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: 131
Скачиваний: 0
после несложных преобразований уравнении (164)—(166) позволяют записать
|
и |
|
|
Л21 |
&23 |
|
|
+ |
b22 |
b2i |
[r] |
X |
||
|
|
|
^31 |
^зз |
|
|
b%2 b3i |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
о |
|
|
J41 |
|
иіл. |
|
|
.A12 |
bu |
A |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Px |
- |
|
|
|
|
|
X |
|
а2х |
Û22 И23 |
#24 |
M K p |
|
|
|
||||
|
|
|
û 4 1 |
Я4 2 |
<34з |
Й44 |
U |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Px |
' |
|
|
|
|
|
|
О Ц |
Ö12 |
Ö13 Û14 |
M K |
p |
|
|
||||
|
|
и _ |
|
fl31 |
а 32 |
Û 33 |
|
и |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
где a,-/, |
b,-j — коэффициенты |
|
матриц |
a, |
b. |
|
|
|||||||
Обозначив |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"fell |
|
|
|
" Ьі2 |
bu |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
^23 |
= |
s |
i ; |
&22 b2i |
|
Й21 |
#22 |
#23 |
#24 |
= S. |
|||
|
^ЗЗ |
|
^32 |
böi |
[ Й 4 і |
алй |
#4 а |
a4 4 J |
2. |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||
_ 6 4 1 |
^43_ |
|
|
|
fr42 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O ll |
°J2 |
0 И |
UM |
|
|
|
|
|
||
можно записать |
|
Ö3I Я32 а 33 |
°34 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(167)
|
В6 |
= [SS |
О J |
ѲХ |
|
|
Р.. з |
|
|
Рх. |
5 |
Подчиняя |
(167) условиям |
|
|
|
|
|
Рх. 6 = |
Мкр, S = |
Рх, |
3 = 0 , |
|
|
Рх. 1 = Мкр., = |
Рх. 5 = |
0, |
||
получаем |
частотное уравнение |
системы. |
171
СО
Частоты взаимосвя |
занных крутильно- |
продолыіых коле |
баний вала и из |
гибных лопаток, гц |
Частоты связанных аксиальных коле баний лопаток и продольных вала, гц |
||||
|
Частоты про |
дольных коле |
баний вала, |
гц |
|
Частоты акси |
альных колеба |
ний лопатки, |
гц |
Частоты свя |
занных танген |
циальных коле |
баний лопаток |
и крутильных вала, гц |
|
Частоты |
крутильных |
колебаний |
вала, гц |
Частоты тангенциаль ных колебаний лопатки, гц |
ст> |
О |
C S |
—* |
СО |
t-~ |
ю |
t o |
ОО - d - |
|
с о t o
CN
Ю0 0
653 |
2660 |
624 |
345Ç |
t-~ C71
с о CO
(Si L —
0 0
0
Пример расчета. Опреде лен спектр низших частот од ного из узлов ротора. Конст рукция узла изображена на рис. 68. Диски рассматри ваются как абсолютно жест кие тела. Лопатки — гибкие незакрученные стержни по стоянного поперечного сече ния. Результаты расчетов сведены в табл. 41.
В таблице приведены пар циальные частоты несвязан ных тангенциальных и акси альных колебании лопатки при жестком закреплении ее корневого сечения. В пред положении абсолютной жест кости облопаченных дисков были определены также пар циальные частоты крутиль ных и продольных колеба ний вала.
Если угол установки ло паток на диске равен нулю ( а 0 = 0 ) , тангенциальные коле бания лопатки связаны с кру
тильными |
колебаниями вала. |
|
Соответственно |
аксиальные |
|
колебания |
лопатки связаны |
|
с продольными |
колебаниями |
вала. Связь крутильных и продольных колебаний ва ла при этом отсутствует.
Результаты расчета взаи мосвязанных колебаний вала и лопаток, приведенные в табл. 41, показывают, что спектр низших частот взаи мосвязанных колебаний рас сматриваемой системы отли чается от спектра парциаль ных частот.
На |
рис. |
69, а приведены |
ф о р м е |
взаимосвязанных |
аксиальных |
колебаний лопаток |
и продольных колебаний |
||
вала. |
Формы, соответствующие |
низшим |
частотам взаимо- |
а
V
Рис. 69. Формы взаимосвязанных колеба
ний вала и лопаток: а—аксиальные |
коле |
бания лопаток и продольные колебания |
вала; |
б — крутнльно-продолыіые колебания |
вала |
иизгибные в двух плоскостях колебания
лопаток.
связанных тангенциальных колебаний лопаток и кру тильных вала, имеют аналогичный вид. Характер форм колебаний свидетельствует о качественном отличии спект-
173
pa парциальных колебаний. Обе низшие формы соответ
ствуют |
безузловым |
формам |
колебания |
лопаток |
и |
вала. |
||
Первая |
форма соответствует |
колебаниям лопаток |
в |
фазе |
||||
с валом, вторая — в |
противофазе. |
Соответственно |
пони |
|||||
жается |
(528 гц) |
и |
повышается |
(856 |
гц) парциальная |
|||
частота |
аксиальных |
колебаний лопатки |
(624 гц). |
Анало |
||||
гичная |
картина |
наблюдается |
при |
взаимосвязанных |
тан |
генциальных колебаниях лопатки и крутильных вала. Низшим частотам парциальных колебаний 104 и 96 гц
вспектре взаимосвязанных колебаний соответствуют
частоты 75 и 194 гц.
В табл. 41 приведены результаты расчета взаимосвя занных колебаний системы при угле установки лопаток на дисках, отличном от нуля (<х0 = 0,7 рад). Формы взаимосвязанных крутилы-ю-продольных колебаний вала, сопровождающихся изгибными колебаниями лопаток в двух плоскостях, показаны на рис. 69, б.
|
|
|
|
|
|
|
|
Л И Т Е Р А Т У Р А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
1. |
Б а б а к о в |
И. М. Теория |
колебании. |
Изд. 2-е. М., |
«Наука», |
|||||||||||||||
1965. |
559 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Б и р г е р |
И. А. Круглые |
пластинки |
и |
оболочки |
вращения. |
||||||||||||||
М., |
Оборонгиз, |
1967, |
367 |
|
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
3. |
Б о г о м о л о в е . |
И. Анализ |
спектра |
резонансных |
частот и |
|||||||||||||||
форм |
колебании |
облопаченных |
турбинных |
дисков. |
«Изв. вузов, Ма |
||||||||||||||||
шиностроение», |
1963, № 4, |
с. 80—88. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
4. |
Б о г о м о л о в е . |
И. Совместные |
колебания |
рабочих |
|
лопаток |
||||||||||||||
и дисков |
турбомашин. |
«Энергомашиностроение», |
1965, |
№ |
2, с. |
7—11. |
|||||||||||||||
|
5. |
Б о г о м о л о в С. И. К |
вопросу об изгпбных |
|
колебаниях об |
||||||||||||||||
лопаченных дисков |
турбомашин. |
Сб. «Динамика |
и прочность |
машин». |
|||||||||||||||||
Вып. |
1. |
Харьков, |
1965, |
с. 67— 72. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
6. |
Б о г о м о л о в |
С. И., С л и в а |
О. К. Матричная |
|
интерпрета |
|||||||||||||||
ция |
дискретного |
метода исследования |
нзгибно-крутилыіых |
колебаний |
|||||||||||||||||
рабочих |
лопаток |
турбин |
|
и |
компрессоров. |
ЭЦВМ |
в |
строительной |
|||||||||||||
механике. |
Л. — М., Стройнздат, |
1956, |
с. 249—255. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
7. |
Б о г о м о л о в |
С. |
|
И . , Ж у р а в л е в а |
|
А. |
М. |
Применение |
||||||||||||
ЭЦВМ |
к |
расчету |
изгибных |
колебаний |
дисков |
в поле |
|
центробежных |
|||||||||||||
сил |
с |
учетом |
неравномерного |
нагрева. |
ЭЦВМ |
в |
строительной ме |
||||||||||||||
ханике. Л. — М., Стройнздат, 1966, |
с. 577—583. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
8. Б о г о м о л о в С. И., С л и в а О. К . , Ж у p а в л е в а А. М. |
||||||||||||||||||||
Изгибные |
колебания |
турбинных дисков совместно с лопатками. |
Э Ц В М |
||||||||||||||||||
в строительной |
механике. |
Л . — М . , Стройнздат, |
1966, |
с. 585—589. |
|||||||||||||||||
|
9. |
Б о г о м о л о в е . |
И., С л и в а |
О. К- Исследование колебаний |
|||||||||||||||||
рабочих лопаток |
и дисков |
турбомашин |
на основе дискретных |
|
расчет- |
пых схем. Symposium on The Physical —Metallurgical Problems and
Problems |
Concerning Applied Mechanics |
in |
Manufacture |
of Large — |
|
|
|
V |
V |
Capacity |
Turbosets, I I , Vydala Präcepro |
О. |
P. Skoda |
Plzen, 1970, |
c. 144—155. |
|
|
|
174
10. |
Б о г о м о л о в е . |
И., |
С л и в а |
О. |
К-, |
Ж у р а в л е в а А. М. |
|||||||||
Динамика роторов турбомашин. Сб. «Динамика |
и прочность |
машин». |
|||||||||||||
Вып. 6. |
Харьков, |
1967, с. |
10—19. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
11. |
Б о г о м о л о в е . |
И. |
Спектр |
частот |
п |
форм |
собственных |
||||||||
колебаний рабочих колес турбомашин. |
«Проблемы |
прочности», |
1971, |
||||||||||||
№ 6, с. 88—93. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
12. |
Б о г о м о л о в |
С. И. Влияние |
угла |
установки |
и |
естественной |
|||||||||
закрутки лопаток |
на |
динамические |
|
характеристики |
рабочих |
колес |
|||||||||
тѵрбомашпн. Сб. «Динамика и прочность машин». Вып. 14. |
Харьков, |
||||||||||||||
1971, с. 44—49. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
13. |
В а г н е р |
Я- Т. Связанный |
характер вибраций лопаток турбо |
||||||||||||
машин |
за счет |
влияния |
роторов. Тр. |
америк. |
о-ва инженеров-меха |
||||||||||
ников, |
1967, |
серия А, № |
4 |
(рус. пер.), с. 58—72. |
|
|
|
|
|||||||
14. |
В а х и т о в |
М. Б. |
Расчет |
свободных |
совместных |
изгибно- |
крутильных колебаний вращающейся .попасти вертолета. «Изв. вузов,
Авиационная техника», |
1963, № 4, с. 37—54. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
15. |
Г у п о в А. Ф |
Совместные |
колебания |
в газотурбинных |
дви |
|||||||||||||||||||
гателях. |
Тр. Моск. |
авиац. ип-та. |
|
1962. |
Вып. |
144, |
с. НО. |
|
|
|
|
|||||||||||||
16. |
Г у р о в |
А. Ф. |
Расчеты |
на |
прочность |
и колебания |
в |
ракет |
||||||||||||||||
ных двигателях. |
М., «Машиностроение», |
1966, 455 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
17. |
Г р и щ е н к о В. Н., |
Ж у р а в л е в а |
А. |
|
М. |
Взаимосвязан |
||||||||||||||||||
ные колебания элементов ротора турбовинтового двигателя. |
Сб. «Ди |
|||||||||||||||||||||||
намика |
и прочность машин». Вып. 16. Харьков, |
1972, |
с. 124—130. |
|||||||||||||||||||||
18. |
Д и м е н т б е р г Ф. М. Применение |
метода динамической |
жест |
|||||||||||||||||||||
кости |
для |
расчета |
связанных |
колебаний. |
Сб. |
«Динамика |
и |
прочность |
||||||||||||||||
коленчатых валов». М., 194 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
19. |
Д м и т р е и к о |
В. А., |
Ж у р а в л е в а А. М. О |
применении |
||||||||||||||||||||
теории |
тонких оболочек к расчету критических |
|
скоростей |
ротора |
||||||||||||||||||||
дпеково-барабанной |
конструкции. Сб. «Динамика и прочность машин». |
|||||||||||||||||||||||
Вып. |
17. |
Харьков, |
1972. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
20. |
Д о н д о ш а н с к и и |
В . |
К. |
Расчет |
колебаний |
упругих |
систем |
|||||||||||||||||
на электронных |
|
вычислительных |
|
машинах. Л . — М . , |
«Машиностро |
|||||||||||||||||||
ение», |
1965. 367 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
21. |
Д у н к а н |
В., |
Ф р е з е р |
Р., К о л л а р |
А. |
|
Теория |
|
матриц п |
|||||||||||||||
ее приложения. |
М., ПЛ . , 1950. |
446 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
22. |
Ж у р а в л е в а |
А. |
М. |
Критические скорости |
многоопорных |
|||||||||||||||||||
роторов |
с |
учетом |
податливости |
дисков. |
Сб. |
«Динамика |
и |
прочность |
||||||||||||||||
машин». Вып. 1. |
|
Харьков, |
1965, |
с. 11—18. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
23. |
Ж у р а в л е в а |
А. М., С л п в а О. К- |
Вибрация |
роторов дис- |
||||||||||||||||||||
ково-барабаниой конструкции». Сб. «Динамика |
п |
|
прочность |
машин». |
||||||||||||||||||||
Вып. |
3. |
Харьков, |
|
1966, с. |
116—122. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
24. |
Ж у р а в л е в а |
А. М., |
К р а в ц о в |
В. |
Я- |
|
Расчет |
|
частот |
и |
||||||||||||||
форм |
колебании |
ротора |
дисково-ба раба иной |
конструкции. |
Сб. «Дина |
|||||||||||||||||||
мика |
и прочность |
машин». |
Вып. 7. |
Харьков, |
1968, |
с. 92—99. |
|
|
||||||||||||||||
25. |
Ж у р а в л е в а |
А. |
М., |
Д м п т р е |
н к о |
В. |
А. |
Расчет |
кри |
|||||||||||||||
тических скоростей роторов дисково-барабанной |
|
конструкции. |
Сб. |
|||||||||||||||||||||
«Динамика |
п прочность |
машин». |
Вып. 1 1. |
Харьков, |
1970, |
с. 63—69. |
||||||||||||||||||
26. |
Ж у р а в л е в а |
А. М. |
|
Взаимосвязанные |
|
колебания |
системы |
|||||||||||||||||
ротор — корпус |
газотурбинного |
двигателя. Сб. «Дп намика и прочность |
||||||||||||||||||||||
машин». |
Вып. 16. |
Харьков, |
1972, |
с. 36—41. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
27. |
И в а н о в |
В. |
П. Свободные колебания лопаточного венца, |
|||||||||||||||||||||
несущего лопатки с изгибно-крутнльной |
связанностью. |
Тр. |
Куйбы- |
|||||||||||||||||||||
шевск. |
ашіац. ин-та, |
1968, вып. 39, |
с. |
133—138. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
175
28. К е м п н e p M. Л. Методы динамических податлнвостей и жесткостеіі для расчета изгибных колебании упругих систем со мно
гими степенями свободы. Сб. «Поперечные |
колебания |
и |
критические |
||||||||||||
скорости», |
1951, № |
1, |
с. 78—130. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
29. |
К и р и ч en к о |
В. И. Экспериментальные исследования влия |
||||||||||||
ния |
осеснмметричного |
нагрева |
дисков |
на |
их поперечные |
вибрации. |
|||||||||
Тр. |
Х В А И В У , |
1955, |
вып. 35, |
с. 47—56. |
|
|
|
|
|
|
|||||
30. |
К о в а л е н к о |
А. Д . Круглые |
пластины |
переменной |
толщи |
||||||||||
ны. М., Фпзматгиз, 1959. |
295. с. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
31. |
К р ю к о в |
К. А. |
Связанные |
изгибные |
колебания ротора и |
|||||||||
корпуса |
авиационного |
газотурбинного |
|
двигателя. |
Тр. |
Моск. |
|||||||||
авиац. |
ин-та, 1959, вып. 100, |
с. 5—59. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
32. |
К э м п б е л л |
В. Аксиальная |
вибрация |
дисков |
паровых тур |
|||||||||
бин |
и меры |
защиты |
от нее. М., ОНТИ, |
1937. 84 с. |
|
|
|
||||||||
|
33. |
Л е в и н |
А. В. Рабочие лопатки и диски |
паровых |
турбин. Л . , |
||||||||||
Госэнергоиздат, |
1953. 624 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
34. |
Л я в А. Математическая теория |
упругости. М . — Л . , |
ОНТИ, |
|||||||||||
1935. |
674 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35. |
M e e р о в и ч И. И. Приближенный метод определения |
частот |
||||||||||||
собственных |
колебаний |
цилиндрических, |
|
комических и |
тороидальных |
оболочек. |
Сб. «Прочность и динамика авиационных двигателей». Вып. 2. |
М., 1965, |
с. 148—172. |
|
36. |
М и л ь М- |
Л . , Н е к р а с о в |
А. В. |
и д р . Вертолеты. |
Рас |
|||||||||||
чет |
и проектирование. |
Кн. 2. М., |
«Машиностроение», |
1967, |
424 |
с. |
|||||||||||
|
37. |
Н а т а H з о H |
В. Я. В л и я н и е |
колебаний |
корпуса |
на величи |
|||||||||||
ну |
критической скорости |
ротора. Сб. «Колебания в |
турбомашинах». |
||||||||||||||
M., |
1956, с. 49—56. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
38. |
П а н о в к о |
Я- Г. |
Основы |
прикладной |
теории |
упругих ко |
||||||||||
лебаний. М., «Машиностроение», |
1967, |
316 с. |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
39. |
П е т р о в с к и й |
В., |
Р а и с |
М. Расчет осевых |
вибраций |
тур |
||||||||||
бинных |
колес на |
электронной |
цифровой |
вычислительной |
машине |
||||||||||||
(ЭЦВМ). |
«Шкода |
ревю», |
|
1963, № 4, с. 11—23. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
40. |
С к у б а ч е в с к и й |
Г. С. |
Авиационные |
газотурбинные |
дви |
|||||||||||
гатели. |
Конструкция |
и |
расчет |
деталей. М., |
«Машиностроение», |
1969. |
|||||||||||
543 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
41. |
С л и в а |
О. |
К. |
|
Дискретные |
модели круглых |
колеблющихся |
|||||||||
пластин. Сб. «Динамика |
|
и |
прочность |
машин». |
Вып. 3. |
Харьков, |
|||||||||||
1966, с. |
123-129. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
42. |
Ф и л и п п о в |
|
А. П. Колебания деформируемых |
систем. М., |
||||||||||||
«Машиностроение», |
1970, |
|
734 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
43. |
Ф р и д м а н |
В. М. Видоизменен не метода Галеркина |
в задаче |
|||||||||||||
о совместных колебаниях |
т у рбинного диска и лопаток. «Тр. Ленингр. |
||||||||||||||||
политехи, ин-та., |
Динамика |
и |
прочность |
машин», |
1964, |
N° |
235, |
||||||||||
с. 23 - 34 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
44.X р о н и н Д . В. Совместные колебания дисков, валов и ло
паток |
турбокомпрессорных машин и критические |
числа |
оборотов. |
|||||||
«Изв. вузов, Авиационная техника», 1958. |
№ 1, |
с. |
171 —178. |
|||||||
45. |
X р о н и н Д . В. Теория и расчет |
колебании |
в |
двигателях |
||||||
летательных аппаратов. М., «Машиностроение», |
1970, 412 с. |
|
||||||||
46. |
Ш о р р |
Б. Ф. Изгибно-крутильные |
колебания |
закрученных |
||||||
компрессорных |
лопаток. |
Сб. |
«Прочность и динамика |
|
авиационных |
|||||
двигателей». Вып. I. М., |
1964, |
с. 217—246. |
|
|
|
|
|
|
||
47. |
Ш у б е н к о-Ш у б и и Л. А., Г e р и e р Д. |
М. |
и д р. Проч |
|||||||
ность элементов |
паровых |
турбин. М.-К., Машгиз, |
1962. |
567 |
с. |
176