При соединении лопаток замкнутыми на круг связями появляются две различные группы собственных частот и форм [5]. Первая группа соответствует синфазным колебаниям, при которых амплитуды всех лопаток венца равны друг другу, вторая – внутрипакетным колебаниям, при которых амплитуды лопаток по окружности колеса в определённый момент времени различаются как по величине, так и знаку. При внутрипакетных колебаниях лопаток, соединённых замкнутыми на круг связями, прогибы по окружности изменяются по закону cos mj (где m – число узловых диаметров), а различные группы форм внутрипакетных колебаний с одинаковыми числами узловых диаметров ортогональны друг другу и отличаются числом перемен знака по высоте лопатки, т.е. числом узловых окружностей. Неизбежные на практике технологические отклонения при изготовлении и сборке лопаток и связей приводят к небольшим изменениям собственных частот и формы прогиба по высоте лопатки и окружности колеса, а также к появлению двух близких собственных частот с одинаковыми числами узловых диаметров (в идеальной циклически-симметричной системе эти две частоты совпадают друг с другом [5]).
Частоты синфазных колебаний оказываются сравнительно близкими к «соответствующим» частотам отдельных лопаток, поскольку масса связей приводит к снижению частот, а жёсткость связей – к повышению, и противоположное влияние этих двух факторов частично компенсирует друг друга. Частоты внутрипакетных колебаний, как правило, значительно выше «соответствующих» частот отдельных лопаток, поскольку изменение амплитуд колебаний по окружности колеса возможно только при условии растяжения-сжатия, кручения и изгиба пояса лопаточных связей или проскальзывания по всей площади контактных поверхностей. Следует, однако, иметь в виду, что усилия, препятствующие взаимным смещениям соседних лопаток или лопаток и связей, пропорциональны центробежным силам и силам, возникающим при сборке, и являются поэтому конечными величинами, а усилия, стремящиеся вызвать взаимные смещения, пропорциональны амплитудам колебаний. По этой причине проскальзывание по всей контактной поверхности будет отсутствовать, по крайней мере, при малых амплитудах, а изменение прогибов различных лопаток в тангенциальном направлении окажется возможным только за счёт растяжения-сжатия пояса связей. Поскольку жёсткость связей на растяжение-сжатие, как правило, значительно больше жёсткости лопаток на изгиб [5], то при наиболее возбудимой первой группе форм внутрипакетных колебаний (называемых также дисковыми или колебаниями с узловыми диаметрами, но без узловых окружностей) прогибы различных поперечных сечений лопаток происходят в основном в аксиальном направлении, монотонно увеличиваясь от корня к вершине, а тангенциальная составляющая прогиба оказывается весьма малой из-за ужесточающего влияния связей.
При наиболее вероятных в условиях эксплуатации возмущающих нагрузках, вызванных неизменной во времени неравномерностью полей скоростей, давлений и углов потока по окружности, опасность возбуждения интенсивных синфазных колебаний практически отсутствует даже в условиях резонанса (естественно, они могут возникнуть при другом характере возбуждения, например, вследствие крутильных колебаний ротора в режиме внезапного короткого замыкания). Это связано с ортогональностью эпюр возмущающих нагрузок форме прогиба по окружности колеса при синфазных колебаниях. Численно уменьшение работы возмущающих нагрузок из-за наличия сдвига по фазе между силами и скоростями колебаний различных лопаток ступени характеризуется величиной так называемого пакетного множителя, который при указанном возбуждении оказывается равным нулю для всех форм синфазных колебаний (кроме очень высокочастотных, не имеющих практического значения для лопаток последних ступеней мощных турбин) [5]. Малая опасность резонансных синфазных колебаний лопаток, соединённых замкнутыми на круг связями, учитывается действующими нормами, в соответствии с которыми эти колебания не подлежат вибрационной отстройке. Для внутрипакетных колебаний пакетный множитель оказывается отличным от нуля только в случае, когда число узловых диаметров совпадает с кратностью колебаний (числом колебаний за оборот) и поэтому только эти собственные формы подлежат вибрационной отстройке (как и в случае синфазных колебаний, пакетный множитель может оказаться отличным от нуля и для некоторых очень высокочастотных форм внутрипакетных колебаний, не имеющих практического значения).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.