叶盘是叶轮机械的核心部件之一。各类叶轮机械叶盘以航空发动机叶盘*为典型和复杂。在航空发动机的设计过程中为了提高推重比,**结构往往设计的很轻。特别是有限元对**的**设计及强度分析与**优化技术的不断提高,使**有可能变得很薄。这不仅使**本身易于振动,而且因厚度越来越薄的**其刚度有时几乎与叶片的刚度相近,从而使**振动对叶片的振动特性有较大影响,平且会产生叶盘的耦合振动。这种振动有时能和叶轮机中的非定常气流相互作用,使得气流中的能量诱发叶盘系统自激振动,从而导致大量叶片迅速破坏,或多个榫头、榫槽出现裂纹。因此,为了设计出既轻且刚性合适又**可靠的**,十分有必要研究**的振动特性。
**的振动类型:
伞型振动:又称节圆振动。这种振动形式对称于盘的中心,沿**径向盘面不同直径上,呈现质点不动的一个或数个节圆,节圆上质点的振幅等于零。
扇形振动:又称节径振动。**振动时,在盘面上出现一条或数条沿径向均匀分布的节线,这种节线称为节径,它们在盘面上对称分布。各个通过轮心沿盘圆均匀分布的节径,将盘分成凹凸分布的若干部分。
复合振动:伞形振动和扇形振动组合而成的振动为复合振动。这种振型所对应的固有频率一般很高,其产生的振动应力也较小,通常情况下发动机不考虑其危险性。
影响**振动的原因:
叶片对**振动固有频率的影响
实际的**都装有叶片,由于**的厚度越来越薄,致使盘与叶片的刚性相近,这样叶片势必会对**的振动产生一定影响。并可能出现叶盘耦合振动,其振动特性主要是盘片耦合振动问题。与**振动相同,耦合振动也有两种基本振动形式,即节圆振动和节径振动。高阶振动是这两种基本振动的复合。
转速对**振动固有频率的影响。
一般**都处于高速旋转的工作状态,承受着**自身的离心力和**外缘叶片离心力的作用。离心力竭力使盘面保持原来不变形时的平面形状,这相当于增加了盘的刚性,因而旋转状态下的**振动固有频率要高,并且随着转速的增大而升高。
温度对**振动固有频率的影响
高压压气机盘的工作温度较高,盘面的温差从前到后呈迅速递增之势,尤其是后几级盘上温差可达100—200°C,此时温度对**振动固有振动频率有一定影响,不应忽略。通常涡**的厚度较大,热容量较大。另外涡**在高温的燃气包围中,其径向和轴向都有较大的温度梯度,这使涡轮有较大的热应力。一般而言高温使**材料的弹性模量减小,从而使**的固有振动频率下降。