Колебания лопаток турбин и компрессоров

КОЛЕБАНИЕ ЛОПАТОК ТУРБИН И КОМПРЕССОРОВ [c.229]

Колебания лопаток турбин и компрессоров [c.453]

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]

Лопатки компрессоров и турбин газотурбинных двигателей (ГТД) в процессе нормальных условий эксплуатации подвергаются растяжению под действием динамической нагрузки от вращения ротора с изгибом и скручиванием под действием газодинамического потока. Частота и форма колебаний лопатки неоднородны по ее высоте, что соответствует переменному двухосному напряженному состоянию. Для различных ступеней частота собственных колебаний лопаток различна и составляет от несколько сот герц для первых ступеней вентилятора до нескольких тысяч герц для последних ступеней компрессора. [c.567]

Вибрация лопаток являлась до последнего времени причиной многочисленных аварий турбин и компрессоров. Лишь тщательные расчеты колебаний лопаток и опытная проверка их вибрационных характеристик позволили успешно бороться с этими авариями. Детальный расчет лопаток на вибрацию с последующей экспериментальной проверкой совершенно необходим для каждого вновь спроектированного облопачивания. [c.109]

В 7 рассмотрены колебания лопаток газовых турбин и компрессоров. При расчете учитываются особенности конфигурации лопатки и влияние центробежных сил. [c.387]

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]

Незакрученные лопатки используют для первых ступеней турбин и последних ступеней компрессоров. Для основной частоты изгибных колебаний результаты оказываются пригодными и при малой закрутке лопаток. Излагаемые методы расчета [c.231]

Лопатки компрессоров и турбин из-за сложности их конструктивной формы не имеют строгого разделения форм колебаний. Колебания лопаток происходят по смешанным формам с преобладанием того или иного вида. Например, изгибные колебания на низких частотах сопровождаются не ярко выраженными крутильными деформациями, но по мере возрастания частоты на лопатке появляются продольные узловые линии, четко выражающие изгибно-крутильные формы. Затем на высоких частотах возникают пластиночные формы колебаний со все усложняющейся конфигурацией узловых линий. [c.263]

Изгибные формы являются наиболее широкой разновидностью колебаний лопаток. Они всегда присутствуют на работающем двигателе. Из-за многообразия форм практически не представляется возможным избавиться от всех форм колебаний в пределах рабочих частот вращения рабочих колес компрессоров и турбин. Приходится определять частоты собственных колебаний и тщательно контролировать величину их амплитуд и вызываемых напряжений. [c.264]

Как влияют и как оцениваются влияния различных конструктивных фаи-торов и условий работы на колебания лопаток компрессоров и турбин [c.280]

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]

Силовые детали двигателей в условиях эксплуатации работают в широком интервале частот циклического нагружения. Так, лопатки компрессоров имеют собственные частоты колебаний по 1-й изгибной форме от 150—200 до 2000 Гц, лопатки турбин — от 500 до 3000 Гц, а лопатки ТНА ракетных двигателей — до 7000—10 000 Гц. Наблюдались случаи усталостных разрушений лопаток и при более высоких формах колебаний с частотой нагружения до 25—30 кГц. [c.233]

Логарифмический декремент колебаний для некоторых материалов, применяемых для лопаток компрессоров и турбин [61, 68], приведен в табл. 3. [c.259]

Рис. 6.34. Влияние масс лопаток иа частоты собственных колебаний рабочих колес компрессоров и турбин

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]

По характеру звука (изменению его тона), шумам можно судить о работе двигателя. Источниками звуковых явлений служат струя горячих газов, выходящая из реактивного сопла (частота колебаний которой может находиться в диапазоне 75—13 ООО гц), воздушный винт у ТВД, срабатывание элементов механизации двигателя, компрессор, турбина, редукторы. Такие звуковые явления, как стук, скрежет, скрип, особенно хорошо прослушиваемые фонендоскопом или стетоскопом при работе двигателя на земле, слышимые при неизменных зна- 1ениях рабочих параметров, указывают на возникновение процесса разрушения внутренних деталей двигателя (шестерен или подшипников редукторов, подшипников опор ротора, лопаток компрессора или турбины и др.). Резкое изменение шума, периодическое возникновение хлопков и ударов свидетельствует (наряду с падением числа оборотов ротора и тяги, резким ростом температуры ti) о возникновении помпажа компрессора. [c.224]

Рабочие лопатки. Эти лопатки служат для превращения кинетической энергии газов в работу турбины — ее силовых устройств и привода компрессора. Они состоят из лопасти (пера) и замка ( ласточкина хвоста ), закрепляющего лопатку в ободе туфбинного диска. Часто лопатки имеют еще и промежуточный участок - голенью. Между голенями помещают устройства для гашения колебаний лопаток. В конструкциях лопаток предусматриваются конвекционное и пленочное охлаждение. Перепад температур между газом и лопатками здесь ниже, чем в случае сопловых лопаток. [c.299]

Циклические напряжения, возникающие в деталях горячего тракта ГТУ при пусках и остановах, вызывают ускоренный износ этих деталей, зависящий также от скорости изменения температуры, перепадов температур и усилий. Свойства материалов (длите 1ьная прочность, скорость ползучести) в деталях, испытывающих циклические нагрузки, ухудшаются по сравнению с работающими в условиях статического нагружения. Из-за худшего сгорания то 1лива в пусковых режимах могут образовываться отлагающиеся на лопатках турбины агрессивные продукты неполного сгорания. При теп-лосменах повреждается поверхностный слой и облегчается проникновение кислорода и катализаторов коррозии к внутренним слоям металла. Из-за нерасчетных режимов работы создаются условия,. в которых возможны забивание форсунок, образование нагаров в камерах сгорания и т. д. Гибкие роторы ГТУ при развороте проходят через критические частоты вращения, при которых даже небольшие небалансы могут вызвать повышенные колебания, ускоряющие износ подшипников и снижающие надежность имеющихся на агрегате систем и аппаратуры. Точно так же практически все лопаточные венцы компрессора и турбины проходят при развороте ГТУ через резонансные частоты, равные или кратные частотам собственных колебаний лопаток. При таких частотах амплитуды колебаний и динамические напряжения в лопатках могут существенно возрастать. Компрессорные ступени, кроме того, могут в пусковых режимах работать с повышенными пульсациями потока и увеличенными динамическими напряжениями срывного характера. В результате создаются услевия для накопления повреждаемости лопаток и сокращения срока их службы. [c.169]

O HOBiHbiM источником шума ГТУ является вход в компрессор, где звук (обычно высокочастотной части спектра звуковых колебаний) состоит из основного тона и гармоник, обусловленных числом лопаток в венцах и скоростью вращения. Кроме того, источниками шума являются выхлоп, шум которого занимает широкую полосу частотного спектра звуковых колебаний собственно газовые турбины, шум которых в значительной степени обусловлен резонансными колебаниями патрубков, корпуса и любой неуравновешенностью вращающихся деталей зубчатые передачи — редукторы. Значительный шум главным образом связан с воздушными потоками внутри компрессоров, камер старания, в трубах и патрубках [c.38]

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]

Вращающиеся лопатки турбины служат для превращения кинетической энергии горячих газов, истекающих из сопла, в "лошадиные силы" рабочего вала, которые используются для привода компрессора и силовых устройств. Лопатки состоят из лопасти, располагающейся в газовом потоке, и доветале-вого замка ("ласточкиного хвоста"), закрепляющего лопатку на турбинном диске. Часто лопатка имеет еще и "голень", которая позволяет замковой части лопатки работать при температуре более низкой, чем корневая часть лопасти. В зоне голени происходит переход от формы корневой части к форме замковой части. Между голенями соседних лопаток помещают устройство для гашения механических колебаний. В некоторых конструкциях рабочие лопатки снабжены "вершин- [c.59]

На турбинные диски, к которым доветалевым замком прикреплены рабочие лопатки, действуют радиальные центробежные растягивающие усилия. В результате вращения диска они возникают в его теле и непосредственно, и путем передачи от лопаток. Дополнительные напряжения создаются из-за постоянно существующих колебаний температуры диска. Температурный режим последнего определяется действием охлаждающего воздуха и воздуха, движущегося в потоке рабочих газов, а также любыми утечками рабочего потока в пространство над и под дисковым ободом. В практических условиях температура диска близка, и если выше, то ненамного, к температуре на выходе компрессора. Поэтому для дисков выбирают в основном материалы, способные работать при температурах до 670 °С. В промышленных турбинах для этих целей обычно применяют легированные стали, а в авиадвигателях— сплавы типа IN-718. [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...