5.7. Колебания рабочих лопаток. Причины колебаний турбинных лопаток. Колебания единичных лопаток. Формы колебаний.

При работе ГТУ направляющие и рабочие лопатки турбин испытывают вибрации, т.е. совершают механические коле­бания, которые считают одной из главных причин их поломок. По природе факторов, вызывающих вибрации лопаток, различают колебания: вынужденные, срывные и автоколебания.

Вынужденные колебания связаны с воздействием переменных во времени, периодических сил, главным образом, газодинамических и крутильными колебаниями ротора. Лопатки совершают колебания в этом случае с частотой, равной частоте изменения вынуждающей силы. Амплитуда колебаний и динамические напряжения определены здесь амплитудой вынуждающей силы.

Срывные колебания связаны с возможными не периодическими срывами потока при режимах, удаленных от расчетных (для комп­рессоров - предпомпажные состояния). Частота таких колебаний равна первой собственной частоте колебаний лопатки.

Автоколебания возникают при отсутствии неравномерностей, пуль­саций, срыва потока. Случайные или вынужденные отклонения пера ло­патки изменяют характер его обтекания, углы атаки и силу, приложен­ную к перу, т.е. колебания лопатки сами генерируют периодическую силу

В зависимости от характера взаимного движения частей и измене­ния геометрической формы лопаток различают следующие виды колебаний: изгибные, когда происходит изменение формы оси пера лопатки; крутильные, когда про­исходят повороты поперечных сечений пера вокруг его оси; изгибно-крутильные, имеющие место для лопаток с закрученной профиль­ной частью.

.

5.8. Колебания пакетов лопаток. Формы колебаний.

При колебаниях на периферийное сечение лопатки действует изгибающий момент и перерезывающая сила, вызванная колебаниями бандажа как массы на конце лопатки.

Первые две главные формы колебаний пакета показаны на рисунке 5.8.1.

Существуют внутрипакетные колебания, которые характерны тем, что вершины лопаток не перемещаются при колебаниях или перемещения вершин малы, а максимальный прогиб наблюдается в некоторой средней части лопатки, ближе к ее вершине

Рисунок 5.8.2 Рисунок 5.8.1: а - тип A_0, б - тип A_1.

В турбомашинах существуют формы колебаний пакетов, которые получили название изгибно-крутильных колебаний пакетов (рисунок 5.8.3). Деформация лопаток приближается к чисто изгибной в осевом на­правлении. В случае жесткого присоединения бандажа к лопаткам происходит некоторое закручивание каждой лопатки в пакете. Формы изгибно-крутильных колебаний различаются формой лопа­ток и формой бандажа.

классифицированы по числу узлов на лопатке и на бандаже.