Файл: Богомолов С.И. Взаимосвязанные колебания в турбомашинах и газотурбинных двигателях.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.07.2024
Просмотров: 117
Скачиваний: 0
где /, (/-f 1) — соответственно сечения вала перед и за шарниром;
d\V |
|
|
|
поворота |
оси вала при |
|
|
изменение угла |
|||||
|
переходе |
через ш а р н и р . |
|
|||
Если |
шарнир находится |
за |
п-й промежуточной опо |
|||
рой и левый край |
вала |
жестко |
оперт, то |
|
||
|
~P~ |
I |
|
|
|
|
M |
M |
|
|
M |
|
d\V |
w |
— W |
Pn |
+ |
w |
|
|
dx |
dx |
|||||
d\V |
dW |
i |
|
d_W_ |
|
|
dx |
dx |
|
dx |
|
|
Используя условие равенства нулю момента в шар нирном соединении, исключаем параметр Рп и получаем два столбца параметров в сечении за шарниром:
р |
|
P |
|
|
|
P |
|
|
P |
il |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
M |
|
M |
|
|
< |
M |
|
|
M |
= |
0 |
|
|
|
w |
|
w |
|
|
W |
|
|
w |
0 |
|
|
|||
d\V |
|
dW |
|
|
|
dW |
|
d\V |
|
1 |
|
|||
dx |
|
dx |
t |
|
|
dx |
i |
dx |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
§ 3. |
КРИТИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ |
РОТОРА, |
|
|
|
||||||||
ВКЛЮЧАЮЩЕГО УЧАСТКИ |
ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ |
|
||||||||||||
|
|
|
И КОНИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧЕК |
|
|
|
|
|||||||
Д л я |
расчета |
критических |
скоростей |
ротора, |
кото |
|||||||||
рый включает |
участки |
оболочек, используется |
алгоритм, |
|||||||||||
изложенный в |
§ |
1, |
2 |
настоящей |
главы. |
Новым |
элемен |
|||||||
том в рассматриваемой конструкции ротора |
|
является |
||||||||||||
участок |
оболочки. |
Матрица |
|
перехода |
через |
участок |
||||||||
оболочки |
получена |
из матричного |
уравнения |
колебаний |
||||||||||
оболочки |
(51) |
и |
условий |
закрепления |
участка |
|
оболочки |
|||||||
в системе |
ротора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Матричное |
уравнение |
колебаний оболочки |
имеет |
вид |
||||||||||
где |
|
|
|
|
Хі+1 |
= |
CXlt |
|
|
|
|
|
(137) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х?=[рх>Му, |
|
U,d^, |
|
W, |
V, |
Р„, |
Р, |
|
|
|
Так как при определении критических скоростей нас интересует несимметричный изгиб оболочки (п = 1)
142
коэффициенты матрицы С определяются путем интегри рования системы (45) методом Р у н г е — К у т т а при сле дующих значениях коэффициентов уравнений:
|
( 1 — v ) sin |
7 |
|
Зѵ (1 |
+ |
v) sin-f COS f |
|||
|
|
- |
; |
a u - |
|
|
|
27 |
; |
а |
и |
= з ^ ^ г _ 2 |
р / г |
р |
2 |
; |
|
||
2D |
(I |
— v) cos |
7 9 |
, |
(1 + v ) |
(2 + |
3v )sin2 |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3D (1 — v2 ) |
sin |
7 cos |
•( |
. |
|
|
|
|
|
|
|
3D (1 — |
v2 ) |
sin |
7 . |
|
|||||||||||||||
|
|
|
а і ь |
— |
|
|
|
|
|
|
|
^2д1 |
|
|
> |
|
a |
i e |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
аП |
|
— |
|
1 |
|
#22 |
|
|
|
|
|
|
(1 — ч) sin |
7 _ |
|
ООО |
= |
2D (1 — v) cos 7 |
|
||||||||||||||||||
|
|
~ |
» |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
a , , |
|
_ |
|
D ( l - v ) [2 + ( l + - Q s i n 2 7 ] . |
|
|
|
|
|
D ( l - v ) (3 + |
v ) s l n |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І2 |
|
|
|
|
|
|
I |
"25 — |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
||||
24 |
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
(1 — v2 ) sin |
7 cos |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
ft2 |
cos |
7 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Я2Ѳ = |
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
-g |
|
|
|
|
|
, |
|
o 2 7 |
— |
|
3 |
- |
|
r2 |
|
' |
|
|
||||
|
|
|
|
° 2 8 — 1> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/г2 |
|
|
|
|
|
(2 — 2v — Зѵ2 ) /І 2 cos 7 . |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
a 3 1 — o n > |
Q |
3 2 |
|
|
|
|
|
|
6 D / - ( 1 — v ) |
|
|
' |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v sm |
|
7 |
|
|
v (4 |
|
+ |
Зч) Ii2 |
cos |
7 sin 7 . |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
азя |
— |
|
|
|
|
|
:: |
|
i |
"34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6r2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
cos |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
, |
|
|
|
|
— |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
v sin |
7 |
|||
|
|
3s |
|
|
r |
|
|
|
|
|
з в |
|
|
|
7 ' |
|
i 2 |
|
|
|
D |
|
|
|
a — |
|
|
|
r |
' |
|||||||
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
û 4 5 — R2 ' û |
4 0 — |
|
|
|
|
|
|
v cos |
7 , |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
1 . |
|
|
|
h2 |
2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
! a&i |
|
|
|
1 ' |
а в з — 7" » a s t |
— 72 c o s |
T> |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
— |
|
|
' —75 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
e s |
|
|
|
/12 . |
|
T c o s 7; |
|
|
= |
|
sin |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
2Л2 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
a |
|
= —pr |
s i n |
|
a |
0 6 |
|
— |
|
; |
a |
07 |
|
= |
3 D ( 1 |
_ |
v ) |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
T .
'
.
|
|
|
v |
|
|
_ v ( l — 3 v ) c o s 7 |
|
|
_ 3 D ( 1 |
— v2 ) sin 7 |
|
||||||||
a 7 |
1 |
— — ; |
a 7 2 |
— |
|
|
275 |
|
> а - з |
|
— |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
3Dv (1 — ч2} |
cos |
7 sin |
7 |
|
|
3D (1 — ч2 ) cos 7 . |
||||||||||
a 7 |
4 |
- |
= |
|
|
2r* |
|
|
|
; |
a 7 |
|
|
|
r |
2/;2 |
|
; |
|
74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
а7в |
= |
3 D ( 1 — |
v 2 |
0 |
, , |
; |
|
|
2 sin 7 |
|
|
= |
v cos |
7 |
|||||
|
r 2 / i 2 |
|
|
2рЛр2 |
a 7 |
7 == |
|
|
— ; a81 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
v [ 2 — 3 ( 1 |
+ ^ ) c o s 2 7 |
. |
„ |
|
3D (1 — v2 ) sin 7 cos 7 |
|
||||||||||
"82 |
— |
|
|
2r |
|
|
|
i |
"83 |
|
|
Ж |
|
|
|
|
|||
|
|
0^2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
D (1 — v) sin |
7 |
|
2 |
(3 — v) — i |
|
! — ' - ^ - i — - cos2 7- |
||||||||||
J 84 |
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
- |
M 2 |
) C O S |
2 7 |
|
|
|
, , |
|
|
3 D ( 1 — v |
2 ) c o s 7 |
|
||||
?85 = |
3 D ( 1 |
|
- |
2 |
0 |
a8 e |
= |
|
|||||||||||
|
w |
|
L |
P V ; |
|
|
|
|
i |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
143
|
4 |
Л |
2 |
|
. |
|
sin Y |
|
|
|
= y r |
T |
C 0 S ï s i |
n ï ; |
ass |
= |
y 1 - |
|
|
Если предположить, что крайние |
сечения |
участка |
обо |
||||||
лочки, |
находящегося |
в |
системе |
ротора, |
подкрепляются |
||||
жестким |
на деформацию |
в |
своей |
плоскости диском |
или |
валом-балкой, то порядок матричного уравнения (137)
можно |
понизить до |
четвертого |
и тем |
самым |
привести |
||||||||
его |
к порядку |
матричных |
соотношений |
перехода через |
|||||||||
участок |
вала — балки, |
массового |
элемента |
и |
упругой |
||||||||
опоры. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Условия сопряжения участка оболочки с рассматри |
||||||||||||
ваемыми |
элементами |
записываются в виде |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
VI |
= |
Wh |
|
|
|
(138) |
|
|
|
|
|
M, |
= |
r.r,(My, |
|
— |
Pxir,), |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рі |
= |
*г,{Рг, |
|
+ |
РУІ), |
|
|
(139) |
|
|
|
|
|
|
/ |
= |
i, |
i + |
1 |
|
|
|
|
где |
i, / |
- ] - 1 — крайние |
сечения |
участка |
оболочки; |
||||||||
|
|
г, |
— радиусы |
рассматриваемых |
сечений. |
||||||||
Условия |
(138) |
реализуют |
предположение |
о |
перемещении |
||||||||
и |
повороте |
концевых |
сечений |
оболочки |
как |
жесткого |
контура . Силовые условия сопряжения, когда усилия в
кольцевом сечении оболочки приведены к главному |
век |
||||||||||
тору и главному моменту, даны |
соотношением |
(139). |
|||||||||
Связь |
между |
параметрами |
в |
і и |
і |
-f- 1-м |
сечениях |
||||
можно записать в |
виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
~р~ |
|
|
~P~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
= |
S* w |
|
|
|
(140) |
||
|
|
|
dW |
|
|
dW |
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
/+1 |
|
dx |
|
|
|
|
|
Матрица |
S* |
получается |
путем |
преобразований |
уравне |
||||||
ния (137) |
и |
условий (138), (139). Преобразования |
выпол |
||||||||
няются в следующем порядке. |
С |
учетом |
(138) |
для |
і-го |
||||||
сечения (137) |
можно записать |
в |
виде |
|
|
|
|
||||
'Рх |
|
|
+ |
а2 |
Рх |
+ |
а, |
-w - |
|
(141) |
|
|
|
= |
Û1 |
р* |
dW |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
144
" Л / |
|
|
- |
|
|
|
•w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рг |
|
= а4 |
Ру |
+ |
Об |
Рг |
+ |
ав d\V |
(142) |
|
Ж |
1 |
_ dx |
|
|||||
|
|
i |
|
|
|
||||
-W |
- |
|
- |
- |
os |
Рх |
|
-\v - |
(143) |
dW |
|
|
и |
+ |
Рг і |
|
dW |
||
. dx |
_ |
|
_ l |
|
|
dx |
|
||
- V |
' |
|
- Му |
+ |
au |
'Р/ |
|
-w - |
(144) |
и |
|
Ж |
Pu |
Рг |
|
dW |
|||
|
|
|
. t |
|
|
|
. dx . |
|
где
|
|
Cj2 Ci7 |
|
|
|
|_^22 |
^27 |
|
+ cl e ) (r(-c13 + |
||
_(C26 |
"T~ C 2o) ('l'C23 "T" C24) |
||
а» = |
|
|
{с-ь + |
|
|
( C 8 5 + |
|
.C81 |
C8Î |
|
|
ß , |
= |
"52 |
ИЫ |
|
|
LC42 t-47
1
LC21 C2gJ
; fl4= C72 ^77
_C82 C8 7. c7B) (rtc73 + c74) Свв) (Г(СВЯ + cS4)
^51 °58 LC41 C48.
CG2 C67
|
.(C45 |
+ |
C4o) |
( ^ 4 3 |
+ |
C44) |
J |
|
|
ь32 t -37 j |
||
|
c e i |
c es |
, |
a 1 |
2 |
— |
|
|
|
|
|
|
|
_C31 C38. |
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
||
Условия (139) в |
матричном |
виде |
для |
(і |
+ |
1)-го |
сечения: |
|||||
|
-р |
' |
|
|
|
'Рх' |
+ а14 |
ГЛгІ |
|
(145) |
||
|
M |
t+i |
|
|
My, |
|
У |
|
||||
|
|
|
|
|
1Рг_ |
|
|
|||||
|
|
О |
|
О |
|
|
't~i+\ |
|
|
|||
O i s = |
|
5 |
|
|
|
|
|
О |
О |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Подставляя (141), |
(142) |
в |
(145), |
получаем |
|
|
||||||
Р |
|
|
|
МЛ; |
|
|
|
+ |
6з |
IF 1 |
(146) |
|
M |
|
|
|
А , |
|
|
|
rap |
||||
Ж |
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где
ôj = alaaj + aua4;
145
b2 |
= |
аѴла2 |
+ |
оиай', |
h |
= |
aVla3 |
- f |
«;.,«„. |
Д л я исключения в |
правых |
частях выражений (143), |
(146)распределенных силовых параметров оболочки
используются условия |
(138) |
для |
і -f- 1-го |
|
сечения: |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'Рх' |
|
|
|
-\ѵ |
- |
= 0, |
|
(147) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
ьа |
dW |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рг |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
і |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(С 02 |
|
Сьг) |
|
|
(С 07 |
|
сы) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
L ( C 32 — ГІ+\СІ2) |
|
( с 3 7 — / ѵ + і с 4 7 ) |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(С 61 |
|
C 5 l ) |
|
( С в 8 |
|
С 5 в ) |
|
|
|
|
||||
С |
0 |
5 |
|
С |
0 0 |
— |
С(Сзі — ' ' , : + і С 4 і ) (с3 8 |
— r / + | C 1 8 ) |
|
|
-•54 |
||||||||||
( |
"H |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
[ с 3 5 |
+ |
с зо |
Гг+і |
( c J 5 + |
c 4 G |
)] |
[(/-,-Сзз |
- f с 3 4 |
) |
Л( Ч |
_ І+ |
X |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
—(ГіСІЗ |
С4,)_\ |
||
и условия |
(139) |
для |
£-го |
сечения: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
" |
р |
+ |
bs |
'Рх' |
|
|
|
|
(148) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
Ь 7 |
Рг. |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Ру. |
/ |
|
|
Л. |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
" |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J L " |
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
~ |
|
1 |
|
' |
|
|
|
|
0 |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_ ^ |
|
° . |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Решая |
|
совместно |
|
(147) |
и |
(148), |
имеем |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Л4,. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W 1 |
|
|
|
(149) |
|
|
|
|
|
|
|
— ô8 |
( ö A |
+ |
^ - ' f t |
|
dW |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рх |
= |
- |
(ЬЛ |
+ |
О6 )-'ОЛ |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pz
146