close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лаба 3 (1)

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Лабораторная работа №3
по дисциплине: "Конструкция наземных ГТУ и газотурбинных двигателей"
на тему: "Колебания рабочих лопаток"
Выполнили студенты гр. АД-09-2: Мирсаитов Э.Э
Коршунов В.М.
Проверил преподаватель: Воронов Л.В. Пермь, 2013 г.
Краткая методика расчета
Для собственной частоты колебаний лопатки используется стержневая модель напряженного состояния. Лопатку считают закрученным стержнем сложной формы и рассматривают ее профильную часть, лопатка имеет жесткое консольное закрепление. Модель напряженного состояния - одномерная, то есть только одна компонента тензора напряжений не равна нулю, направлена вдоль оси лопатки.
Основные силовые факторы, действующие на рабочую лопатку: продольные силы и крутящие моменты. Основными видами нагрузки являются: центробежные, газодинамические и тепловые.
Расчет выполняется для режимов от минимального до максимального по оборотам ротора. Колебания лопаток - вынужденные, причина которых апериодическая вынуждающая сила.
В рамках стержневой модели колебаний лопатки низшие собственные частоты изгибных колебаний невращающейся лопатки приближенно определяется:
, где
- частоты изгибных колебаний по -ой собственной форме, Гц;
- модуль упругости материала лопатки, МПа;
- плотность материала лопатки, кг/м3;
- длина пера лопатки, м;
- площадь сечения пера, м2; - момент инерции сечения пера относительно оси наименьшей жесткости, м3.
- коэффициент, зависящий от номера собственной формы I, а также от законов изменения площади и момента инерции сечения по длине лопатки;ф
Изменение собственной частоты колебаний лопатки с учетом вращения и изменения температуры следует принять в соответствии с зависимостью:
, где
- собственная частота колебаний лопатки при комнатной температуре без учета вращения, Гц;
и - значения модуля упругости при комнатной и рабочей температурах, МПа;
- коэффициент динамического ужесточения;
- частота вращения ротора, об/с.
Коэффициент динамического ужесточения:
, где
- средний диаметр лопаточного венца, м;
- высота лопатки, м.
Условие резонанса:
Резонанс наступает при совпадении частоты одной из гармонических составляющий вынуждающей силы (обычно кратных n) с одной из динамических собственных частот колебаний лопатки:
где
- номер собственной частоты;
k - номер гармоники.
Исходные данные для расчета колебаний лопаток:
1. Вариант - 7;
2. Номер ступени - 7;
3. Узел - КВД;
4. Максимальная частота вращения ротора - 11600 об/мин;
5. Минимальная частота вращения ротора 7200 об/мин;
6. Температура лопатки при nmin - 380 K;
7. Температура лопатки при nmax - 610 K;
8. Материал лопатки - ВТЗ-1 ;
9. Геометрические параметры лопатки по сечениям приведены в таблице 1.
Таблица 1. Геометрические параметры лопатки.
nX Cmax,
ммh,
ммb,
ммβ,
(r)10 2,522,092519°15´29,75 2,321,672524°06´319,52,121,422528°15´429,251,9351.2652532°15´5391,741,2152536°
Собственная частота колебаний лопатки рассчитывается в программе STRONG_VIB.
При расчете было получено значение собственной частоты колебаний лопатки: fC= 1503,15 Гц
График характера изменения температуры от частоты вращения ротора приведен в приложении А.
Значение модуля Юнга в зависимости от температуры приведено в таблице 2.
Таблица 2. Значение модуля Юнга в зависимости от температуры.
T,K293310330350365380395475550610E*1011,Па1,151,141,1351,131,121,111,11,081,041Считается коэффициент динамического ужесточения сечения лопатки ,
где Dcp=0,261 м, а H=0,039 м .
Далее находятся значения собственной частоты колебаний лопатки с учетом вращения и изменения температуры, строится график зависимости динамической собственной частоты колебаний от частоты вращения и резонансная диаграмма. Результаты вычислений приведены в таблице 3.
Таблица 3. Результаты вычисления fд.
n, об/секfд,
Гц01503,915251498,27501497,713751498,9721001498,7651201498,5951251493,8041501490,6541751476,06193,331459,274
Рис1. График зависимости собственной частоты колебания лопатки от изменения частоты вращения ротора
Рис2. Резонансная диаграмма.
Влияние различных параметров на низшую собственную частоту колебаний лопатки.
1. Увеличение максимальной толщины лопатки на 10% увеличивает собственную частоту на 6,5% (fC= 1603,043 Гц), т.к. увеличена жесткость лопатки
2. Увеличение кривизны лопатки на 5 % увеличивает собственную частоту на 2 % (fC= 1530,742 Гц)
3. Замена материала лопатки с ВТ-3 на ЭИ-787 практически не привело к изменению собственной частоты (fC= 1504,742 Гц), т.к увеличилась почти в 2 раза, но и модуль Юнга также увеличился практически в 2 раза.
Вывод
Наиболее опасные для лопаток компрессора гармоники вынуждающих сил не пересекают линию динамических частот в зоне рабочих режимов, то есть вероятность резонанса отсутствует. Пересекает линию динамических частот только восьмая гармоника вынуждающих сил. Мероприятий по изменению собственной частоты колебаний не требуется.
Приложение А.
Рис. А. Зависимость температуры лопатки от частоты вращения ротора.
2
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
23
Размер файла
66 Кб
Теги
лаба
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа