葉盤是葉輪機械的核心部件之一。各類葉輪機械葉盤以航空發動機葉盤*為典型和複雜。在航空發動機的設計過程中為了提高推重比,**結構往往設計的很輕。特別是有限元對**的**設計及強度分析與**優化技術的不斷提高,使**有可能變得很薄。這不僅使**本身易於振動,而且因厚度越來越薄的**其剛度有時幾乎與葉片的剛度相近,從而使**振動對葉片的振動特性有較大影響,平且會產生葉盤的耦合振動。這種振動有時能和葉輪機中的非定常氣流相互作用,使得氣流中的能量誘發葉盤係統自激振動,從而導致大量葉片迅速破壞,或多個榫頭、榫槽出現裂紋。因此,為了設計出既輕且剛性合適又**可靠的**,十分有必要研究**的振動特性。
**的振動類型:
傘型振動:又稱節圓振動。這種振動形式對稱於盤的中心,沿**徑向盤麵不同直徑上,呈現質點不動的一個或數個節圓,節圓上質點的振幅等於零。
扇形振動:又稱節徑振動。**振動時,在盤麵上出現一條或數條沿徑向均勻分布的節線,這種節線稱為節徑,它們在盤麵上對稱分布。各個通過輪心沿盤圓均勻分布的節徑,將盤分成凹凸分布的若幹部分。
複合振動:傘形振動和扇形振動組合而成的振動為複合振動。這種振型所對應的固有頻率一般很高,其產生的振動應力也較小,通常情況下發動機不考慮其危險性。
影響**振動的原因:
葉片對**振動固有頻率的影響
實際的**都裝有葉片,由於**的厚度越來越薄,致使盤與葉片的剛性相近,這樣葉片勢必會對**的振動產生一定影響。並可能出現葉盤耦合振動,其振動特性主要是盤片耦合振動問題。與**振動相同,耦合振動也有兩種基本振動形式,即節圓振動和節徑振動。高階振動是這兩種基本振動的複合。
轉速對**振動固有頻率的影響。
一般**都處於高速旋轉的工作狀態,承受著**自身的離心力和**外緣葉片離心力的作用。離心力竭力使盤麵保持原來不變形時的平麵形狀,這相當於增加了盤的剛性,因而旋轉狀態下的**振動固有頻率要高,並且隨著轉速的增大而升高。
溫度對**振動固有頻率的影響
高壓壓氣機盤的工作溫度較高,盤麵的溫差從前到後呈迅速遞增之勢,尤其是後幾級盤上溫差可達100—200°C,此時溫度對**振動固有振動頻率有一定影響,不應忽略。通常渦**的厚度較大,熱容量較大。另外渦**在高溫的燃氣包圍中,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力。一般而言高溫使**材料的彈性模量減小,從而使**的固有振動頻率下降。