При учёте отклонений от циклической симметрии, вызванных технологическими причинами, величина пакетного множителя, как правило, изменяется незначительно и поэтому соображения об относительной опасности внутрипакетных и синфазных колебаний сохраняются. По мере усложнения собственных форм уменьшается их возбудимость, т.е. снижается уровень максимальных динамических напряжений в лопатках под действием одинаковых по величине возмущающих сил. Это вызвано уменьшением амплитуд колебаний при высших собственных формах (при условии сохранения одинакового уровня максимальных динамических напряжений в лопатках) и, вследствие этого, уменьшением работы возмущающих сил. Дополнительное снижение уровня динамических напряжений может быть вызвано также увеличением числа перемен знака по высоте лопатки при высших собственных формах [5]. Указанные соображения поясняют, почему, в соответствии с принятыми в стационарном турбостроении нормами, вибрационной отстройке подлежит только часть дисковых колебаний (с кратностями от второй до шестой), а опасность резонансов с другими собственными формами считается незначительной.
При рассмотрении опасности автоколебаний соображения об относительной величине пакетного множителя при различных собственных формах оказываются, естественно, неприменимыми и необходимо рассмотреть склонность к автоколебаниям наиболее возбудимых низших собственных форм как синфазных, так и внутрипакетных колебаний.
В качестве примера на рис. 16 и 17 приведены расчётные распределения прогибов и напряжений по высоте лопатки при первой форме синфазных колебаний и при дисковых колебаниях с 13 узловыми диаметрами для лопаток одной из ступеней, результаты испытаний которых приведены в предыдущем разделе.
Рис.16. Распределение прогибов (а) и напряжений (б), при собственной форме, соответствующей низшей частоте синфазных колебаний.
Рис.17. Распределение прогибов (а) и напряжений (б) при дисковых колебаниях с 13 узловыми диаметрами.
На рис. 16 и 17 введены следующие обозначения: Ax , Ay , – прогибы центров тяжести различных поперечных сечений соответственно в аксиальном и тангенциальном направлениях; sвх. и sвых. – напряжения на входной и выходной кромках в различных поперечных сечениях; lотн. – относительная координата по высоте лопатки (0£ lотн.£1); за единичные величины прогибов и напряжений приняты их максимальные значения.
Как следует из представленных на рис. 16 данных, для формы, соответствующей низшей частоте синфазных колебаний, величины прогибов в тангенциальном направлении превышают прогибы в аксиальном (наличие и тех, и других объясняется значительной закруткой лопаток), а изгиб происходит преимущественно относительно минимальной оси инерции поперечного сечения. Эти особенности становятся понятными, если принять во внимание сравнительную близость низшей частоты синфазных колебаний венца к первой, преимущественно изгибной частоте отдельной лопатки.
При дисковых колебаниях с 13 узловыми диаметрами (именно с этой формой реализовывались автоколебания при определённой нагрузке турбины), как следует из представленных на рис. 17 данных, перемещения носят в основном аксиальный характер (Ax>>Ay) и в этом же направлении происходит изгиб лопатки. Подобное изменение собственной формы объясняется ограничением тангенциальной составляющей прогиба жёсткостью связей на растяжение-сжатие (помимо бандажных полок, лопатки дополнительно соединялись в промежуточных сечениях двумя рядами демпферных проволок), что привело к повышению частоты дисковых колебаний по сравнению с частотой синфазных в 1,7 раза. В какой мере указанные особенности синфазных и внутрипакетных собственных форм способствуют возникновению (или, наоборот, отсутствию) автоколебаний в дальнейшем будет подробно проанализировано при рассмотрении процессов энергообмена колеблющихся лопаток с потоком.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.