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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

(2 — 2v — Зѵ2 ) 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

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

=

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

C

 

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

+

1)-го

сечения:

 

'

 

 

 

'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;

 

 

 

+

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+І2)

 

( 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 ) 3 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