一、離心力的影響

　　一般輪盤都處于高速旋轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，承受著輪盤自身的離心力和輪盤外緣葉片離心力的作用。離心力竭力使盤面保持原來(lái)不變形時(shí)的平面狀態(tài)，這相當(dāng)于增加了盤的剛性，因而旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的輪盤固有頻率要高，并且隨著轉(zhuǎn)速的升高而增大。

　　輪盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使輪盤剛性增強(qiáng)，因而固有頻率增加。旋轉(zhuǎn)時(shí)的固有頻率與靜止時(shí)的固有頻率，有下列關(guān)系：

　　式中，ωd 為旋轉(zhuǎn)時(shí)輪盤固有頻率，動(dòng)頻;ωs 為靜止時(shí)輪盤固有頻率，靜頻;B 為動(dòng)頻系數(shù)，與輪盤結(jié)構(gòu)參數(shù)和振型有關(guān)，動(dòng)頻系數(shù)一般在2-5之間變化;Ω 為輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。輪盤固有頻率隨轉(zhuǎn)速的變化如下圖所示。

　　二、溫度的影響

　　高壓壓氣機(jī)盤的工作溫度較高，盤面的溫差從前到后迅速增加，尤其是后幾級(jí)輪盤溫差可達(dá)100-200℃，此時(shí)溫度對(duì)輪盤振動(dòng)固有振動(dòng)頻率有一定影響，不應(yīng)忽略。通常輪盤的厚度較大，熱容量較大。另外，輪盤在高溫的燃?xì)獍鼑?，其徑向和軸向都有較大的溫度梯度，這使渦輪有較大的熱應(yīng)力。一般而言，高溫使輪盤材料的彈性模量減小，從而使輪盤的固有頻率下降。

　　因此可以說，輪盤在工作時(shí)處于高溫狀態(tài)，除了材料彈性模量影響振動(dòng)固有頻率外，不均勻加熱形成的溫度梯度也會(huì)在輪盤中產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。在啟動(dòng)過程中，輪盤外緣部分的溫度比中心部分的溫度高出幾百度。

　　輪盤外緣部分是壓應(yīng)力，中心部分是拉應(yīng)力，這導(dǎo)致振動(dòng)固有頻率顯著下降。假設(shè)輪盤的溫度沿半徑按冪函數(shù)變化，取三次冪，也就是

　　式中，△t0 為輪緣和中心的溫度差，那么頻率的溫度修正，由下式近似確定：

　　式中，ωt 為溫度修正后的輪盤固有頻率;ω0 為溫度修正前的輪盤固有頻率;α 為線膨脹系數(shù);R 為輪盤半徑;h 為輪盤厚度;Et,av 輪盤平均溫度時(shí)材料彈性模量;E0 為輪盤常溫時(shí)彈性模量。

　　溫度和旋轉(zhuǎn)同時(shí)作用時(shí)，對(duì)輪盤固有頻率有什么影響呢?如下圖所示，下圖為旋轉(zhuǎn)加熱輪盤的固有頻率曲線。

　　輪盤越薄，頻率下降越大。對(duì)于高溫和不均勻熱載荷，有時(shí)頻率下降可達(dá)到10%-25%。臨界轉(zhuǎn)速的改變正比于固有頻率的改變，非均勻受熱輪盤的臨界轉(zhuǎn)速也隨之下降。

　　在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并加速達(dá)到最大轉(zhuǎn)數(shù)和保持最大轉(zhuǎn)速的幾分鐘內(nèi)，產(chǎn)生特別大的溫度梯度，在某一瞬時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)短暫的瞬時(shí)頻率下降，并達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值。如果燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)后不經(jīng)過低轉(zhuǎn)速預(yù)熱，而馬上加速到最大轉(zhuǎn)速，這將更為嚴(yán)重，可能會(huì)造成輪盤臨界轉(zhuǎn)速的危險(xiǎn)情況。在這種情況下，葉片和輪盤外面部分溫度升高，而中心部分則慢得多，因?yàn)榇罅繜崃苛魅胼S和軸承，因而使得盤中心部分溫升出現(xiàn)滯后，下圖為增溫過程對(duì)盤共振狀態(tài)的影響。

　　輪緣和中心部分加熱速度的差別引起很大的溫差，結(jié)果導(dǎo)致臨界轉(zhuǎn)速顯著下降。如果輪盤的臨界轉(zhuǎn)速安全裕度較小，則在某些時(shí)候(例如圖中的a和b)盤的臨界轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相等而發(fā)生共振。這種情況，輪盤和葉片可能遭到損壞。為了消除這種可能共振的狀態(tài)，臨界轉(zhuǎn)速裕度應(yīng)取大一些(例如，取1.5-2)。

　　此外，如前面所述，輪盤扇形振動(dòng) (m≥2) 是動(dòng)力平衡的，甚至在大振幅下，他們也不會(huì)傳遞到機(jī)匣上去。我們不能從機(jī)匣上感受到這種振動(dòng)，借助于機(jī)匣上的傳感器，測(cè)量盤與傳感器之間的軸向間隙的辦法，也不能測(cè)量臨界轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)，因?yàn)榕R界轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)形式在靜止坐標(biāo)系中是駐波，傳感器與盤之間間隙保持為常數(shù)，這種間隙的改變也不能代表臨界轉(zhuǎn)速共振的振幅特性。為了測(cè)量輪盤的振動(dòng)，必須在輪盤上貼應(yīng)變片。

上一篇：環(huán)境污染治理，監(jiān)測(cè)先行!

下一篇：2022年鹽霧試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)方法概...