渦輪工作葉片的振動特性分析

本例以分析渦輪葉片的固有振動特性為主，忽略阻尼的作用，故為對無阻尼自由振動系統(tǒng)的分析研究。

渦輪工作葉片是燃?xì)廨啓C(jī)中重要的零部件之一，在高溫高壓下，承受離心力和氣動力，以及振動、腐蝕、氧化等作用，工作環(huán)境十分惡劣，因此葉片故障時有發(fā)生，約占燃?xì)廨啓C(jī)事故的40％以上 ，造成的損失也往往占燃?xì)廨啓C(jī)事故損失的一半左右。從這個意義上說，一臺燃?xì)廨啓C(jī)性能的好壞取決于葉片設(shè)計的合理與否。目前，通過加長葉片(增大流通面積)，和提高機(jī)組轉(zhuǎn)速(增大葉片承受能力)來滿足發(fā)電及各種動力裝置容量的急速擴(kuò)大，是可行且普遍的方法。這不僅導(dǎo)致葉片的工作應(yīng)力增大，葉片振動測量，更為重要的是，還會導(dǎo)致葉片在其工作轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)發(fā)生共振從而產(chǎn)生故障，高周疲勞的可靠性也因而降低。因此，對葉片的振動特性進(jìn)行分析研究，葉片振動測量系統(tǒng)價格，以確保其在發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不發(fā)生共振并提高其高周疲勞的可靠性是非常重要的。研究葉片固有振動特性以排除葉片故障，天津葉片振動測量，提高可靠性，一直是燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計、生產(chǎn)和使用中十分關(guān)注的問題。

當(dāng)葉片產(chǎn)生階共振時，振動應(yīng)力及激振力相對值之間的比較關(guān)系。左邊表示具有懸臂梁式的葉片，右邊表示具有兩端固持式的葉片（前者可視為工作葉片，后者可視為導(dǎo)向葉片）。其中（一）為葉根截面處的相對應(yīng)力，是指在相同的外激振力作用下，各種不同振型的葉片，其根部應(yīng)力對懸臂式階振型的葉片根部應(yīng)力的相對比值?？梢婋S振型階次的，葉片根部應(yīng)力值則相對減小。其中（二）為激振力的相對值，是指在葉片產(chǎn)生同樣的振動應(yīng)力時，高階振型所需要的激振力比階振型的要大的多。

提升航空發(fā)動機(jī)生產(chǎn)能力不是件易事。葉片安裝在盤片上，葉片振動，為讓這些盤盡可能輕，它們從一塊原材料經(jīng)銑削而成而不是一個葉片一個葉片安裝。這樣的盤片制作方法稱作整體葉盤。由于葉片本身又長又薄，同時制造它們會出現(xiàn)問題。它們在生產(chǎn)中會開始振動，就像一個音叉那樣，使接下來的工作變復(fù)雜。為了避免這個問題，制造商不會完整銑削每個葉片，而是單獨加工葉片的外刃到成品形狀然后轉(zhuǎn)到下一個。在這種制造工藝中，葉片上的張力使它們的幾何外形輕微扭曲。

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