Файл: Куинджи А.А. Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин.pdf

Рис. 32. Эпюры упругой линии ротора ГТД малой мощности по оборотам в исходном состоянии:

всем диапазоне рабочих оборотов. В результате балансировки ротора по диску компрессора макимальный прогиб вала умень­ шился до 0 ,2 мм.

Рис. 33. Схема ротора ГТД малой мощности

Дальнейшая балансировка по диску турбины позволила еще более снизить прогиб вала на рабочих оборотах, но уменьшить при этом величину виброперегрузок не удалось.

Рис. 34. График амплитудно-частотной характеристики ротора ГТД малой мощности:

/—до балансировки (вертикальный датчик); 2—после баланси­ ровки (вертикальный датчик); 3—до балансировки (горизонталь­ ный датчик); */—после балансировки (горизонтальный датчик)

Величина уравновешивающих грузов определялась эмпириче­ ски. Окончательно были подобраны следующие уравновешиваю­ щие грузы с моментами по компрессору (/=12,8 гс-см (12,8- 1СИ Н-м), по турбине q —0,74 гс-см (0,74-Ю-4 Н-м).

4.НАРУШЕНИЕ УРАВНОВЕШЕННОСТИ РОТОРОВ

ВУСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Многочисленные экспериментальные данные убедительно по­ казывают, что у роторов авиационных ГТД в процессе работы под действием многих факторов значительно изменяется дис­ баланс. Особенно значительна разбалансировка в рабочих уело-

44

виях составных роторов барабанной конструкции.' Амплитудночастотные характеристики таких роторов нестабильны, их перво­ начальная уравновешенность не сохраняется в рабочих условиях.

Нижеприведенные статистические данные по разбалансиров­ ке роторов одного из транспортных ГТД показывают, что такие роторы приобретают значительную разбалансировку уже после

заводских испытаний.

Таблица 1 и построенные по ней гистограммы (рис. 35) пока­ зывают, что величина дисбаланса роторов после контрольных ис-

Рис. 35. Гистограмма распределения дисбалансов ротора турбины транспортного ГТД по задней цапфе:

q—дисбаланс; 3 —количество роторов в группе с данным диапазоном дисбаланса

Примерно такая же картина наблюдается на многих роторах современных авиационных ГТД (табл. 2).

Причины разбалансировки роторов ГТД весьма разнообраз­ ны. Рассмотрим некоторые из них.

Амплитуды вибраций корпуса турбины на одном из авиаци­ онных ГТД при последовательных запусках на резонансном ре­ жиме отличались в 20 раз. На другом двигателе того же типа были обнаружены также нестабильные забросы амплитуд виб­ раций корпусов компрессора. Эксперименты показали, что эта нестабильность и заброс амплитуд вибраций обусловлены разли­ чием неуравновешенности ротора, которая возникает за счет не­ равномерного остывания его [10]. После горячего запуска, когда

45

46

47

ротор остановлен, более интенсивно охлаждаются нижние волок­ на (рис. 36), вследствие чего ротор искривляется, выпучиваясь вверх. Можно сделать грубый подсчет термического дисбаланса,

возникающего в роторе. Если предположить, что разность темпе­ ратур верхнего и нижнего волокон ротора по длине одинакова, а по вертикальному диаметру меняется линейно, то уравнение искривленной осп ротора (рис. 37) будет иметь вид:

t Уі = ~2D

где а — коэффициент линейного расширения материала ротора;

D— диаметр вала;

/— межопорное расстояние; t — температура;

.г — текущая координата по оси.

48