4.2 Подготовка исходных данных для определения низшей собственной частоты.
Дано: nmax = 7200 об/мин=120 об/с
nmin = 6000 об/мин=100 об/с
Максимальная рабочая температура Тmax =830К
Минимальная рабочая температура Тmin =700К
Материал-ЭИ437БУВД ( = 8200 кг/м3)
Е = 1,62·1011 Па при Т=830К
Е20 = 2,1·1011 Па
l = 133 мм
Рис №10
Таблица 4. Размеры пера лопатки.
-
№сеч.Xcеч, мм
Cmax, мм
h, мм
b, мм
1
0,0
12,25
12
39,4
2
21,3125
11
11,7
40,2
3
42,625
10
11,5
41
4
63,9375
9,3
11,35
42,2
5
85,25
8,75
11,25
43,5
4.3 Расчет низшей собственной частоты колебаний лопатки.
Используя кафедральную программу расcчитаем частоту изгибных колебаний:
fизг.кол. = 497,3 Гц.
Далее раcсчитаем динамическую и собственные частоты колебаний по формулам:
,
где
,
гдеk=1,2,3,….
Таблица 5. Результаты расчета
|
|
n, об/сек |
|
Et, ·1011 Па |
T, K |
|
1 |
0 |
497.3 |
2,1 |
293 |
|
2 |
10 |
485.614 |
2 |
335 |
|
3 |
20 |
482.864 |
1,97 |
380 |
|
4 |
30 |
481.926 |
1,95 |
430 |
|
5 |
40 |
477.906 |
1,9 |
475 |
|
6 |
50 |
476.939 |
1,87 |
520 |
|
7 |
60 |
477.814 |
1,85 |
560 |
|
8 |
70 |
476.828 |
1,81 |
605 |
|
9 |
80 |
473.972 |
1,75 |
650 |
|
10 |
90 |
474.203 |
1,71 |
695 |
|
11 |
100 |
477.518 |
1,69 |
735 |
|
12 |
110 |
478.96 |
1,65 |
775 |
|
13 |
120 |
482.224 |
1,62 |
830 |
,
Гц
4.4 Построение резонансной диаграммы.
Рис №11
4.4.1 Определение опасных гармоник.
Для турбинных
лопаток наиболее сильными гармониками
являются жаровые трубы камеры сгорания
и сопловые лопатки
.
Так как мы рассчитываем силовую турбину,
то влиянием жаровых труб можно пренебречь.
4.4.2 Определение диапазона рабочих оборотов.
Принимаем диапазон рабочих оборотов от 6000 об/мин до 7200 об/мин.
4.4.3 Определение резонансных режимов работы лопатки.
В результате расчета мы построили резонансную диаграмму для рабочей лопатки первой ступени Свободной Турбины. Эта диаграмма позволяет видеть при какой частоте вращения ротора в лопатке наступает резонанс при к той гармонике. Выход на резонанс нежелателен, но в данном случае резонансные режимы не очень опасны, так как являются кратковременными во время переходных режимов работы двигателя и отстройка от резонанса не требуется.
4.5 Отстройка от резонансных режимов в диапазоне рабочих оборотов.
Мероприятия по отстранению от резонансных колебаний:
Отстроится от резонанса можно изменяя геометрию лопатки, так как от нее косвенно зависит fд, и следовательно чтобы уйти от возникновения резонанса надо уменьшать или увеличивать fизг.кол. . С точки зрения надежной работы двигателя, лучше чтобы резонансные обороты были выше верхней границы рабочих режимов nmax = 7200 об/мин.
Смещение опасных резонансов за пределы рабочих режимов двигателя путем изменения частоты собственных колебаний лопатки или изменения частоты возбуждающей силы.
Снижение амплитудных значений возбуждающих сил. Достигается увеличением осевых зазоров между лопатками рабочих колес и неподвижных аппаратов.
Применение расположения лопаток сопловых аппаратов с разным шагом.