Расчетно-экспериментальная оценка эффективности демпфирующей вставки для снижения переменных напряжений в рабочих лопатках турбин

Авторы

Шорр Б. Ф.^*, Мельникова Г. В., Серебряков Н. Н.^**, Шадрин Д. В.^***, Бортников А. Д.^****

Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова, ЦИАМ, Авиамоторная ул., 2, Москва, 111116, Россия

*e-mail: shorr@ciam.ru
**e-mail: serebryakov@ciam.ru
***e-mail: shadrin@ciam.ru
****e-mail: adb@ciam.ru

Аннотация

Приведены результаты расчетно-экспериментального исследования эффективности конструкционного демпфирования резонансных колебаний лопаток турбины с помощью демпфирующих вставок коробчатых конструкций. Проанализирован отклик лопатки во временной области на заданное внешнее гармоническое возбуждение. Определен эффективный диапазон усилий прижатия демпфирующей вставки к нижней поверхности трактовой полки лопатки, при котором происходит наибольшее снижение переменных напряжений. Представлены результаты экспериментального исследования натурного рабочего колеса турбины на динамическом стенде. Эффективность действия демпфирующих вставок оценена путем сопоставления амплитуд резонансных переменных напряжений в лопатках при введении демпфирующих вставок различных масс под трактовые полки лопаток и без демпфирующих вставок.

Ключевые слова

рабочее колесо турбины, лопатка, демпфирующая вставка, масса демпфирующей вставки, жесткость демпфирующей вставки, эффективность демпфирующей вставки, снижение переменных напряжений в лопатке

Библиографический список

1. Высотский А.В., Алексеев Д.Н. Анализ эффективности демпфирования резонансных колебаний шестерни на основе динамической контактной задачи метода конечных элементов // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 1. С. 100-108.

2. Биргер И.А., Шорр Б.Ф. Динамика авиационных газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1981. – 232 с.

3. Шорр Б.Ф., Мельникова Г.В. Вынужденные колебания механической системы с демпфирующими элементами сухого и вязкого трения при переходе через резонанс // Рассеяние энергии при колебаниях механических систем: Материалы XII Республиканской научной конференции. – Киев: Наукова думка, 1982. С. 11-17.

4. Liu Y., Bo S., Xu Z. Improved hybrid frequency-time domain method for nonlinear analysis of frictionally damped blade systems // Proceedings of ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. Seoul, South Korea, June 13-17, 2016. Vol. 7A, 11 p.

5. Afzal M., Arteaga I.L., Kari L., Kharyton V. Investigation of damping potential of strip damper on a real turbine blade // Proceedings of ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. Seoul, South Korea, June 13-17, 2016. Paper No. GT2016-57230. Vol. 7A, 12 p.

6. Kaneko Y. Vibration response analysis of mistuned bladed disk with under-platform damper: effect of variation of contact condition on vibration characteristics // Proceedings of ASME Turbo Expo 2017: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. Charlotte, North Carolina, USA, June 26-30, 2017. Paper No. GT2017-63027. Vol. 7B, 10 p.

7. Botto D., Umer M., Gastaldi C., Gola M. An experimental investigation of the dynamic of a blade with two under-platform dampers // Proceedings of ASME Turbo Expo 2017: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. Charlotte, North Carolina, USA, June 26-30, 2017. Paper No. GT2017-64928, 12 p.

8. Серебряков Н.Н. Применение нелинейного GAP-элемента в решении задач конструкционного демпфирования лопаток турбомашин // Двигатель. 2011. № 6. С. 22-23.

Скачать статью