第二章：叶片振动20110917.ppt

2-5 叶片弯曲振动自振频率修正因素 三、离心力对叶片自振频率的影响 不计离心力影响的自振频率称为静频率。 计及离心力影响的自振频率称为动频率，用fd表示 当叶片振动偏离中间位置时，作用在叶片上的力，不仅有叶片本身的弹性力、而且还有离心力。由离心力产生的附加弯矩与叶片弹性力共同促使叶片返回中间位置。 动频率计算式为： 式中 f—经过修正的静频率； ns—转子每秒转速； B—动频系数。 离心力的存在，相当于增加了叶片的刚性，因此使叶片自振频率增加。 随着转速的升高，离心力也增大，动频率也就愈高。因此叶片的动频率是与转速有关的。 2-5 叶片弯曲振动自振频率修正因素 对于A0型振动动频系数可用下列经验公式计算: 式中 β为振动平面和叶轮平面之间的夹角。 对于自振频率较高的短叶片以及高阶次的振动，由于叶片振动变形小，离心力对频率的影响较小。 三、离心力对叶片自振频率的影响 2-5 叶片弯曲振动自振频率修正因素 一阶轴向振动 一阶切向振动 一阶扭转振动 二阶轴向振动 小结 2-5 叶片弯曲振动自振频率修正因素 小结 2-5 叶片弯曲振动自振频率修正因素 叶片振动Campbell图 小结 2-5 叶片弯曲振动自振频率修正因素 小结 叶片模型及各横截面型线 2-5 叶片弯曲振动自振频率修正因素 小结 国家863项目：基于边界元法的剪切系数及剪切中心计算 第二章 叶片振动 振动的基本概念 引起叶片振动的激振力 叶片振动型式 等截面叶片自振频率计算 叶片弯曲振动自振频率修正因素 叶片动应力 叶片振动安全性校核 2-6 叶片动应力 叶片的断裂事故大多数是由于叶片振功所致，这是因为叶片工作时受到气流激振力作用产生受迫振动，以致产生相当大的动应力，使叶片疲劳损坏。 一、单个叶片的动应力 取作用在叶片的交变激振力为 式中 ω——转子旋转角速度； K——激振力阶次； PK——第K阶激振力幅值。 2-6 叶片动应力 动弯曲应力幅值σdk与静弯曲应力σbd之间的关系式为 式中 DK为动应力系数。 动应力系数DK以及单个叶片受迫振动的动应力计算公式分别为： 气流激振力所形成的叶片第 n阶振动的动应力是 实际上，叶片振动只是在共振时和接近共振时才是危险的。因此在计算σdk时，只要考虑和自振频率相等或者是接近的某几个激振力，算出这几个激振力频率时的σdk值，叠加后就是叶片某一阶振动下的动应力。 2-6 叶片动应力 二、影响动应力的几个因素和它们的计算方法 1. 成组系数μK的影响和计算 成组系数表示叶片成组后，组内叶片的动应力减小到单个叶片动应力的μK倍， μK愈小则叶片动应力愈小。 2. 激振因子SK的影响和选取 激振因子表示叶片所处气流场的不均匀性，即表示气流激振力的大小。因此直接影响到动应力的数值。 在部分进汽情况下，激振因子SK比较容易确定，因为激振力沿圆周分布规律，可以用间断的矩形分布表示。 2-6 叶片动应力 3. Hn值的影响和计算 Hn值表征了振动阶次对动应力的影响，总的说来低阶振动的Hn值大，因而其动应力也大。 Hn不但和相对振型μ（ζ）有关，而且和惯性矩沿叶高的变化情况。 二、影响动应力的几个因素和它们的计算方法 第二章 叶片振动 振动的基本概念 引起叶片振动的激振力 叶片振动型式 等截面叶片自振频率计算 叶片叶片弯曲振动自振频率修正因素 叶片动应力 振动安全性校核 2-7 叶片振动安全性校核 透平叶片按其振动特性可分为:不调频叶片和调频叶片两大类。 不调频叶片是指叶片工作时允许其自振频率和某种激振力频率相等而处于共振状态。校核这类叶片振动安全性时，主要考虑共振时的动应力问题，而频率特性是次要的。 调频叶片是指需要调开叶片自振频率和激振力频率，使其运行时避免发生共振。此时，叶片的频率特性和相应的动应力水平对于校核叶片振动安全性都具有同样的重要性，而且两者之间是紧密联系的。 一、叶片原有校核准则 原有校核准则基本上是调频叶片校核准则，其中提高叶片振动安全性的主要措旋是 1) 调整叶片自振频率和激振力频率，避免叶片产生共振； 2) 降低气流力在叶片截面中产生的静弯曲应力，以减小动应力。 2-7 叶片振动安全性校核 1. 调整叶片自振频率和激振力频率，避免叶片共振 避免共振就要调整叶片自振频率和激振力频率使得它们不相等，并避开一定的范围。 对于低频激振力 对于高频激振力 为了保证叶片安全可靠的工作，考虑到下述几个原因叶片动频率和激振力频率还必须避开一定的频率范围。 第一、在共振点附近的振幅仍然很大； 第二、叶轮上所有叶片由于制造和装配误差，他们的自振频率不可能完全相