Cтраница 2
Меньшая динамическая нагруженность колес первых ступеней секций ( статические напряжения в них выше) подтверждается также и опытом эксплуатации: на колесах вторых ступеней секций упомянутых компрессоров происходили неоднократные поломки, тогда как на колесах первых ступеней их не было. Далее, относительно небольшое увеличение толщины полотна покрывающего диска в некоторых случаях ( но не всегда) приводит к резкому снижению уровня динамических напряжений ( например, в колесах компрессора ОК500 - 92 увеличение конечной толщины с о 3 5 до 6 4 0 мм привело к уменьшению максимальных напряжений в три раза; тоже наблюдалось на колесах компрессора К. Все эти данные показывают, что наличие двух связанных упругих систем ( покрывающего диска и лопаток) обусловливает сложные зависимости динамических характеристик от размеров деталей колеса. Эти зависимости экспериментально изучаются в лаборатории НЗЛ. [16]
Переменное силовое поле является возбудителем динамических напряжений в самом слабом месте покрывающего диска - в наружной части полотна, вблизи последнего заклепочного отверстия ( фиг. Здесь со стороны внутренней поверхности полотна имеются относительно высокие статические напряжения, усиливающиеся за счет концентрации напряжений в отверстии с зенковкой. В результате сказанного разрушение начинается с появления трещины, соединяющей наружную поверхность покрывающего диска с первым заклепочным отверстием, далее эта трещина описывает дугу и выходит вновь наружу, вырывая тем самым кусок покрывающего диска ( фиг. Наряду с этим, тензометри-рование заклепочного соединения показало, что при вибрации полотна покрывающего диска возникают также значительные динамические напряжения в заклепках, которые могут привести к их разрушению. Расчетным путем не представляется возможным получить частотные характеристики колеса. [17]
Уровень динамических напряжений при увеличении г несколько снижается за счет увеличения упругих элементов, воспринимающих колебательную энергию. Вырезы на покрывающем диске, столь эффективные для колес с фрезерованными лопатками, оказывают даже отрицательное влияние на динамическую прочность колес со штампованными лопатками. В этом случае вырезы не изменяют резонансные частоты, а ослабляют покрывающий диск за счет существенной перегрузки сечений, прилегающих ко второй заклепке. Увеличение толщины полотна покрывающего диска не приводит к существенному увеличению собственных частот, однако способствует снижению уровня динамических напряжений в полотне покрывающего диска. [18]
При этом характер распределения давления по окружности и, следовательно, аэродинамическое воздействие потока на колесо в ступенях с лопаточными диффузорами и в ступенях с бездиффузорной улиткой принципиально различны: наличие лопаточного диффузора обусловливает пилообразное распределение давления за колесом; нагрузка, действующая на колесо, выдающее среду непосредственно в улитку без диффузора, имеет характер импульса. Такое нарушение осевой симметрии потока за колесом вызывает в деталях ротора знакопеременные напряжения. Поэтому при изучении надежности колес интерес представляют лишь те формы колебаний, которым соответствуют значительные перемещения этих участков деталей колес. В колесах с толстыми фрезерованными лопатками последние, являясь узловыми линиями для полотна покрывающего диска, не принимают участия в колебательном процессе. При этом полотно покрывающего диска разбивается на ZK ( ZK - число рабочих лопаток) отсеков-лопастей, связанных между собой. В колесах со штампованными лопатками последние также разбивают покрывающий диск на ZK отсеков, но, в отличие от фрезерованных лопаток, они принимают участие в колебаниях системы, во многом определяя ее динамические характеристики. Наличие ZK связанных между собой отсеков обусловливает многообразие форм свободных колебаний, отличающихся между собой фазами колебаний смежных отсеков. [19]
При этом характер распределения давления по окружности и, следовательно, аэродинамическое воздействие потока на колесо в ступенях с лопаточными диффузорами и в ступенях с бездиффузорной улиткой принципиально различны: наличие лопаточного диффузора обусловливает пилообразное распределение давления за колесом; нагрузка, действующая на колесо, выдающее среду непосредственно в улитку без диффузора, имеет характер импульса. Такое нарушение осевой симметрии потока за колесом вызывает в деталях ротора знакопеременные напряжения. Поэтому при изучении надежности колес интерес представляют лишь те формы колебаний, которым соответствуют значительные перемещения этих участков деталей колес. В колесах с толстыми фрезерованными лопатками последние, являясь узловыми линиями для полотна покрывающего диска, не принимают участия в колебательном процессе. При этом полотно покрывающего диска разбивается на ZK ( ZK - число рабочих лопаток) отсеков-лопастей, связанных между собой. В колесах со штампованными лопатками последние также разбивают покрывающий диск на ZK отсеков, но, в отличие от фрезерованных лопаток, они принимают участие в колебаниях системы, во многом определяя ее динамические характеристики. Наличие ZK связанных между собой отсеков обусловливает многообразие форм свободных колебаний, отличающихся между собой фазами колебаний смежных отсеков. [20]