колебаний лопаток [c.422]

РАСЧЕТ ЧАСТОТ ИЗГИБНО-КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОК ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ [c.339]

Заключение. Приведенные расчетные и экспериментальные материалы свидетельствуют о значительном влиянии закрученности на спектр низших частот изгибно-крутильных колебаний лопаток осевых компрессоров. Это влияние проявляется в уменьшении частот изгибных колебаний и в увеличении частот крутильных колебаний по сравнению со значениями, которые дают расчеты, базирующиеся на обычных соотношениях сопротивления материалов. Величины поправок, связанных с учетом закрученности, возрастают с уменьшением толщины профиля, увеличением стрелки изгиба средней линии и с уменьшением удлинения лопатки. Для расчета частот первых трех форм колебаний достаточную точность дают приближенные способы, изложенные в пп, 2 и 3, при этом специальные геометрические характеристики сечений, необходимые для учета влияния закрученности, определяются по формулам (40) и (41). [c.360]

Если лопатку представить весьма упрощенно, в виде плоской пластины, закрепленной в виде заделки с одной стороны (рис. 5.28), то можно разделить формы колебаний лопаток на три вида изгибные, крутильные и пластиночные. Внутри каждого вида формы отличаются числом поперечных узловых линий и имеют соответствующую нумерацию первая форма без поперечных узловых линий, вторая — с одной, третья — с двумя линиями и т. д. Каждая форма имеет свою определенную частоту собственных колебаний, зависящую от размеров лопатки. [c.263]

Виды и формы колебаний. Колебания лопаток могут быть из-гибными, крутильными и сложными. Наиболее опасными являются изгибные колебания, происходящие вокруг главной оси инерции х х, так как жесткость профиля относительно этой оси наименьшая. [c.281]

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]

Выше указывалось, что для рабочих лопаток турбин существуют, по крайней мере, два источника возмущения. Первый обусловлен неравномерностью парового потока по окружности ступени из-за неодина-ковости выходных сечений направляющей решетки, угла установки лопаток, шагов, толщин выходных кромок, стыков горизонтального разъема диафрагм и др. Частота гармоник возмущающего усилия при этом кратна числу оборотов ротора турбины. Второй источник возмущения обусловлен кромками сопл. Возмущающая сила при этом кратна числу П2. Спектр частот колебаний лопаток и их пакетов весьма широк. Вместе с тем, далеко не все формы колебаний и не все гармоники возмущающих сил представляют опасность. Обычно тангенциальные колебания при изгибе выше третьего тона даже в резонансе с частотой возмущающих сил происходят с такой малой амплитудой, что опасности не представляют. То же относится к аксиальным, крутильным и изгибно-крутильным колебаниям. Вместе с тем, для значительной части спектра резонанс с частотой возмущающих сил опасен и необходимо принять меры для вибрационной отстройки лопаток как в стадии проектирования проточной части, так и в стадии ее доводки, монтажа и эксплуатации. [c.178]

Для безотрывного обтекания лопаток характерно увеличение подъемной силы с увеличением угла атаки. При этом изгибные колебания лопаток демпфируются потоком. В случае достаточно больших углов атаки происходит отрыв пограничного слоя, после чего с увеличением угла атаки уменьшается величина подъемной силы [Л. 9]. При этом критическая скорость флаттера может быть невысокой. Этот так называемый срывной флаттер может оказаться опасным для лопаток турбин. [c.99]

Пусть геометрическая форма лопаток н их установка на диске таковы, что система имеет прямую поворотную симметрию, обладая одновременно плоскостью зеркальной симметрии, нормальной к оси системы. Тогда взаимодействие между изгибными колебаниями лопаток в окружном направлении и колебаниями жестко закрепленного диска, недеформируемого в своей срединной плоскости, отсутствует. В этих условиях параметр связи равен нулю, взаимная интерференция частотных функций отсутствует, пересечения их сохранятся, и эта часть спектря основной системы качественно совпадет с соответствующей частью объединенного спектра парциальных систем. В то же время, связанность семейств изгибных колебаний лопаток в направлении оси системы с изгибными колебаниями диска сохранится, четко проявится взаимная интерференция соответствующих парциальных частотных функций. Сохранится она и для семейства крутильных колебаний лопаток. На рис. 6.13 приведен спектр собственных частот упругого диска, несущего радиально расположенные консольные стержни постоянного (прямоугольного) сечения. Здесь хорошо видна деформация спектра при изменении ориентации главных осей сечения стержней относительно оси системы. При (3=0 и 90" система приобретает прямую поворотную симметрию. При Р = 0° изгибная податливость жестко закрепленного в центре и недеформируемого в своей плоскости диска не сказывается на частотах изгибных колебаний стержней в направлении их минимальной жесткости, и частотные функции имеют точки взаимного пересечения (точки А и В, рис. 6.13). Здес -, взаимодействие колебаний стержней и диска отсутствует (х = 0), однако наблюдается сильная связанность колебаний диска и стержней в направлении максимальной жесткости последних. При р = 90 наблюдаются сильная связан- [c.97]

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]

В реальных условиях такая лопатка совершает изгибно-крутиль-ные колебания [8, 34, 154]. Однако во многих случаях для турбинных лопаток, у которых частота первого тона изгибных колебаний существенно ниже частоты первого тона крутильных колебаний, связь изгибных и крутильных колебаний незначительна. В этих случаях можно рассматривать раздельно изгибные и крутильные колебания турбинных лопаток. [c.128]

Учет изгибно-крутильиой связанности колебаний лопаток. При наличии изгибно-крутильной связанности гармонические смещения основания лопатки вызывают ее крутильную деформацию, и наоборот. [c.277]

Испытания лопаток. В настоящее время получили широкое распространение испытания лопаток ГТД при симметричном цикле нагружения или при колебаниях лопаток на собственных частотах по одной из изгибных или крутильных форм при нормальной или при, повышенных температурах. Влияние асимметрии цикла, вызванной действием центробежных сил и газовых нагрузок, обычно определяют либо по результатам испытаний образцов — моделей лопаток, при растяжении с переменным изгибом, либо по результатам испытаний стандартных образцов при асимметричном растяжении—сжатии и соответсгвующей температуре. [c.119]

Для демпфирования при изгибных колебаниях лопаток используют бандажирование полками (рис. 8.25) или кольцом (рис. 8.26). Кольцо должно располагаться в месте значительных амплитуд. Оптимальный радиус расположения кольца при этом выбирается с учетом прочности самого кольца, его влияния на прочность лопатки, газодинамических соображений и др. [c.276]

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]

В настоящее время расчет частот изгибных колебаний лопаток осевых турбомашин обычно производится при помощи метода последовательных приближений [ 11, [101. Удачная схема организации вычислений и специальные способы ускорения сходимости делают этот метод основным рабочим аппаратом при точном расчете частоты основного тона как невращающихся, так и вращающихся лопаток. [c.271]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...