При определении границ возникновения автоколебаний и их интенсивности, помимо особенностей собственных частот и форм, важное значение имеет величина энергии, рассеиваемой при колебаниях. Во всех случаях, когда обеспечивается соединение всех лопаток ступени, связи выполняются упруго-фрикционными, т.е. допускающими взаимные смещения соседних лопаток или лопаток и связей при достижении реакциями в зоне контакта определённой величины. Это вызвано тем, что при использовании чисто упругих связей (например, паяных проволок) для соединения всех лопаток последней ступени, напряжения в связях в поле центробежных сил могут достичь весьма значительной величины. При использовании упруго-фрикционных связей рассеяние энергии в зоне контакта лопаток и связей при колебаниях (конструкционное демпфирование) может значительно превосходить демпфирование в материале. В [5] приведены экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что величина декремента при внутрипакетных колебаниях лопаток, соединённых упруго-фрикционными связями, может более, чем на порядок превосходить величину декремента при колебаниях отдельных лопаток.
Расчёты показывают, что особенно большой величины энергия, рассеиваемая в зоне контакта, может достигнуть после начала проскальзывания по всей контактной поверхности и появления возможности взаимных смещений соседних лопаток или лопаток и связей [5]. Это происходит тогда, когда величины динамических реакций в зоне контакта, пропорциональные амплитуде колебаний, превосходят силы трения, препятствующие взаимным смещениям. Т.к. силы трения пропорциональны величинам статических усилий в зоне контакта, вызванных, например, центробежными силами связей или упругой раскруткой лопаток при вращении, то уровень динамических напряжений в лопатках, соответствующий началу проскальзывания по всей контактной поверхности, зависит от конструктивного выполнения связей, собственной формы и квадрата числа оборотов. Особенно значительным может быть рассеяние энергии при колебаниях бандажированных лопаток, поскольку силы, возникающие по контактным поверхностям полок из-за раскрутки лопаток в поле центробежных сил, как правило, оказываются значительно меньше, чем, например, центробежная сила шага демпферной проволоки (которая могла бы быть установлена в поперечном сечении лопатки, близком к периферийному). По этой причине проскальзывание по всей контактной поверхности бандажных полок произойдёт при более низком уровне динамических напряжений в лопатках, чем при их соединении только демпферными проволоками, а величина конструкционного демпфирования возрастёт. Возможность значительного увеличения рассеяния энергии при колебаниях в случае уменьшения величин статических усилий в зонах контакта подтверждается результатами систематических вибрационных испытаний вращающихся лопаток, соединённых упруго-фрикционными связями [5]. Результаты испытаний показывают, что величины декрементов при резонансных колебаниях резко возрастают по мере снижения оборотов, т.е. по мере уменьшения величин статических усилий, действующих по контактным поверхностям и препятствующих взаимным смещениям соседних лопаток или лопаток и связей.
Изменения в конструктивном выполнении лопаток и связей, приводящие к уменьшению величин статических усилий в зоне контакта, могут быть эффективно использованы для увеличения демпфирования не только при резонансных, но также и при автоколебаниях, возникающих на номинальных оборотах турбины. Необходимо, однако, иметь в виду, что уменьшение величин статических усилий по контактным поверхностям может повысить опасность их износа, который, например, для бандажированных лопаток будет сопровождаться их частичной упругой раскруткой и дополнительным уменьшением величин статических усилий в процессе эксплуатации, вызывающим интенсификацию износа.
Расчётные данные по собственным формам и экспериментальные данные об особенностях автоколебаний, зарегистрированных в условиях эксплуатации, используются в дальнейшем при анализе процессов энергообмена между потоком и колеблющимися лопатками.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.