24.Колебания вращающихся валов. Невесомый вал с 1м диском.

Существует несколько причин вызывающие колебания вращающихся валов и приводящих к появлению прецессионных движений в ГТД. Прецессионные движения могут возникать, как от внутренней силы, которой является неуравновешенная сила, так и от внешних сил (силы тяжести) при вращении вала. Внешние силы, действующие на ротор, могут возникать от нескольких причин. Могут возникать силы, действующие с частотой, пропорциональной угловой скорости вала. При соединение двух валов муфтой могут возникать поперечные силы из-за того, что валы не будут соосны.

Невесомые валы с 1м диском: валы, имеющие 1 или несколько дисков, на некоторых частотах вращения прогибаются. Работа на этих частотах вращения, называется критическими, сопровождается большими вибрациями машины, а длительная работа может вызвать ее аварию. Теория и практика показывают, что при увеличении частот вращения сверх критических вибрации машины уменьшаются. Если быстро перейти через критическую частоту вращения, то при некотором удалении от нее машина снова может работать без больших вибраций. Продолжение на стр 314 – 318, Скубачевский.

21.Расчет дисков. Напряжения, действующие в диске.

При работе ГТД в дисках осевых компрессоров и газовых турбин возникают :

-напряжения от центробежных сил массы самих дисков и массы прикреплённых к ним лопаток

-температурные напряжения, вызываемые неравномерным нагревом дисков по радиусу и толщине

-напряжения от сил газов, вызывающие изгиб дисков

-напряжения, вызываемые вибрацией дисков

Диски осевых компрессоров и газовых турбин рассчитывают одним и тем же способом, разница заключается в значениях допускаемых напряжений. Диски газовых турбин рассчитывают всегда с учётом температурных напряжений из-за большой неравномерности нагрева – высокие температуры у обода и более низкие у втулки.

При расчетах ппредполагается что их форма симметрична относительно срединной плоскости, и вводятся следующие допущения :результирующая контурная нагрузка от центробежной силы лопаток на внешней поверхности диска действует в плоскости симметрии диска; температура изменяется только по радиусу и не меняется по толщине диска. Не учитывается изгибные напряжения от газодинамических и центробежных сил и напряжения от вибрации дисков, так как определение их составляет отдельную задачу.

19.Резонансные режимы работы двигателя. Источник возбуждения колебаний. Демпфирование колебаний.

В работающих турбомашинах практически все детали подвергаются вибрациям. При совпадении частоты внешнего воздействия с собственной частотой колебаний детали наступает явление резонанса, приводящее к резкому увеличению амплитуды колебаний, переменных напряжений в детали и часто к последующему разрушению. Поэтому у наиболее ответственных деталей турбомашин (лопаток и дисков) определяются их вибрационные характеристики - собственные частоты и формы колебаний в течение всех этапов создания изделий: проектирования, изготовления и доводки. По результатам определения резонансных (собственных) частот и форм колебаний конструкторскими и технологическими способами проводится отстройка от резонанса. Определение собственных частот и форм колебаний деталей турбомашин и отстройка их от резонанса являются ответственными и необходимыми операциями, от результатов которых зависит техническое состояние и работоспособность турбомашин.

Собственные частоты и формы колебаний определяются аналитическими, численными и экспериментальными методами. Первые два применяются в основном на стадии проектирования, третий - на стадиях изготовления и доводки.

Демпфирование (от немецкого дампфен -уменьшать, заглушать) колебаний лопаток происходит вследствие потерь механической энергии, превращения ее в тепло (диссипации).

При свободных колебаниях демпфирование выражается в постепенном от цикла к циклу снижении амплитуды и последующем полном затухании колебаний. Снижение амплитуды, подчиняется экспоненциальному закону ехп(-δт/Т), где Т -период колебаний.

Выделяют три причины (механизма) демпфирования колебаний лопаток: внутреннее трение в материале, сопротивление воздуха и конструкционное демпфирование, связанное с трением на поверхностях сопряженных с лопаткой деталей.