Вибрация

Вибрации лопаток в компрессорах и турбинах имеют много об¬щего, а вибрации осевых турбин представляли серьезную проблему еше до создания осевого компрессора. Исследование осевых турбин [29], послуживших прототипом для сегодняшних компрессоров, из¬вестно многим специалистам по диаграмме Кэмпбелла, о которой речь пойдет ниже. Чувствительность турбомашин, в особенности осевых, к вибрациям неудивительна, если учитывать такие их осо¬бенности, как применение длинных гибких лопаток (в частности, лопаток большого удлинения), большие газовые нагрузки, близость движущихся и неподвижных деталей и’малый уровень механическо¬го демпфирования.
Механическое демпфирование в технике часто играет решающую роль, и работоспособность многих потенциально неустойчивых конструкций может быть обеспечена с помощью очень малого демпфирования. Типичным примером этого являются статоры осе¬вых компрессоров. Вибрационные проблемы обычно возникают на высокоскоростных режимах роторов, и представляется, что причи¬ной этого является высокая нагрузка на замок рабочей лопатки, связанная с действием центробежной силы, которая обеспечивает плотный контакт с малым проскальзыванием и, в результате, — с малым демпфированием. С другой стороны, лопатки статора обычно не крепятся так жестко, и небольшие его движения приво¬дят к демпфированию вибраций. В случае объединения статоров осевого компрессора путем сварки в единый узел обычно возникали вибрационные проблемы статора. Поскольку вибрации лопаток статора осевых компрессоров или лопаток стационарных диффузо¬ров центробежных компрессоров возможны, но менее вероятны, чем вибрации ротора, будем рассматривать вибрации применитель¬но к лопаткам ротора.
Существует два различных типа таких вибраций — вынужден¬ные колебания и флаттер. Первый из них, причины и методы устранения которого были найдены раньше, возникает вследствие движения ротора через обычно стационарные возмущения потока, вызванные, например, следами или потенциальным полем преды¬дущего направляющего аппарата, следами некоторых расположен¬ных вверх по потоку конструктивных элементов, таких, как стойки, или входной неравномерностью. Эти колебания могут также воз¬никнуть в результате возбуждения, вызванного пересечением ло¬патками рабочего колеса срывных зон. Вынужденные колебания