Виды и формы колебаний лопаток

Виды и формы колебаний лопаток [c.263]

Лопатка, как всякая упругая конструкция, обладает спектром собственных частот и форм колебаний. Эти показатели являются определяющими, так как полностью представляют динамические свойства лопаток, их способности отзываться на различные виды воздействий, определяют колебательные процессы лопаток. Поэтому расчет и исследование спектров собственных частот и форм колебаний лопаток является первой задачей при их проектировании. [c.262]

Возмущающие импульсы, действующие на лопатки, обычно не превыщают величины статических паровых усилий, поэтому практически опасность усталостных разрущений лопаток возникает только при попадании лопаток в резонанс. Такие условия периодически возникают во всех ступенях турбин, предназначенных для работы на переменных числах оборотов, и в значительном числе ступеней турбин с постоянным числом оборотов, особенно если иметь в виду высокие формы колебаний. При резонансе амплитуды вибраций лопаток ограничиваются рассеянием энергии. [c.7]

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 собственных колебаний лопаток, способы определения собственных частот колебаний. [c.280]

Вначале предполагалось, что в этом случае подошло бы демпфирующее устройство в виде подкрепляющего слоя. Однако после проведения исследований с помощью уравнений, приведенных в гл. 6, и предварительных экспериментов был сделан вывод, что для обеспечения достаточного уровня демпфирования системы потребовался бы чрезмерно толстый подкрепляющий слой. Сделать это для существующих лопаток не представлялось практически возможным, поэтому был рассмотрен иной подход. Он заключался в использовании настроенного вязко-упругого демпфера, установленного внутри лопатки и настроенного на частоту первого тона изгибных колебаний. Установка в лопатки таких демпферов дала хорошие результаты, так как это привело к существенному уменьшению амплитуд соответствующих форм колебаний. [c.266]

Ранее автором [Л. 10] было описано влияние некоторых, главным образом технологических факторов на демпфирующую способность сталей. В настоящей книге рассматривается влияние на демпфирующие свойства величин напряжений, вида напряженного состояния, формы колебаний и размера лопаток, поскольку у лопаток, применяемых в современных турбинах, все перечисленные выше показатели изменяются в очень широких пределах. [c.13]

Теоретическое определение нескольких первых частот и форм собственных колебаний лопатки возможно на основе ее стержневой модели. В более широком диапазоне получение удовлетворительных результатов связано с необходимостью представления пера лопатки в виде оболочки переменной толщины с двоякой кривизной [52]. Важное место в задаче определения спектров лопаток занимают также и экспериментальные методы. При экспериментальном и, в известной мере, при теоретическом определении спектров существенную роль играют общие качественные представления о структуре спектров лопаток. В качестве эталона для анализа можно принять спектр некоторой гипотетической пластинки. [c.86]

Большой практический интерес представляет приложение изложенного метода к расчету частот лопаток компрессора — стержней переменного сечения. Следуя обычным методам решения одномерных задач, будем полагать, что уравнения (1) (7) справедливы и для стержней, у которых размеры профилей и относительная закрутка А непрерывно меняются по длине. Используя отмеченное в работе [31 свойство эпюр изгибающих моментов в консоли постоянного сечения при колебаниях, будем искать разложения форм колебаний в виде [c.351]

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]

Иногда та же идея используется в иной форме. Например, при исследовании поперечных колебаний турбинных лопаток задаются функцией f(x) = ах (начало координат в закрепленном конце). Применяя затем формулу Рэлея (273), получают частоту в виде зависимости от показателя степени 8. Затем при помощи числовых расчетов определяют значение 8, которому отвечает наименьшая частота. Это позволяет достаточно надежно определить как форму, так и частоту колебаний первого тона. [c.225]

Точностные возможности изготовления из выбранных пластмасс деталей определялись, помимо предварительного сравнения (см. выше) величин колебания усадки, фактической точности образцов. Образцы в виде брусков (больших и малых), лопаток, цилиндров, кубиков изготавливались по режимам, указанным в табл. II. 7 — II. II, а затем измерялись. Форма и габаритные размеры образцов представлены на рис. II. I. Там же показаны измеряемые сечения и точки. Измерения производились с точностью 0,01 мм микрометрами, каждый размер по каждому сечению измерялся три раза, и устанавливалось среднее его значение. Образцы измерялись после 24-часовой выдержки в нормальных условиях. По результатам измерений, представленных в табл. II. 7 — II. 11, определялись максимальный и минимальный размеры образцов их разность. Анализ данных в таблицах [c.143]

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]

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]

Создание таких стендов и внедрение их в известной мере позволило разрешить проблему высокочастотных испытаний лопаток. Ранее реальные возможности получения в условиях лабораторий усталостных разрушений лопаток на сложных высокочастотных формах колебаний практ1ически отсутствовали. К настояшему времени вибростенды типа КуАИ-ВВ широко используют в производственных и научно-исследовательских организациях для проведения 1различных видов динамических исследований. [c.210]

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]

Для определения надежности лопаточного аппарата применяют, в основном, три разновидности испытаний статические, т. е. на неподвижном роторе турбины или на отдельных оправках, дисках, и динамические — в кемпбелл-машиие и в условиях эксплуатации. Первая разновидность испытаний заключается в выявлении спектра частот колебаний, установлении опасных форм и подготовки сведений, необходимых для отстройки лопаток. Вторая и третья разновидности позволяют получить динамические частоты колебаний. При этом последняя разновидность используется для получения сведений о напряженном состоянии лопаток при различных режимах их эксплуатации. Последний вид испытаний в области стационарной энергетики в настоящее время очень громоздок и требует затраты большого труда и времени, исчисляющегося многими месяцами. Поэтому статические испытания, на которые затрачивается во много раз меньше труда и времени, также оказываются весьма полезными. [c.194]

Таким образом, независимые колебания совокупности отдельных лопаток всегда можно представить как суперпозицию собственных колебаний, свойственных поворотно-симметричной системе. На рис. 6.10 приведена схема, иллюстрирующая спектр колебаний лопаточного венца с недеформнруемым и жестко закрепленным диском, когда такая система рассматривается как поворотно-симметричная. Спектр ее собственных частот совпадает со спектром собственных частот любой из одинаковых лопаток, закрепленных на диске. В то же время кратность каждой собственной частоты системы соответствует числу лопаток, т. е. каждой собственной частоте отвечают 5 линейно независимых собственных форм [имеется в виду, что для любого т 0собственная частота двукратна]. Эти совокупности собственных форм с совпадающими собственными частотами условно назовем семействами (например, семейство первых изгибных форм, семейство первых крутильных форм и т. п.). [c.94]

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]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...