Демпфирование колебаний.

Энергия колебаний рабочих лопаток рассеивается в потоке газа (аэродинамич. демпфирование), при деформациях лопаток и диска (механич.демпфир. в материале) и при трении в сочленениях различных элементов рабочего колеса (конструкцион.демпфир.).

Наиболее полную оценку суммарного демпфирования при колебаниях лопаток в рабочих условиях, в том числе с учетом взаимовлияния лопаток в колесе, дает определение декремента колебаний по амплитудно-частотной характеристике, полученной спектральным анализом тензомагнитограмм (испытания лопаток и образцов на вибродинамике).

Декремент - величина, характеризующая степень ослабления затухающего колебательного процесса, он равен логарифму отношения двух последующих амплитуд затухающего колебания.

Для компрессорных лопаток с замком " ласточкин хвост" суммарные декременты по осн.форме составляют =0, 04...0.10 (более 90% приходится на аэродинамич.демпфир.). Конструкцион.демпфирование в замке " ласточкин хвост" очень мало = 0, 002...0, 007.

Демпфирование и жесткость лопаточного венца компрессорной ступени существенно повышаются при введении антивибрационных полок, которые проектируются так, чтобы при повороте полок от упругого раскручивания лопаток в поле центробежных сил натяг по полкам увеличивался, а также применение шарнирных замков и демпфирующих колец.

Для турбинных лопаток основную роль в демпфировании играет конструкционное демпфирование в замковом соединении и в других сочленениях лопаток между собой и с другими элементами:

- раззазоривание;

- специальные демпферные элементы;

- вставные элементы, прижимаемые центробежными силами к нижней полке лопаток с удлиненной ножкой;

- разношагость неподвижных лопаточных венцов - средство снижения амплитуд переменных напряжений в рабочих лопатках при колебаниях по высокочастотным формам, возбуждаемых лопатками аппаратов, расположенных перед и за рабочим колесом.

Гармоники с номерами равными или кратными n (число лопаток) называются основными, остальные- побочными.

В практике конструирования различают: групповую разношагость, секторную разношагость, поворотную разношагость.

Критические частоты вращения роторов

Связанность колебаний.

Схемы роторов - одновальная, двухвальная, трехвальная. Роторная система вместе с корпусами - единая упругая система " Ротор - корпус".

В такой системе возникают связанные колебания, собственные частоты которых могут существенно отличаться от частот и форм колебаний отдельных роторов. Основной источник возбуждения колебаний - дисбалансы роторов.

Если роторы вращаются с различными угловыми скоростями, то при совпадении частоты вращения одного из роторов с одной из собственных частот связанных колебаний системы, т.е. при прямой синхронной прецессии данного ротора, другие роторы будут находиться в режимах несинхронных прецессий. Таких критических состояний системы может быть несколько.

Изгибные колебания роторов и систем ротор - корпус.

Вынужденные колебания роторов, которые возникают под действием периодических возбуждений, основным источником которых являются центробежные силы инерции неуравновешенных масс ротора. Источниками вибраций также могут служить пульсации потока газа в камере сгорания, реактивном сопле, форс. - камере, пульсации давления топлива, изгибными колебаниями лопастей воздушного винта, колебания связанные с его неуравновешенностью;

источниками высокочастотных возбуждений (5-10 КГц) могут быть также зубчатые передачи, подшипники качения, рабочие лопатки и др.

Наиболее общий и эффективный способ снижения вынужденных колебаний системы ротор-корпус - постановка упруго-демпферных опор.

Амплитудно - частотные характеристики ГТД.

Определение АЧХ двигателей при вынужденных колебаниях под действием неуравновешенности основано на рациональном выборе динамической модели системы двигателя. Эквивалентность модели и реальной конструкции должна подтверждаться данными экспериментальных исследований. Расчет АЧХ связан с проблемой прогнозирования уровня вибраций во всем рабочем диапазоне частот вращения, которая может решаться при проектировании на основе статистических распределений дисбаланса и демпфирования для двигателей данного типа.

Важно правильно оценить эффективность выбора мест установки вибродатчиков с точки зрения наибольшей информативности.