Диссертация (785882), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Анализируя экспериментальные данные для других значений закрутки потока, можно сказать, что изменения прямого коэффициента демпфирования в конфигурациях SSB-3 и SSB-4 имеют нелинейный характер.Расчётные значения коэффициентов демпфирования, приведённыена рис. 6.40, представляют собой лишь аэродинамические составляющиедемпфирования.
Теоретический аэродинамический прямой коэффициент демпфирования заметно мал по сравнению с экспериментальным3316.4. Динамические коэффициенты узлов с ЩУполным коэффициентом . Сравнивая между собой теоретические иэкспериментальные результаты, можно провести оценку механическойсоставляющей демпфирования.Дополнительные экспериментальные результаты по динамическимкоэффициентам уплотнений SSB-3 и SSB-4 могут быть найдены в [239].6.4.2.
Щёточное уплотнение с тремя пакетамиВ данном разделе приведены экспериментальные и расчётные значения локальных коэффициентов жёсткости для конфигурации BBB-1,состоящей из трёх щёточных уплотнений типа B-1.Экспериментальные значения прямых и перекрёстных коэффициентов жёсткости при невращающемся роторе показаны для конфигураций SSS-1 и BBB-1 на рис. 6.41. Для каждого осреднённого значениятакже нанесен его разброс, показывающий влияние эксцентриситета вала.
Перекрёстный коэффициент жёсткости представлен в зависимостиот силы закрутки потока на входе в уплотнение.В отличие от лабиринтного уплотнения SSS-1, конфигурация щёточных уплотнений BBB-1 имеет положительный локальный прямойкоэффициент жёсткости. Сравнивая значения локальной перекрёстнойжёсткости двух уплотнений, можно сказать, что щёточное уплотнениеимеет улучшенную характеристику для большинства рабочих условий,т.
к. для одинаковых значений давления подачи и начальной закрутки потока щёточное уплотнение имеет меньшую силу входной закруткивследствие меньшего расхода.Экспериментальные данные для конфигурации BBB-1 при нулевойскорости вращения вала приведены в табличной форме в работе [299].На рис. 6.42 показан эффект скорости вращения вала на экспериментальные значения локальных коэффициентов жёсткости для трёхзначений начальной закрутки газа (48, 220 и 308 м/с соответственно)при давлении на входе 0 = 0.4 МПа.Прямой коэффициент жёсткости практически не зависит от скорости вращения при высокой начальной закрутке.
Для низкой начальнойзакрутки значение прямого коэффициента жёсткости удваивается при3326.4. Динамические коэффициенты узлов с ЩУРис. 6.41. Экспериментальные локальные коэффициенты жёсткостидля уплотнений BBB-1 и SSS-1 при нулевой скорости вращения валаРис. 6.42. Влияние скорости вращения вала на экспериментальные локальные коэффициенты жёсткости для BBB-1увеличении скорости вращения с 1500 об/мин до 12 000 об/мин. Перекрёстная жёсткость уменьшается с увеличением скорости вращения длятрёх случаев закрутки.
Максимальный разброс в значениях локальныхкоэффициентов жёсткости наблюдается при высокой начальной закрутке и высокой скорости вращения вала.На рис. 6.43 представлено сравнение экспериментальных и расчётных значений для локальных коэффициентов жёсткости для уплотнения BBB-1.В качестве экспериментальных данных на рис. 6.43 показаны осреднённые значения вместе с доверительными интервалами, демонстри-3336.4. Динамические коэффициенты узлов с ЩУРис. 6.43.
Расчётные и экспериментальные локальные коэффициентыжёсткости для уплотнения BBB-1рующими влияние эксцентриситета вала на локальные коэффициентыжёсткости. Рабочие точки с высокими значениями начальной закрутки при средних и высоких значениях давления подачи приводят к наибольшему разбросу в экспериментальных данных.
Абсолютные значения разброса для прямого и перекрёстного коэффициента жёсткостисопоставимы между собой. Осреднённые значения перекрёстной жёсткости заметно превышают значения прямой жёсткости, поэтому относительная неопределённость в случае перекрёстной жёсткости более низкая и с более согласованными значениями.Зависимость коэффициентов жёсткости от эксцентриситета вала вконфигурации BBB-1 может быть объяснена эффектом опускания щёточных пакетов. Не считая концентричного случая, значения эксцентриситета вала варьировались в диапазоне от 0.100 мм до 0.205 мм. Величина свободного радиального зазора под щёточным пакетом в окружном направлении зависит как от эксцентричного положения вала, так иот характеристики опускания щётки. Формирование радиальной силы,из которой определяется прямой коэффициент жёсткости, происходитв областях высоких относительных эксцентриситетов /ℎ , т.
е. междуповерхностью вала и кончиками волокон. Поэтому зависимость прямого коэффициента жёсткости от эксцентриситета вала выражена болееярко по сравнению с перекрёстным коэффициентом жёсткости. Экспериментальные исследования также показали, что измерения при малом3346.4. Динамические коэффициенты узлов с ЩУэксцентриситете вала 0.055 мм могут значительно увеличить разбросданных по жёсткости от осреднённого значения вследствие более высокой чувствительности метода проведения эксперимента от рабочих параметров и конфигурации тестируемого узла.Расчётные результаты, показанные на рис.
6.43, следуют общей тенденции изменения экспериментальных значений локальных коэффициентов жёсткости. При выполнении расчётов значения параметров иℎ в модели задаются для последнего щёточного уплотнения 3 с использованием полученных ранее полуэмпирических функций в зависимостиот локального перепада давления в осевом направлении. Перепады давления в щёточных уплотнениях 1 и 2 имеют для большинства рабочихточек значения меньше 0.1 МПа.
Поэтому аналогичный подход для выбора и ℎ в этом случае не может быть использован. Окончательныезначения этих параметров для уплотнений 1 и 2 определяются с использованием процедуры вторичной калибровки по локальному перепадудавления.1,2Начальные оценки 1,2 и ℎ приводят к удовлетворительным результатам для малых значений давления на входе в уплотнение. Высокие значения давления на входе могут привести к значительным изменениям в состоянии отдельных пакетов многокаскадного щёточногоуплотнения. Это приводит к усложнению процедуры калибровки модели конфигурации BBB-1 из-за неопределённости в значениях парамет1,2ров 1,2 и ℎ .В табл. 6.7 приведено детальное сравнение экспериментальных ирасчётных данных для двух случаев малых и высоких значений давления на входе (0 ) и начальной закрутки потока (0 ).
Первые две колонки представляют отклонение результатов расчётов от осреднённыхэкспериментальных значений, показанных на рис. 6.43. Затем следуетсравнение для одного значения эксцентриситета вала, для которого отдельно представлены данные для камер 1 и 2, а также суммарное значение.
Приведённое значение эксцентриситета соответствует положениювала, использованному в расчётной модели.Относительно суммарных локальных коэффициентов можно отметить, что расчётная перекрёстная жёсткость завышена в двух случа3356.5. Эффект сегментирования щёточного пакетаТаблица 6.7. Отклонения между экспериментальными и расчётнымиданными для уплотнения BBB-1Вариант:Малые 0 и 0Высокие 0 и 0Осреднённые , = 0.104 ммК. 1К. 2 , = 0.104 ммСуммаК. 1К. 2Сумма0.220.12−0.390.450.070.16−0.110.05−0.200.20−0.54−10.54−0.070.15−0.140.08ях, тогда как расчётная прямая жёсткость завышена для случая малых(0 , 0 ) и занижена для случая высоких (0 , 0 ).
Отличия для всех суммарных коэффициентов не превышают 22%.Как и ожидалось, лучшее согласование между расчётными и экспериментальными значениями наблюдается при сравнении не с осреднёнными значениями, а для случая постоянного эксцентриситета ( =0.104 мм). Однако при этом сравнение расчётных значений в отдельныхкамерах обнаруживает более значительные расхождения с экспериментальными данными. В случае высокой начальной закрутки экспериментальное значение прямого коэффициента жёсткости во второй камерепревосходит расчётное значение в 10 раз.
Тем не менее, комбинированный эффект от двух камер приводит к удовлетворительному согласованию между суммарными экспериментальными и расчётными значениями. Расчётные значения перекрёстного коэффициента жёсткости вотдельных камерах демонстрируют уровень расхождения с экспериментом, сходный с уровнем расхождения суммарных коэффициентов.6.5. Эффект сегментирования щёточного пакета нарасход и динамические коэффициентыВ данном разделе представлен анализ экспериментальных и теоретических характеристик щёточно-лабиринтного уплотнения SSB-3 ссегментированным щёточным пакетом.Как и лабиринтные уплотнения, щёточные уплотнения могут изготавливаться либо целыми кольцами, либо сегментами.
Сегментирование уплотнений требуется, как правило, для сборки определённых ти-3366.5. Эффект сегментирования щёточного пакетапов турбомашин. Круговое уплотнение может быть разделено на дваили более одинаковых сегмента. В то время, когда считается, что сегментирование лабиринтных уплотнений не оказывает заметного влияния на характеристики узла, разделение щёточных уплотнений можетпривести к потере части волокон в пакете и, поэтому, к изменению ихповедения.Процесс сегментирования и обработка окончаний сегментов могутбыть выполнены таким образом, чтобы уменьшить эффект от сегментирования. Одним из таких способом является выполнение сегментирования вдоль угла наклона волокон (см.
[177] и рис. 13 в [212]). Однако вреальных приложениях также используется простая процедура сегментирования щёточных уплотнений вдоль радиального направления.Сегментирование щёточного уплотнения B-3 было выполнено с помощью электроэрозионной обработки. Круговой щёточный пакет былразрезан на две части по радиусу, а не вдоль волокон. Такая процедураприводит к треугольным пустотам в щёточном пакете на месте разреза.Результат показан на рис. 6.44.Схемы различной ориентации сегментированного щёточного уплотнения в конфигурации SSB-3 S показаны на рис. 6.45. Ниже при анализенекоторых результатов проводится различие между двумя вариантамиориентации плоскости разреза и вектора эксцентриситета вала: 1) в горизонтальной ориентации (SH) вектор эксцентриситета вала лежит вплоскости разреза (конфигурация SSB-3 SH), 2) в вертикальной ориентации (SV) вектор эксцентриситета вала перпендикулярен плоскостиразреза (конфигурация SSB-3 SV).Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
