Вибрационные характеристики рабочих лопаток

Если рабочую лопатку, зажатую в корне, изогнуть, а затем отпустить, то она будет совершать свободные колебания в общем случае сложного характера (негармонические). Но существуют некоторые начальные формы изгиба, которые обеспечивают строго гармонические колебания с определенной частотой и формой изгиба. Такие формы изгиба называют главными, а соответствующие им частоты – собственными частотами.

Совокупность главной формы и собственной частоты лопатки называется ее тоном колебаний.

Собственные частоты и главные формы колебаний рабочих лопаток (или пакетов) являются их вибрационными характеристиками и не зависят от того, колеблется система под действием возмущающих сил или нет.

(На практике для определения собственных частот рабочих лопаток используют т.н. резонансный метод.)

Любая рабочая лопатка имеет бесконечное множество тонов колебаний, но практический интерес представляют только те, которые могут вызвать поломки (разрушение). Обычно это три первых тона колебаний.

Наименьшая частота собственных колебаний лопаток называется частотой первого тона колебаний (рис. а)

а б в

Рис. Первые три главные формы тангенциальных колебаний единичной рабочей лопатки (относительно короткой, незакрученной). (Аксиальные колебания для таких лопаток считают не опасными, т.к. частота их очень велика.)

б – колебания 2-го тона;

в - колебания 3-го тона;

С увеличением длинны рабочей лопатки и податливости ее в осевом направлении аксиальные тона колебаний становятся значительными и их необходимо учитывать.

Знание собственных частот колебаний лопаток необходимо в первую очередь для отстройки лопаток от резонанса (от совпадения с f возмущающих сил); для расчета переменных напряжений при действии возмущающих сил.