Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей под ред. Хронина Д. В. (1014169), страница 72
Текст из файла (страница 72)
7,39, г), то в качестве начальных параметров следует взять столбец (7.96, б), обозначив эти г)араметры со штрихом, а диск рассматривать как элемент нулевого сечения. Определение собственных частот И производится путем подбора. Задавшись некоторым числовым значением И, которое входит в матрицы дисков и точечных масс, производим последовательное перемножение столбцов параметров иа фундаментальные матрицы участков и элементов согласно расчетной схеме. Если в схеме отсутствуют жесткие опоры и шарнирное соединение, то процесс расчета приводит к определенным значениям параметров во всех сечениях ротора, в том числе на правом конце ротора.
Как уже было сказано, эти параметры будут иметь вид двучленов. Например, для столбца (7.96, а) Рнс. 7.40. Графин расчета определите. ли й (зс) Зги равенства выполняются в том случае, если определитель, составленный из коэффициентов при неизвестных О, и Я„равен нулю: с, с, .й = = О. (7.99) с(„ба Если получится, что определитель не равен нулю, то это означает, что заданная величина зс выбрана неправильно. Необходимо повторить расчет с другим значением Й. Практически строится график Ь (11) (рис. 7.40). Точки пересечения кривой с осью абсцисс показывают собственные частоты й! для рассматриваемого вида прецессии. Построение форм собственных колебаний требует вычисления прогибов У! и углов О, для всех сечений ротора.
Для этого необходимо определить значения исходных начальных параметров (в данном примере Ое и Яе) по любому из двух уравнений (7.98), приняв один из параметров за единицу. Само собой разумеется, что коэффициенты уравнений (7.98) имеют свои значения для каждой частоты Йу. Используя найденные значения исходных параметров Оо и Я, в двухчленных формулах параметров сечений (7.97), получаем численные значения всех параметров сечений.
Параметры сечений представляют собой форму колебаний, эпюры изгибающих моментов и перерезывающих сил для каждой собственной частоты, Если ротор имеет жесткую опору в сечении й(, то связь между параметрами перед жесткой опорой (со штрихами) и за ней (без штрихов) определяется следующими несложными действиями. Параметры перед жесткой опорой запишем в виде следующих сумм: Ул = а~мОо+ азм()о = 0: 8;=Ь„О,+Ь, (),! (7.100) М,'=с, Оо+сзмВ Ь=п; О.+и Ь Вследствие того что на жесткой опоре перемещение равно нулю, первая строчка (7.100) приравнивается нулю.
С помощью нее из других строчек исключается Ое или Яе (исключаем Оо). Тогда параметры за жесткой опорой будут определены следующим образом: 1м-0; Ол = Ом = ~ Ьаи — Ь! сс — ) Яо и, ) М„= Мл = (сзл — спи — ) чсо! (7.101) ахч ) я„= ям+ Ям — — (с(зм — с(!у — ) ! !о+ ст№ Последнее равенство, где )7м — реакция опоры, получено согласно схеме равнодействия сил (рис.
7.41, а), В случае шарнирного соединения в сечении п произво- дится аналогичный расчет. Так как шарнир не передает изгиба- ющий момент, то М„' = О, т. е. третью строку следует приравнять нулю. С ее помощью исключается один из параметров (например )7м). Тогда параметры за шарниром будут определены следующим образом: сан Х У„= 1'„' = (ао,— аы — ) Яо, с, 8 = Он+ О~ = (Ьза Ь|н " ) Яо+ ОЫ (7 102) Мн = М» = с~ Ям+ сз Яо = 0; с,и Х !й = Я»' = (с(з — А — ) Ь. сти ) Вторая строчка (7.102) записана согласно схеме (рис. 7.41, 6).
Коэффициенты а, Ь, с, и( имеют числовые значения. Первая строка в формуле (7.101) и третья — в формуле (7.102) показывают связь между начальными параметрами. Они исполь- зуются при расчете форм колебаний и эпюр М и Я, после того как будут определены собственные частоты и значения двух начальных параметров. Как показывает практика, изложенная методика обладает большими возможностями. Ее реализация в виде машинных программ и тем более в виде подсистем автоматизированного проек- тирования роторных систем позволяет конструкторам в режиме диалога с ЭВМ прорабатывать фундаментальные вопросы и вести поиск наиболее рациональных решений в процессе проектирова- а Рис. 7.4!. К определению связей между параметрами при переходе через сечение с жесткой опорой (а) н шарнирным соединением (б) !3 П/Р Д В ХРсннна ззб ння, находить ответы на вопросы, возникающие в процессе до- ' водки.
Приведем перечень наиболее важных типовых задач, решаемых в описанной системе, на основе приведенной методики: — задавшись условием вз = Й, определим критические чата стоты вращения ротора, которые могут оказаться в зоне эксп ционных частот вращения ротора и в примыкающих к ней облуа- . ластях; — для условия Й = — аз определим частоты вращения ротора, при которых могут возникнуть под действием неуравновешенности резонансные обратные прецессии ротора, связанные с нарушением осеснммегричности корпусной системы; Й=йьз, ге — для двухвальных роторных систем, задавшись отношен е —, гд А — коэффициент скольжения роторов, оценим реием аонансные частоты вращения взаимного возбужденна; задавшись отношением Й = О,бвз, найдем резонансные частоты вращения, которые могут появиться под воздействием гидродннамики подшипников. Эти за ач и задачи дают информацию лишь о наличии или отсутствии в проектируемой системе тех или иных резонансных явле й.
ду щая группа задач дает ответ о путях устранения нежелани . тельных внбрационных явлений. К ним относятся: — определение необходимой упругости опор ротора; — оценка влияния месторасположения опор ротора на резонансные колебания. Этот фактор весьма важен, он может быть оценен и использован в процессе проектирования двигателя. В процессе доводки изготовленного двигателя возможна перекоммежвальных; поповка расположения опор, введение дополнительн ных опор, — большое влияние на виброхарактернстики трех- и четырех- опорных роторов оказывает наличие и расположение шарнирных соединений компрессорной и турбинной частей ротора. Выбор рациональной конструкции в этом отношении решается также в процессе проектирования; — в процессе проектирования возможно улучшение вибродинамики ротора путем модификации конструкции отдельных его частей.
Оценка проводимых модификаций и различных их вариантов требует быстрых многократных расчетов, на основе к р озникают правильные и рациональные решения. отоРасчет и построение собственных форм колебаний роторов дает новую большую информацию к работоспособности конструкции н позволяет более правильно и наглядно решать многие важные вопросы, например: — формы колебаний показывают деформативность ротора на резонансных частотах вращения. По деформации ротора легко проследить работу его отдельных элементов конструкции, как-то: соединений, элементов крепления, радиальных и осевых уплотнений, концевых бандажных полок лопаток.
Изгиб вала пов рот и о его сечений в местах расположения подшипников показывают возможные перекосы в подшипниках, в элементах конструкций упруго-демпферных опор, что может явиться причиной нарушения нх правильной работы. Формы колебаний облегчают решение вопроса о месте расположения упруго-демпферной опоры.
Эффективность демпфнрующнх устройств окажется выше в той опоре, где радиальные перемещения будут больше. Эпюры изгибающих моментов и поперечных снл, сопутствующие построенной форме колебаний, дают оценку динамических напряжений и нагрузок в элементах конструкции ротора. Формы собственных колебаний представляют собой необходимую исходную информацию для дальнейшего построения в процессе проектирования предположительных амплитудно-частотных характеристик будущего двигателя. Приведенные примеры возможных для выполнения н необходимых задач показывают, что для дальнейшего улучшения качества и вибронадежности двигателей имеются большие резервы в процессе проектирования.
Но их реализация требует освоения совершенных методов расчета и перехода на новые автоматизированные методы проектирования конструкций. Вопроса для самоконтроля !. Определить зависимость прогибов ротора от его угловой скоростн, дать понятие о критических скоростях н потере устойчивости. 2.
Написать частотное уравнение длн одводнскоаого разора н показать зависимость его корней сг угловой скоростн в виде частотной диаграммы. 3. Описать виды прецесснй роторов н определить с помапгью частотной днаграммы резонансные угловые скорости в зависимости от видов возбуждения, а также роторные н керсторные частаты колебаний, нх свнзь с угловыми частотами. 4.
Составить расчетнувз схему ротора н описать мегод начальных параметров дла определевнн собственных частот колебаний ротора в виде прецессии. 5. Описать конструкцннз н метод расчега упруго-демпферных опор разлнчных видов. 6. Как планет аннзотропнн (аераввожесткость) опор ротора на его колебаннн? Показать возможность появления критических скорсстей в виде обратных прецесснй.
13» ГЛАВА 8 КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГТД 8,!. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О КАМЕРАХ СГОРАНИЯ Камера сгорания авиационного газотурбинного двигателя (ГТД) является сложным и ответственным узлом, от ст пени совершенства которого во многом зависят основные данны всего двигателя, его надежность и ресурс. Основное назначение камеры сгорания — преобразование хи мической энергии топлива в тепловую, в результате чего температура воздуха в камере сгорания возрастает от значения Т; (за компрессором) до Т; (на входе в турбину). Условно рабочий процесс в камере сгорания можно разделить на несколько элементарных процессов, основными из которых являются: смесеобразование, поджигание и горение топливо-воздушной смеси, стабилизация пламени, смешение продуктов сгорания со вторичным воздухом, охлаждение воздухом горячих стенок жаровой трубы. Камеры сгорания авиационных ГТД могут иметь различную форму проточной части и конструктивное выполнение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
