Лопатки Колебания собственные

При 3000 o6 MUH ротора лопатки с собственной частотой колебаний около 300 гц могут быть отстроены от резонанса. [c.150]

Упругий диск с жесткими лопатками. Рассмотрение такой системы позволяет дать качественное толкование появлению в основной системе упругий диск — упругие лопатки дополнительных собственных частот, связанных с перемещением лопаток как жестких тел и с вовлечением в колебания масс, принадлежащих диску. Предполагается, что диски рабочих колес осевых турбомашин не-деформируемы в своей срединной плоскости частоты собственных колебаний, связанные с перемещениями их масс в радиальном и окружном направлениях, из рассмотрения исключаются. Реально эти частоты весьма велики и обычно лежат вне диапазона частот, представляющего практический интерес. [c.94]

Колебания вращающи, ся лопаток. Центробежные силы, создавая растяжение лопатки, повышают собственную частоту ее колебаний. При колеба- [c.286]

Замковые соединения лопаток с диском являются одними из наиболее напряженных и ответственных узлов турбомашин. Наряду с основной нагрузкой — центробежными усилиями пера лопатки и собственно замка — рассматриваемые конструкции испытывают силовые воздействия [611 от газовых усилий в осевом направлении и в плоскости вращения ротора, от колебаний лопатки в неравномерном газовом потоке, от момента, возникающего вследствие смещения центра тяжести поперечных сечений по отношению к радиусу диска. Кроме того, на опорных площадках замка возникают силы трения, противодействующие взаимному смещению деталей друг относительно Друга. [c.182]

Кроме того, трещины на наружной поверхности ротора появляются вследствие обычной усталости металла. Ротор, как и рабочие лопатки, имеет собственные частоты колебаний. При определенных частотах вращения, соответствующих собственным частотам, амплитуда колебаний ротора начинает расти и он попадает в резонанс при этом резко увеличивается вибрация. В длинных роторах современных турбин при вращении возникает большое количество собственных частот, которые приводят к появлению больших напряжений. В отдельных частях составного ротора — роторах генератора, ЧНД, ЧСД, ЧВД — наибольшие амплитуды колебаний наблюдаются при разных частотах [c.186]

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]

Крышки турбин являются наиболее сложными кольцевыми деталями. В крупных поворотнолопастных турбинах (D > 4,5 м) применяют крышки, выполненные отдельно от верхнего кольца направляющего аппарата (см. рис. 1.4, II.4), при этом их наружный размер и диаметр отверстия в верхнем кольце выполняют больше диаметра рабочего класса на величину монтажного зазора, необходимого для проноса рабочего колеса при установленных лопатках и верхнем кольце. Для увеличения жесткости, прочности и динамической устойчивости (повышения частоты собственных колебаний) в крышках так же, как и в других кольцевых деталях турбин, кроме стыковых фланцев устанавливаются сплошные промежуточные радиальные ребра, имеющие круглые отверстия. Ребра с большими, повторяющими контур ребра отверстиями (рис. 1.4) теперь не применяются. В них при работе возможны перенапряжения и возникновение трещин в углах отверстий. [c.96]

Особое внимание должно быть обращено на вибрационную характеристику лопатки. Усилия, действующие на лопатку, имеют периодические составляющие и, если эти составляющие совпадают с собственной частотой колебания лопаток, то возникает явление резонанса, при котором даже небольшие периодические усилия вызывают значительную вибрацию, которая может повлечь за собой повреждение турбины. [c.354]

П о м п а ж. При работе турбокомпрессорных машин на сеть могут возникнуть неустойчивые режимы, сопровождающиеся появлением колебаний производительности, давления и величины потребляемой компрессором мощности. Эти явления называют помпажом. Они сопровождаются большим шумом и вызывают вибрацию лопаток, период колебаний которых может совпадать с периодом их собственных колебаний. В этом случае усилия в лопатках могут достигнуть разрушающих значений. Помпаж может возникнуть и при малых производительностях, когда возникает срыв потока сжимаемой жидкости с лопаток из-за изменения углов входа рабочего тела на них и его выхода из них. В ступени в этом случае перестает создаваться требуемое давление. Возможность появления помпажа можно установить при рассмотрении, например, характеристики Q—р вентилятора и сети, на которую он работает. На рис. 33-22 изображена седлообразная характеристика А—Б—В—Г— Д вентилятора и на нее нанесена характеристика сети для двух режимов [c.411]

Под влиянием периодически действующей возмущающей силы в лопатке возникают незатухающие вынужденные колебания. Если частота собственных колебаний лопатки совпадает с частотой возмущающей силы /в, вынужден [ые колебания становятся резонансными, при этом резко возрастают амплитуды и динамические напряжения в лопатке. Опыт эксплуатации показывает, что большой процент аварий связан с усталостными поломками лопаток, вызванными резонансными колебаниями. [c.281]

Определение частоты собственных колебаний. Частота собственных колебаний 1-го тона лопатки постоянного сечения, жестко закрепленной на неподвижном роторе, вычисляется по формуле [36 ] [c.282]

Центробежная сила, возникающая в лопатке при вращении ротора, создает восстанавливающий момент при отклонении лопатки от среднего положения. Тем самым вращение как бы увеличивает жесткость лопатки. Поэтому динамическая собственная частота колебаний больше статической [c.282]

Частота собственных колебаний лопатки (статическая) [c.283]

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]

Рис. 11.9. Общий вид (а) состояния двигателя Д-18 без обтекателя с разрушенными лопатками, (6) зона разрушенных лопаток и (в) схема состояния лопаток по колесу вентилятора около разрушенных лопаток. Внизу на схеме дано значение частот собственных колебаний лопаток (йр и расстояние Аа, на которое они переместились в эксплуатации

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]

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]

Частота собственных колебаний вращающегося стержня (например, лопатки турбины пли компрессора) возрастает вследствие растяжения от центробежных сил, а именно [c.374]

Вследствие периодичности нагружения отдельные лопатки и их пакеты приходят в колебательное состояние, в связи с чем необходимо определение спектра частот собственных колебаний. Ввиду наличия вращения колес или дисков, на которых расположены лопатки, последние находятся в поле центробежных растягивающих сил, повышающих частоты собственных колебаний лопатки. [c.423]

Теоретическое определение частот и форм собственных колебаний. Схема узкой лопатки показана на фиг. 105. [c.423]

Подробный вывод формул и разбор примеров определения частот собственных колебаний вращающейся закрученной лопатки имеется в труде [29], стр. 452—464. [c.424]

Экспериментальное определение частот и форм собственных колебаний. Расчет-но-теоретическое определение частот и форм собственных колебаний лопаток в достаточной степени сложно, поэтому в практике проектирования нередко прибегают к опытному определению частот собственных колебаний и узловых линий соответствующих форм (эти линии дают хорошее качественное представление об изогнутой поверхности). Для этой цели одна изготовленная лопатка или ее модель защемляется хвостом в горизонтальном положении и к одной из ее точек контура подводится механический или электродинамический возбудитель колебаний, причем частота плавно меняется от низших к высшим частотам в пределах звуковых частот (20—20 ООО гц). [c.424]

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]

Резонансное состояние лопатки. Резонансное состояние лопатки наступает при равенстве или кратности частоты собственных колебаний лопатки скорости вращения диска, т. е. [c.425]

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]

Вариант этой же конструкции -описывает сегментный бандаж, укрепленный на осевых лопатках, с телом полотна, имеющим в радиальной части некоторый наклон к плоскости ги. Тело полотна бандажа образует щель с боковыми кромками лопаток радиальной решетки, увеличивающуюся к периферии. На периферии сегменты снабжены упрочняющим буртом. При достижении расчетной частоты вращения РК момент от центробежных сил отгибает полотно сегмента к плоскости ги и сильно прижимает к кромкам лопаток радиальной решетки. Конструкция должна работать в области упругой деформации материала бандажа. Необходимо отметить, что идея создания покрывающего диска РК РОС, изгибающегося под действием центробежных сил и прижимающегося к боковым кромкам радиальной части лопаток РК, предложена Р. Бирманом в 1962 г. Отдельно стоящий, укрепленный на роторе, покрывающий оболочковый диск приставлен к задней стенке РК открытого типа и образует внутренний меридиональный обвод межлопаточных каналов. Для устранения зазора между диском и боковыми кромками лопаток радиальной решетки РК собственно тело полотна диска выполнено конусным, несколько отклоняющимся от радиальной плоскости. При вращении центробежные силы изгибают диск и прижимают его полотно к боковым кромкам, устраняя зазор, обеспечивая свободу взаимного расширения и демпфируя колебания элементов конструкции. Вопрос возможности применения такой конструкции весьма дискуссионный. Оценки прочности применительно к РК ДРОС [c.74]

Наибольшее внимание уделено конструктивному выполнению деталей ротора турбины — лопаткам, дискам, валам,— как наиболее ответственным и специфичным деталям. Кроме расчета этих деталей на прочность дано определение частоты их собственных колебаний. [c.3]

На рис. 10 показана одна из конструкций лопаток переменного профиля, где применен так называемый елочный хвостовик (см. 5). Профиль лопатки от основания к вершине уменьшается по ширине и толщине меняются также величины входного и выходного углов и радиусы дуг, которыми очерчены профили. В основании лопатки профиль соответствует активному процессу преобразования энергии, на периферии — реактивному. Центры тяжести сечений лежат на одной прямой. Лопатки связаны в пакеты двумя проволочными связями (см. 4 и 24), повышающими частоту собственных колебаний пакета. [c.9]

Лопатки, температура которых свыше 350—500° С , должны быть рассчитаны на длительную прочность и на ползучесть. В последнем случае определяется величина пластической деформации, возникающей в результате усилий, приложенных к лопатке. Кро.ме этого, должна быть проверена частота собственных колебаний облопачивания. Чтобы избежать явления резонанса, частота собственных колебаний не должна совпадать с частотой внешних сил, возбуждающих колебания лопатки. Так как этого [c.46]

Если, например, к лопатке приложить кратковременно действующую силу, которая выведет ее из положения равновесия, то лопатка под действием сил упругости будет совершать свободные или собственные колебания. Частота этих колебаний является совершенно определенной для данной лопатки и зависит только от ее размеров, характера закрепления и упругих свойств материала лопатки. [c.107]

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]

На рис. 107, а кривая 1 изображает осциллограмму свободных затухающих колебаний лопатки кривая 2 — осциллограмму резонансных колебаний, когда частота возмущающих импульсов равна собственной частоте. Амплитуда колебаний резко возрастает, хотя и до определенного предела, характеризуемого тем, что энергия действующих на лопатку импульсов поглощается трением частиц материала лопатки. [c.110]

При некоторой вполне определенной для данной лопатки частоте возмущающей силы амплитуда колебаний резко возрастает. Очевидно, при этом частота возмущающей силы совпадает с частотой собственных колебаний лопатки и будет наблюдаться явление резонанса. [c.111]

Вместе с тем из спектра собственных колебаний рабочего колеса, рассматриваемого как единая упругая система, можно выделить части, которые в известной мере допустимо рассматривать как лопаточные или дисковые . Критерием такой допустимости может служить степень близости частотных функций основной системы к парциальным частотным функциям. К лопаточным участкам спектра могут быть отнесены части ветвей частотных функц,ий основной системы, располагающиеся по обе стороны от зон с сильной интерференцией и асимптотически приближающиеся к горизонталям, являющимся частотными функциями парциальной системы жесткий диск — упругие лопатки. На этих ветвях собственные частоты системы могут практически совпадать с собственными частотами изолированной лопатки, закрепленной замковой частью в неподвижном основании. Аналогично, собственные частоты, лежащие на участках частотных функций основной системы, практически совмещающихся с частотными функциями парциальной системы упругий диск — жесткие лопатки, рассматривают как собственные частоты дисковых колебаний. Собственные формы колебаний системы, отвечающие лопаточным и дисковым частотам, близки, по крайней мере качественно, к соответствующим собственным формам парциальных систем. [c.99]

По мере перехода к более сложным формам колебаний собственно лопаток интенсивность динамического взаимодействия [х с дисковой частью рабочего колеса, имеющей обычно развитый обод, угасает. Это связано с возрастанием самоуравиовешениости колебаний лопаток в условиях относительно малой деформируемости корневых сечений, и соответственно, относительной малости общих неуравновешенных реакций с их стороны на закрепление (диск). Поэтому сложные высокочастотные колебания лопаток можно рассматривать как независящие от динамических свойств дисковой части. Таким колебаниям в основной системе достаточно хорошо соответствует часть спектра парциальной системы жесткий диск — упругие лопатки на всем интервале возможного изменения чисел т. [c.100]

Колебания вращающихся лопаток. Центробежные силы, создавая растяжение лопатки, повышают собственную частоту ее колебаний. При колебаниях лопатки в поле центробе 1 ных сил эти силы совершают работу 4ц, в результате чего потенциальная энергия увеличивается на величину Яд = —Аа- Если прогиб лопатки в плоскости минимальной жесткости равен т) (г), то на элемент лопатки будут дей- [c.299]

Профильная часть (перо) 3 лопатки ограничена сверху ленточным бандажом 4, служащим для соединения лопаток в пакет. Такое крепление способствует повышению частоты собственных колебаний и вибрационной прочности лопаток. Иногда (Зандаж применяют для уплотнения радиального зазора. Шип 5 [c.191]

Частоты различных форм собственных колебаний лопаток постоянного сечения могут быть выражены через частоту колебаний 1-го тона лопатки со свободной вершиной Д Так, частота колебаний 2-го тона для аналогичной лопатки Д == 6,3 /<, i. Для пакетных колебаний 1-го и 2-го тонов = f v fn 2 = (5,0 7,2)/<, i-Внутрипакетные колебания 1-го тона лежат в интервале частот /вп 1 = (4,4ч-4,9) /с Таким образом, определив можно вычислить частоты остальных интересующих нас форм колебаний. [c.281]

На подвижной системе 1 (рис. 5, б) электродинамического возбудителя, создающего колебания вдоль вертикальной оси, укреплен датчик 2 изгибающего момента. На датчике смонтирован клиновой захват 3 для зажима корня 4 испытуемой лопатки 5. Плоскость корня лопатки проходит через вертикальную ось возбудителя колебаний. Центр масс всей колебательной системы (вместе с испытуемой лопаткой) должен находиться на вертикальной оси. Для балансировки предназначены съемные грузы 6. Испытуемая лопатка нагружается [инерционными силами собственной распределенной массы. Датчик 2 измеряет изгибающий момент, действующий в корне испытуемой лопатки. Эта схема удобна тем, что лопатка с захватом может быть помещена в нагревательную печь, упругий элемент датчика защищен водяным охлаждением через каналы, )асиоложенные между ним и захватом. То этой схеме построены отечественные машины типа МВЛ-4 и МВЛ-5. [c.139]

Машина работает в режиме автоколебаний на частоте испытуемой лопатки, которая является динамическим демпфером, стремящимся уменьшить колебания кронштейна. Конец кронштейна и конец лопатки колеблются в противофазе. Частота собственных колебаний кронштейна выбрана достаточно высокой, чтобы быть выше максимальной рабочей частоты машины. Амплитуда колебаний конца лопатки во много раз больше амплитуды колебаний конца кронштейна, поскольку ее приведенная масса во много раз меньше приведенной массы кронштейна. Сигнал с датчяка 5 подается на усилитель S, а с него на прибор 9. Через аттенюатор сигнал с усилителя 8 поступает на регулируемый фазовращатель 10, а с него на управляемый ограничитель 13. Сигнал с усилителя 8 подается также на фор- [c.183]

На рис. 45 изображена схема установки типа МВЛ-4 для испытания лопаток турбин на усталость. На столе 1 электродинамического возбудителя колебаний типа ЭДВ-2 закреплен динамометр 2, в захвате которого зажата испытуемая лопатка 3. Электродинамический возбудитель колебаний ЭДВ-2 имеет подвеску подвижной системы, выполненную на двух разнесенных в вертикальном направлении фасонных прорезных мембранах. Мембраны изготовлены, из стали ЗОХГСА толщиной 4 мм и снабжены покрытием, демпфирующим их собственные колебания. Такое выполненне подвески обеспечивает необходимую жесткость в боковых направлениях для восприятия реакции от изгибающего момента, нагружающего испытуемую лопатку. [c.186]

Пример. Оиределенпе основной частоты собственных колебаний консольного стержня переменного сечения (например, турбинной лопатки) [c.369]

Найденные экспериментальные значения частот собственных колебаний относятся к невращающейся лопатке. Фактор вращения может быть оценен поправкой в виде слагаемого на основании [c.425]

Улучшение вибрационных характеристик лопаток осевой решетки РК достигается устройством сопрягаемых кромок лопаток радиальной и осевой решеток срезанными по высоте под углом 45° к плоскости лопаток таким образом, что образуются поверхности, которыми лопатки прижимаются друг к другу. Поскольку масса и форма лопаток сопрягаемых решеток различны, они имеют и разную собственную частоту колебаний. При вращении РК возникающие колебания демпфируются в результате касания лопаток по плоскостям срезов, и резонанс не достигается [c.72]

Если на лопатку периодически действует какая-нибудь внещ-няя сила, то она создает вынужденные колебания лопатки, частота которых равна частоте приложения возмущающей силы. Амплитуда колебаний при этом зависит от величины амплитуды возмущающей силы, ее частоты, частоты собственных колебаний лопатки, а также размеров, характера закрепления и материала лопатки. [c.107]

Следует отметить, что в предыдущем рассмотрении (и, в частности, на рис. 107) за собственную частоту колебаний лопатки была принята частота невращающейся лопатки. Ниже будет показано, что действие центробежной силы массы лопатки повышает частоту ее собственных колебаний и что вследствие этого резонанс вращающейся лопатки при частоте возмущающих сил, равной Псек, т. е. при числе 1 = 1, невозможен. Таким образом, по величине максимальной амплитуды наиболее опасны колебания с коэффициентом кратности I = 2. [c.111]

Наименьшая частота собственных колебаний лопатки называется частотой 1первого тона колебаний (рис. 108, а). [c.112]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...