Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1090

Ðèñóíîê 14.5.6_5 - Ôîðìû ïðîãèáîâ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À ïðè âîçáóæäåíèè êîëåáàíèé ðîòîðîì âûñîêîãî

äàâëåíèÿ

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1091

èìåþùèå ïîâûøåííûå ïåðåìåùåíèÿ ïî êàêîé-

ëèáî ôîðìå êîëåáàíèé äîëæíû áàëàíñèðîâàòüñÿ

ñ ïîâûøåííîé òî÷íîñòüþ. Â îïîðàõ ðîòîðîâ, â êî-

òîðûõ ðåàëèçóþòñÿ áîëüøèå îòíîñèòåëüíûå ïåðå-

ìåùåíèÿ ðîòîðà è êîðïóñà, öåëåñîîáðàçíî óñòàíî-

âèòü äåìïôåðû êîëåáàíèé. Åñòåñòâåííî, êàæäûé

èç óñòàíîâëåííûõ äåìïôåðîâ áóäåò ðàáîòàòü ñ ðàç-

ëè÷íîé ýôôåêòèâíîñòüþ íà ðàçëè÷íûõ ñîáñòâåí-

íûõ ÷àñòîòàõ - ýòî çàâèñèò îò ðåàëèçàöèè âçàèì-

íûõ ïåðåìåùåíèé ðîòîðà è êîðïóñà íà ðàçëè÷íûõ

ôîðìàõ êîëåáàíèé.

Â öåëîì, êîëè÷åñòâî äåìïôåðîâ è èõ ðàñïî-

ëîæåíèå äîëæíû îáåñïå÷èâàòü òðåáóåìîå äåìï-

ôèðîâàíèå âñåõ ðåçîíàíñíûõ ðåæèìîâ â ðàáî÷åì

äèàïàçîíå. Ï

ðîâåðêà ÷óâñòâèòåëüíîñòè êîëåáà-

òåëüíîé ñèñòåìû äâèãàòåëÿ ê íåóðàâíîâåøåííî-

ñòè ðîòîðîâ, à òàêæå ýôôåêòèâíîñòü äåìïôèðî-

âàíèÿ ðåçîíàíñíûõ ðåæèìîâ è ïðàâèëüíîñòü

âûáîðà ïàðàìåòðîâ è ðàçìåùåíèÿ äåìïôåðîâ,

îöåíèâàåòñÿ ðàñ÷åòàìè âûíóæäåííûõ êîëåáàíèé

äâèãàòåëÿ (ñì. Ðèñ. 14.5.6_6). Â ñèëó ìíîãîîáðà-

çèÿ âîçìîæíûõ ðàñïðåäåëåíèé íåóðàâíîâåøåííî-

ñòè ðîòîðîâ ïîäîáíûå ðàñ÷åòû íîñÿò ìíîãîâàðè-

àíòíûé õàðàêòåð.

Ðèñóíîê 14.5.6_6 - Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàê-

òåðèñòèêà äâèãàòåëÿ

1 – âèáðàöèÿ íà ïåðåäíåé ïîäâåñ-

êå; 2 – âèáðàöèÿ íà çàäíåé ïîä-

âåñêå

14.5.7 - Äåìïôèðîâàíèå êîëåáàíèé

ðîòîðîâ

14.5.7.1 - Êîíñòðóêöèÿ è ïðèíöèï

äåéñòâèÿ äåìïôåðîâ êîëåáàíèé ðî-

òîðîâ

Çíà÷èòåëüíàÿ äîëÿ âèáðàöèîííûõ äåôåêòîâ

ìîæåò áûòü óñòðàíåíà ïóòåì íàäëåæàùåãî äåìï-

ôèðîâàíèÿ êîëåáàíèé ðîòîðîâ äâèãàòåëÿ. Îáû÷íî

äåìïôèðóþùèå óñòðîéñòâà ðàçìåùàþòñÿ â îïîðàõ

ðîòîðîâ, òàê êàê èìåííî çäåñü ðåàëèçóåòñÿ ñâÿçü

âðàùàþùåãîñÿ ðîòîðà ñ êîðïóñîì.

Äåìïôåðíûå îïîðû äëÿ ðîòîðîâ òóðáîìàøèí

âïåðâûå áûëè ïðèìåíåíû â êîíöå XIX ñòîëåòèÿ

[14.8.23]. Âêëàäûø ðàäèàëüíîãî ïîäøèïíèêà

ñêîëüæåíèÿ (ñì. Ðèñ. 14.5.7.1_1) ïîìåùàëñÿ âíóò-

ðè íåñêîëüêèõ ñòàëüíûõ ñòàêàíîâ 1, 2 è 3, âñòàâ-

ëåííûõ îäèí â äðóãîé ñ íåáîëüøèì (0,1...0,15 ìì)

çàçîðîì. Âî âðåìÿ êîëåáàíèé ðîòîðà ñòàêàíû ñî-

âåðøàþò êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ äðóã îòíîñè-

òåëüíî äðóãà. Ïðè ýòîì ìàñëî ïî ïóòè â ïîäøèï-

íèê òî âñàñûâàåòñÿ â çàçîðû ìåæäó ñòàêàíàìè, òî

âûòåñíÿåòñÿ èç íèõ. Â ñèëó ìàëîé âåëè÷èíû çàçî-

ðà ìåæäó ñòàêàíàìè íåáîëüøèå ïîïåðå÷íûå ïåðå-

ìåùåíèÿ ñòàêàíîâ ïðèâîäÿò ê ïðîäîëüíûì è îê-

ðóæíûì ïåðåìåùåíèÿì ìàñëà â çàçîðå ñ áîëüøèìè

ñêîðîñòÿìè. Âîçíèêàþùèå ïðè ýòîì âÿçêèå ñèëû

òðåíèÿ äåìïôèðóþò êîëåáàíèÿ.

Â òàêîé îïîðå ïîäøèïíèê íå öåíòðèðóåòñÿ

â çàçîðå ìåæäó ñòàêàíàìè è òîëùèíà ìàñëÿíîãî

ñëîÿ â çàçîðå ïî îêðóæíîñòè ñòàêàíà ïîëó÷àåòñÿ

íåðàâíîìåðíîé. Ïî ýòîé ïðè÷èíå ñèëà âÿçêîãî òðå-

íèÿ, ñîçäàþùàÿ ñîïðîòèâëåíèå äâèæåíèþ ñòàêà-

Ðèñóíîê 14.5.7.1_1

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1092

íà, îêàçûâàåòñÿ çàâèñÿùåé îò åãî ìãíîâåííîãî ïî-

ëîæåíèÿ è íàïðàâëåíèÿ äâèæåíèÿ. Ýòî ïðèâîäèò

ê íåëèíåéíîñòè è àíèçîòðîïèè õàðàêòåðèñòèê äåì-

ïôåðà, ñîçäàåò òðóäíîñòè äëÿ åãî àíàëèçà è îòëàä-

êè.

Îòñóòñòâèå öåíòðèðîâàíèÿ ïîäøèïíèêà ìîæåò

ïðèâîäèòü ê òîìó, ÷òî ñëîé ìàñëà ìåæäó ñòàêàíàìè

â íåêîòîðîì ìåñòå ìîæåò áûòü ñîâñåì âûäàâëåí

íàãðóçêîé, è ñòàêàíû íà÷íóò òåðåòüñÿ äðóã î äðóãà,

ò.å. ðåàëèçóåòñÿ ðåæèì ñóõîãî òðåíèÿ. Êîýôôèöè-

åíò òðåíèÿ â ýòîì ñëó÷àå îïðåäåëÿåòñÿ êàê äëÿ ïëà-

ñòèí, ñìî÷åííûõ â ìàñëå.

Àíàëîãè÷íûé ïðèíöèï ðàáîòû èìååò äåìïôåð

(ñì. Ðèñ. 14.5.7.1_2), â êîòîðîì ìåæäó ïîäøèïíè-

êîì 1 è êîðïóñîì 2 óñòàíîâëåí ñ íåêîòîðûì çàçî-

ðîì ïàêåò èç ñòàëüíûõ ëåíò 3. Îò ïîâîðîòà ïàêåò

ôèêñèðóåòñÿ øòèôòîì 4. Õàðàêòåðèñòèêè òàêîé îïî-

ðû ñèëüíî çàâèñÿò îò ìíîæåñòâà ôàêòîðîâ

. Â ÷àñò-

íîñòè, ìåñòíûå íåðîâíîñòè ïëàñòèí âûçûâàþò çíà-

÷èòåëüíûé ðàçáðîñ ñîïðîòèâëåíèÿ äåìïôåðà.

Äëÿ ýôôåêòèâíîãî ïîäàâëåíèÿ êîëåáàíèé íå-

îáõîäèìî, ÷òîáû êîýôôèöèåíò ñîïðîòèâëåíèÿ äåì-

ïôåðà èìåë âïîëíå îïðåäåëåííîå çíà÷åíèå, ñîîòâåò-

ñòâóþùåå ïàðàìåòðàì êîëåáàòåëüíîé ñèñòåìû.

Âïåðâûå äëÿ òóðáîìàøèíû äåìïôåðû ñ çàðàíåå èç-

âåñòíîé ñèëîé òðåíèÿ áûëè ðàçðàáîòàíû àêàäåìè-

êîì Ï.Ë.Êàïèöåé â 1938 ãîäó

(ñì. Ðèñ. 14.5.7.1_3).

Îïîðà ñîñòîèò èç ïîâòîðÿþùåãî êîëåáàíèÿ ðîòîðà

ïîäøèïíèêà 4 è ñâÿçàííîãî ñ íèì âèáðàòîðà 1,

ïðåäñòàâëÿþùåãî ñîáîé öèëèíäð, óêðåïëåííûé íà

óïðóãîì ýëåìåíòå 3 è îòäåëåííûé òîíêèì ñëîåì

ìàñëà òîëùèíîé

δδ

îò íåïîäâèæíîãî ñòàòîðà 2.

Ïðè êîëåáàíèÿõ ðîòîðà âîçíèêàþò ïðîïîðöè-

îíàëüíûå ïåðåìåùåíèÿì ïîäøèïíèêà ñèëû óïðó-

ãîñòè, ïðîïîðöèîíàëüíûå ñêîðîñòè êîëåáàíèé

ñèëû ãèäðîäèíàìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ âñàñû-

âàíèþ è âûäàâëèâàíèþ ìàñëà èç äåìïôåðíîãî çà-

çîðà è ïðîïîðöèîíàëüíûå óñêîðåíèþ âèáðàòîðà

ñèëû èíåðöèè.

Óïðóãèé ýëåìåíò (ðåññîðà) âûïîëíåí â âèäå

âòóëêè ñ îñåâûìè ïðîðåçÿìè è íàïîìèíàåò áåëè-

÷üå êîëåñî. Êîýôôèöèåíò óïðóãîñòè (æåñòêîñòü)

ïðè ïîïåðå÷íûõ ïåðåìåùåíèÿõ ( îïðåäåëÿåòñÿ ñî-

îòíîøåíèåì [14.8.23]

, (14.5.7.1-1)

ãäå P - íàãðóçêà íà óïðóãèé ýëåìåíò;

ζ ζ

- ïîïåðå÷íîå ïåðåìåùåíèå âèáðàòîðà;

n - êîëè÷åñòâî áàëî÷åê;

E - ìîäóëü óïðóãîñòè ìàòåðèàëà ðåññîðû;

b è h - ðàçìåðû ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ áàëî÷åê;

l - äëèíà áàëî÷åê.

Ôîðìóëà (14.5.7.1-1) ïðàâèëüíî îòðàæàåò æå-

ñòêîñòü ðåññîðû äëÿ l = 30b ïðè b

≈≈

≈

h. Â ðåàëüíûõ

êîíñòðóêöèÿõ æåñòêîñòü ðåññîðû íåñêîëüêî íèæå

ðàñ÷åòíîé âñëåäñòâèå íå àáñîëþòíî æåñòêîé çàäåë-

êè ïî êîíöàì áàëî÷åê. Ïðè l = 20b æåñòêîñòü íèæå

ðàñ÷åòíîé âåëè÷èíû íà 10...15%, ïðè l = 12b - ïðè-

áëèçèòåëüíî íà 40%.

Ïðè ñáîðêå äåìïôåðà âèáðàòîð ñëåäóåò óñòà-

íàâëèâàòü â äåìïôåðíîì çàçîðå íåñêîëüêî âûøå

îñè ñòàòîðà òàê, ÷òîáû ïðè ñòàòè÷åñêèõ ïðîãèáàõ

ïîä äåéñòâèåì âåñà ðîòîðà çàçîð ïîëó÷àëñÿ ðàâíî-

ìåðíûì ïî îêðóæíîñòè. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè îïî-

ðû âàæíî ñäåëàòü äåìïôåðíûé çàçîð äîñòóïíûì

äëÿ íàäåæíîãî ìîíòàæíîãî êîíòðîëÿ.

Ñîâðåìåííûå êîíñòðóêöèè óïðóãî-äåìïôåð-

íîé îïîðû Ï.Ë.Êàïèöû ïî ñðàâíåíèþ ñ äåìïôåðà-

ìè äðóãèõ òèïîâ ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå óäîáíûìè äëÿ

ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ â òóðáîñòðîåíèè è øè-

ðîêî èñïîëüçóþòñÿ â îòå÷åñòâåííûõ è çàðóáåæíûõ

ÃÒÄ. Ãëàâíîå èõ äîñòîèíñòâî - îòíîñèòåëüíàÿ ïðî-

ñòîòà ðàñ÷åòíîãî àíàëèçà è âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ

òðåáóåìûõ ïî óñëîâèÿì êîëåáàíèé õàðàêòåðèñòèê

óïðóãîñòè è äåìïôèðîâàíèÿ. Í

à Ðèñ. 14.5.7.1_4

ïîêàçàíû âàðèàíòû îïîð, ïðèìåíÿåìûå íà äâèãà-

òåëÿõ Ä-30, Ä-30ÊÓ(ÊÏ), ÏÑ-90À, ÏÑ-90ÃÏ-1(2,3).

Âûáîð íåîáõîäèìîé âåëè÷èíû æåñòêîñòè óï-

ðóãîãî ýëåìåíòà è êîýôôèöèåíòà äåìïôèðîâàíèÿ

óïðóãî-äåìïôåðíûõ îïîð ðîòîðîâ âûïîëíÿåòñÿ íà

îñíîâå àíàëèçà êîëåáàíèé ðîòîðîâ è ñâÿçàííûõ

ñèñòåì «ðîòîð-êîðïóñ» äâèãàòåëÿ. Îïðåäåëÿåòñÿ

êàê íåîáõîäèìîñòü îòñòðîéêè íåæåëàòåëüíûõ ðå-

Ðèñóíîê 14.5.7.1_2

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1093

Ðèñóíîê. 14.5.7.1_3 - Äåìïôåð Ï.Ë.Êàïèöû

Ðèñóíîê 14.5.7.1_4 - Âàðèàíòû êîíñòðóêöèè óïðóãî-äåìïôåðíûõ îïîð ðîòîðîâ

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1094

çîíàíñíûõ ðåæèìîâ, òàê è âîçìîæíîñòü äåìïôè-

ðîâàíèÿ êîëåáàíèé. Îïðåäåëÿåòñÿ îïòèìàëüíîå

ðà

çìåùåíèå äåìïôåðîâ â ñèëîâîé ñõåìå äâèãàòåëÿ.

Ïðè ýòîì ïðèíèìàåòñÿ âî âíèìàíèå, ÷òî ðàáîòà äåì-

ïôåðà áóäåò ýôôåêòèâíîé, åñëè íà ïîäëåæàùåì äåì-

ïôèðîâàíèþ ðåçîíàíñíîì ðå

æèìå â äåìïôåðå ðåà-

ëèçóþòñÿ áëèçêèå ê ìàêñèìàëüíûì îòíîñèòåëüíûå

ïåðåìåùåíèÿ ðîòîðà è êîðïóñà ïî ñîîòâåòñòâóþ-

ùåé ýòîìó ðåæèìó ôîðìå êîëåáàíèé.

14.5.7.2 - Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ äåìï-

ôèðîâàíèÿ

Ïðè êîëåáàíèÿõ âèáðàòîðà ìàñëî ïî öèëèíä-

ðè÷åñêîìó äåìïôåðíîìó çàçîðó òå÷åò â äâóõ íàïðàâ-

ëåíèÿõ - âäîëü îáðàçóþùåé öèëèíäðà, ò.å.

â îñåâîì

íàïðàâëåíèè (âäîëü îñè äâèãàòåëÿ), è â îêðóæíîì

íàïðàâëåíèè, ò.å. ïî îêðóæíîñòè â ïëîñêîñòè, ïåð-

ïåíäèêóëÿðíîé ïðîäîëüíîé îñè äâèãàòåëÿ. Åñëè

îñåâûå ðàçìåðû äåìïôåðà ìàëû â ñðàâíåíèè ñ ðà-

äèóñîì öèëèíäðè÷åñêîãî ñëîÿ ìàñëà (L/R ≤ 3)

è ìàñëî ìîæåò ñâîáîäíî âûòåêàòü èç òîðöîâ äåìï-

ôåðíîãî çàçîðà, òî â äåìïôåðå ðåàëèçóåòñÿ ïðåèìó-

ùåñòâåííî îñåâîå ïåðåìåùåíèå ñìàçêè. Òàêîé äåì-

ïôåð íàçûâàåòñÿ êîðîòêèì. Åñëè îñåâûå ðàçìåðû

äåìïôåðà äîñòàòî÷íî âåëèêè (L/R ≥ 3) è â íåì ïðå-

îáëàäàþò îêðóæíûå ïîòîêè, òî äåìïôåð íàçûâà-

åòñÿ äëèííûì.

Äëÿ ñîçäàíèÿ ïðåèìóùåñòâåííî îêðóæíîãî òå-

÷åíèÿ ìàñëà íå îáÿçàòåëüíî äåëàòü äåìïôåð áîëüøîé

äëèíû. Òðåáóåìîãî ðåçóëüòàòà ìîæíî äîñòè÷ü è ïðè

ìàëîé äëèíå äåìïôåðà ïóòåì ïîñòàíîâêè êîíöåâûõ

óïëîòíåíèé 3 ðàçëè÷íîãî òèïà (ñì.

Ðèñ. 14.5.7.2_1à).

Â êîðîòêèõ äåìïôåðàõ äëÿ óëó÷øåíèÿ ïèòàíèÿ

äåìïôåðà ìàñëîì ïðèìåíÿåòñÿ ïèòàþùàÿ êàíàâêà

(ñì. Ðèñ. 14.5.7.2_1á), êîòîðàÿ ïðèíèìàåò ìàñëî èç

ïèòàþùèõ îòâåðñòèé è ðàñïðåäåëÿåò åãî ïî îêðóæ-

íîñòè äåìïôåðà. Äëÿ ñíèæåíèÿ ðàñõîäà ìàñëà ÷å-

ðåç äåìïôåð â êîðîòêèõ äåìïôåðàõ òàêæå ïðèìå-

íÿþòñÿ êîíöåâûå óïëîòíåíèÿ (ñì. Ðèñ. 14.5.7.2_1â).

Â ýòîì ñëó÷àå ïðè êîëåáàíèÿõ â äåìïôåðíîì çàçî-

ðå ðåàëèçóåòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî îñåâîå äâèæåíèå

ìàñëà, îíî ïðè ýòîì âûòåñíÿåòñÿ íàçàä â êàíàâêó,

ïî êîòîðîé ïåðåòåêàåò â îêðóæíîì íàïðàâëåíèè.

Ðàññìîòðèì êðóãîâóþ ïðåöåññèþ âèáðàòîðà

ñ ðàäèóñîì îðáèòû e (ñì. Ðèñ. 14.5.7.2_2) [14.8.17].

Òàêîå äâèæåíèå ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê ïðåöåññèþ

ëèíèè öåíòðîâ Î

, ñîåäèíÿþùåé ãåîìåòðè÷åñ-

êèå öåíòðû Î

êîðïóñà è Î

âèáðàòîðà. ×àñòîòà ïðå-

öåññèè ðàâíà . Äëÿ îïèñàíèÿ äâèæåíèÿ ìàñ-

ëà â çàçîðå ââåäåì äåêàðòîâó ñèñòåìó êîîðäèíàò

Oxyz, æåñòêî ñâÿçàííóþ ñ ïîâåðõíîñòüþ âèáðàòî-

ðà (îñü Oz ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñêîñòè ðèñóíêà -

âäîëü îñè äâèãàòåëÿ). Íà÷àëî êîîðäèíàò åñòü ïðî-

èçâîëüíàÿ òî÷êà Î íà ïîâåðõíîñòè âèáðàòîðà. Åå

óãëîâîå ïîëîæåíèå îòíîñèòåëüíî ëèíèè öåíòðîâ

çàäàåòñÿ óãëîì

ϕϕ

. Ïîëîæåíèå ëèíèè öåíòðîâ Î

Ðèñóíîê 14.5.7.2_1 - Ðàçëè÷íûå êîíñòðóêöèè äåìï-

ôåðîâ

à) äëèííûé äåìïôåð; á) êîðîò-

êèé äåìïôåð; â) êîðîòêèé äåì-

ïôåð ñ êîíöåâûìè óïëîòíåíèÿ-

ìè; 1 - âèáðàòîð; 2 - ñòàòîð;

3 - êîíöåâûå óïëîòíåíèÿ; 4 –

ïèòàþùàÿ êàíàâêà; ñòðåëêàìè

ïîêàçàíî íàïðàâëåíèå òå÷åíèÿ

Ðèñóíîê 14.5.7.2_2

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1095

îïðåäåëÿåòñÿ óãëîì Ô, îòñ÷èòûâàåìûì îò íåïîä-

âèæíîé ãîðèçîíòàëüíîé îñè O

x’. Òàê êàê âèáðà-

òîð ñîâåðøàåò ïðåöåññèîííîå äâèæåíèå, òî âñå

òî÷êè åãî ïîâåðõíîñòè áóäóò èìåòü ëèíåéíóþ ñêî-

ðîñòü V = e

ΩΩ

Ω

, â òîì ÷èñëå è òî÷êà Î íà÷àëà äåêàð-

òîâîé ñèñòåìû êîîðäèíàò Oxyz. Êîîðäèíàòà õ îï-

ðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì x=R

ϕϕ

, à âåëè÷èíà çàçîðà

â äåìïôåðå çàäàåòñÿ âûðàæåíèåì

,(14.5.7.2-1)

ãäå

δδ

- ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà çàçîðà (ò.å. âåëè-

÷èíà çàçîðà ïðè êîíöåíòðè÷íîì ðàñ-

ïîëîæåíèè âèáðàòîðà îòíîñèòåëüíî

ñòàòîðà);

ε ε

= e/

δδ

- îòíîñèòåëüíûé ýêñöåíòðèñèòåò èëè

àìïëèòóäà êîëåáàíèé âèáðàòîðà.

Äâèæåíèå âèáðàòîðà âûçûâàåò äåôîðìàöèþ

ìàñëà. Ýòîìó äâèæåíèþ ïðåïÿòñòâóþò âîçíèêàþ-

ùèå â ìàñëå íàïðÿæåíèÿ è ñèëû èíåðöèè ïåðåìå-

ùàåìûõ ÷àñòèö. Äëÿ ýëåìåíòàðíîãî îáúåìà íåñæè-

ìàåìîé è íå íàãðåâàåìîé æèäêîñòè ðàâíîâåñèå

ìåæäó àêòèâíûìè è ðåàêòèâíûìè óäåëüíûìè óñè-

ëèÿìè âûðàæàåòñÿ óðàâíåíèÿìè Íàâüå-Ñòîêñà

(14.5.7.2-2)

Çäåñü Vx, Vy, Vz- êîìïîíåíòû ñêîðîñòè æèä-

êîñòè â òî÷êå (x, y, z) â íàïðàâëåíèè îäíîé èç îñåé

äåêàðòîâûõ êîîðäèíàò;

ρρ

- ïëîòíîñòü æèäêîñòè;

µ µ

êîýôôèöèåíò äèíàìè÷åñêîé âÿçêîñòè; p

= p(x, y, z)

- äàâëåíèå â òî÷êå (x, y, z); F

, F

- îáúåìíûå

ñèëû, ïðèõîäÿùèåñÿ íà åäèíèöó îáúåìà æèäêîñòè

(ñèëû âåñà è ò.ï.). ×ëåíû â ïðàâîé ÷àñòè ïðè êîýô-

ôèöèåíòå

ρρ

âûðàæàþò âÿçêîå ñîïðîòèâëåíèå æèä-

êîñòè, ÷ëåíû ïðè êîýôôèöèåíòå

µµ

- èíåðöèîííîå

ñîïðîòèâëåíèå èçìåíåíèþ ñîñòîÿíèÿ äâèæåíèÿ

æèäêîñòè.

Íåïðåðûâíîñòü ïîòîêà íåñæèìàåìîé æèäêî-

ñòè â íåêîòîðîé òî÷êå (x,y,z) âûðàæàåòñÿ óðàâíå-

íèåì Ýéëåðà:

.(14.5.7.2-3)

Ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ äëÿ óðàâíåíèé (14.5.7.2-2)

è (14.5.7.2-3) äàþòñÿ îïðåäåëåííûìè çíà÷åíèÿìè

äàâëåíèÿ íà ãðàíèöàõ ïîòîêà è çíà÷åíèÿìè ñêîðî-

ñòåé ÷àñòèö, ñîïðèêàñàþùèõñÿ ñ ïîâåðõíîñòÿìè

äåìïôåðà.

Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷è ââåäåì ðÿä åñòåñòâåííûõ

óïðîùåíèé. Èñêëþ÷èì èç ðàññìîòðåíèÿ îáúåìíûå

ñèëû âåñà è ñèëû èíåðöèè, ïîëàãàÿ èõ ìàëûìè

â ñðàâí

åíèè ñ ñèëàìè âÿçêîãî òðåíèÿ. Âîñïîëüçó-

åìñÿ òàêæå ìàëîñòüþ âåëè÷èíû ðàäèàëüíîãî çàçî-

ðà â äåìïôåðå è ïðåíåáðåæåì ãðàäèåíòîì äàâëå-

íèÿ ïî òîëùèíå ìàñëÿíîãî ñëîÿ (ïî îñè Oy).

Ñèñòåìà óðàâíåíèé, îïðåäåëÿþùàÿ äâèæåíèå ñìàç-

êè â ýòîì ñëó÷àå ïðèìåò âèä

.(14.5.7.2-4)

Åñëè ïåðâûå äâà óðàâíåíèÿ ïðîèíòåãðèðîâàòü

ïî òîëùèíå ìàñëÿíîãî ñëîÿ (ïî êîîðäèíàòå y), òî

ñêîðîñòè ïîòîêà ìîæíî âûðàçèòü ÷åðåç äàâëåíèå â

âèäå

(14.5.7.2-5)

Çäåñü ó÷òåíî, ÷òî x = R

ϕ ϕ

è , è ãðà-

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1096

íè÷íûå óñëîâèÿ ïî ñêîðîñòè äëÿ ïîâåðõíîñòè ñòà-

òîðà:

(14.5.7.2-6)

è äëÿ ïîâåðõíîñòè âèáðàòîðà

. (14.5.7.2-7)

Ïîäñòàâèâ âûðàæåíèÿ (14.5.7.2-5) â òðåòüå

óðàâíåíèå ñèñòåìû (14.5.7.2-4), ïðîèíòåãðèðîâàâ

åãî ïî òîëùèíå ñëîÿ â ïðåäåëàõ îò 0 äî

δδ

è îòáðî-

ñèâ ÷ëåíû ïîðÿäêà

δδ

/R, ïîëó÷èì ñâÿçü ìåæäó ïðî-

èçâîäíûìè äàâëåíèÿ è ñêîðîñòüþ äâèæåíèÿ âèá-

ðàòîðà â âèäå óðàâíåíèÿ Ðåéíîëüäñà

.(14.5.7.2-8)

Äëÿ ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ (14.5.7.2-8) ïðèíèìà-

þòñÿ äîïîëíèòåëüíûå óïðîùåíèÿ. Â êîðîòêîì äåì-

ïôåðå ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ïðåîáëàäàþò ïîòîêè ìàñëà

â òîðöû äåìïôåðà è ïðåíåáðåãàþò ïåðâûì ñëàãàå-

ìûì ïî ñðàâíåíèþ ñî âòîðûì â ëåâîé ÷àñòè óðàâ-

íåíèÿ. Â ðåçóëüòàòå ïîëó÷àåì

èëè, ñ ó÷åòîì âûðàæåíèÿ (14.5.7.2-1),

.(14.5.7.2-9)

Ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ ïî äàâëåíèþ îïðåäåëÿþò-

ñÿ âåëè÷èíàìè äàâëåíèÿ ïîäà÷è ð

ïðè z = 0 è äàâ-

ëåíèåì íà òîðöàõ äåìïôåðà p

ïðè z = L

.(14.5.7.2-10)

Èíòåãðèðîâàíèå óðàâíåíèÿ (14.5.7.2-9) ñ ó÷å-

òîì ãðàíè÷íûõ óñëîâèé (14.5.7.2-10) äàåò ðàñïðå-

äåëåíèå äàâëåíèÿ â äåìïôåðå

(14.5.7.2-11)

Ãèäðîäèíàìè÷åñêàÿ ñèëà â äåìïôåðå îïðåäå-

ëÿåòñÿ èíòåãðèðîâàíèåì ðàñïðåäåëåíèÿ äàâëåíèÿ

ïî ïîâåðõíîñòè âèáðàòîðà, îõâà÷åííîé ìàñëîì.

Ïðè ýòîì ñèëó ðàçëàãàþò íà äâå ñîñòàâëÿþùèõ: ðà-

äèàëüíóþ F

, äåéñòâóþùóþ âäîëü ëèíèè öåíòðîâ

, è òàíãåíöèàëüíóþ F

ττ

- ïåðïåíäèêóëÿðíóþ åé

(ñì. Ðèñ. 14.5.7.2_2)

.(14.5.7.2-12)

Òàíãåíöèàëüíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ðåàêöèè æèä-

êîñòíîãî ñëîÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñèëó äåìïôèðî-

âàíèÿ, òàê êàê îíà ïðîïîðöèîíàëüíà ñêîðîñòè ïðå-

öåññèè è íàïðàâëåíà ïðîòèâ íåå. Âû÷èñëåíèå

âåëè÷èíû F

ττ

äàåò

èëè

, (14.5.7.2-13)

ãäå îáîçíà÷åíî

ΛΛ

= L/

δδ

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1097

Èç ïîëó÷åííîãî âûðàæåíèÿ âèäíî, ÷òî ñèëà

äåìïôèðîâàíèÿ ñóùåñòâåííûì îáðàçîì çàâèñèò îò

îòíîøåíèÿ

Λ Λ

äëèíû äåìïôåðà ê âåëè÷èíå ðàäè-

àëüíîãî çàçîðà. Ïîñêîëüêó çàçîð â äåìïôåðå åñòü

ìàëàÿ âåëè÷èíà, ðàâíàÿ ðàçíîñòè ðàäèóñîâ ñòàòî-

ðà è âèáðàòîðà, òî íåáîëüøèå îòêëîíåíèÿ âåëè÷èí

ðàäèóñîâ, â ïðåäåëàõ äîïóñêîâ, áóäóò ñèëüíî ñêà-

çûâàòüñÿ íà âåëè÷èíå ñèëû äåìïôèðîâàíèÿ. Â ýòîé

ñâÿçè, äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåìîé ñèëû äåìïôè-

ðîâàíèÿ, íåîáõîäèìî ïîâåðõíîñòè ñòàòîðà è âèá-

ðàòîðà èçãîòàâëèâàòü ìàëûìè äîïóñêàìè íà äèà-

ìåòðàëüíûå ðàçìåðû.

Ðàçëîæåíèå âûðàæåíèÿ 1/(1+

εε

)

-3/2

â ðÿä ïî ñòå-

ïåíÿì

εε

äàåò [14.8.23]:

1/(1+

εε

)

-3/2

≈ 1 + 1,5

εε

+ ...

è ïðè îòíîñèòåëüíîì ýêñöåíòðèñèòåòå âèáðàòîðà

εε

= (e/

δδ

) ≤ 0,4 ìîæíî (ñ ïîãðåøíîñòüþ ~25%)

ïîëüçîâàòüñÿ ëèíåéíûì âûðàæåíèåì

, (14.5.7.2-14)

ãäå

- ëèíåéíûé êîýôôèöèåíò

ñîïðîòèâëåíèÿ êîðîòêîãî äåìïôåðà.

Â äëèííîì äåìïôåðå ïðåîáëàäàåò ïîòîê ñìàç-

êè â îêðóæíîì íàïðàâëåíèè è â óðàâíåíèè

(14.5.7.2-8) ïðåíåáðåãàþò âòîðûì ñëàãàåìûì â ëå-

âîé ÷àñòè:

.(14.5.7.2-15)

Ðàäèàëüíàÿ è òàíãåíöèàëüíàÿ ñîñòàâëÿþùèå

ðåàêöèè ìàñëÿíîãî ñëîÿ â ýòîì ñëó÷àå îïðåäåëÿ-

þòñÿ ñîîòíîøåíèÿìè:

.(14.5.7.2-16)

Â ðåçóëüòàòå äîâîëüíî ãðîìîçäêèõ âû÷èñëå-

íèé ñèëó ñîïðîòèâëåíèÿ äëèííîãî äåìïôåðà ìîæ-

íî çàïèñàòü â âèäå:

(14.5.7.2-17)

Ëèíåàðèçàöèÿ [14.8.23]

ïîêàçûâàåò, ÷òî èñïîëüçîâàíèå ëèíåéíîãî âûðàæå-

íèÿ äëÿ êîýôôèöèåíòà ñîïðîòèâëåíèÿ äåìïôåðà

(14.5.7.2-18)

è ñèëû ñîïðîòèâëåíèÿ

(14.5.7.2-19)

äàåò ìàëóþ ïîãðåøíîñòü (ìåíåå 20 %) äëÿ àìïëè-

òóäû êîëåáàíèé âïëîòü äî

ε ε

= (e/

δδ

) ≈ 0,7.

14.5.7.3 - Îñîáåííîñòè ãèäðîìåõà-

íèêè ðåàëüíûõ äåìïôåðîâ

Ðàññìîòðåííûå â ïðåäûäóùåì ïàðàãðàôå óï-

ðîùåííûå ìîäåëè êîðîòêîãî è äëèííîãî äåìïôå-

ðîâ íå ó÷èòûâàþò ðÿä îñîáåííîñòåé ðàáîòû ðåàëü-

íûõ äåìïôåðîâ. Äëÿ îáîñíîâàííîãî ïðèìåíåíèÿ

ýòèõ ìîäåëåé íåîáõîäèìî, ÷òîáû õàðàêòåð òå÷åíèÿ

â äåìïôåðíîì êàíàëå íå ñèëüíî îòëè÷àëñÿ îò ïðè-

íÿòîé ñõåìû, à ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû äåìï-

ôåðíîãî êàíàëà è ïàðàìåòðû ñìàçêè ñîîòâåòñòâî-

âàëè ïðèíÿòûì â ðàñ÷åòå âåëè÷èíàì. Â ýòîé ñâÿçè

íåîáõîäèìî èìåòü â âèäó ñëåäóþùåå [14.8.17,

14.8.23].

1. Åñëè â êà÷åñòâå ðàáî÷åé ìîäåëè ïðèíèìà-

åòñÿ ìîäåëü äëèííîãî äåìïôåðà, òî íåîáõîäèìî

ïðîàíàëèçèðîâàòü ðàáîòó êîíöåâûõ óïëîòíåíèé

äåìïôåðà è óáåäèòüñÿ, ÷òî îíè äîñòàòî÷íî ýôôåê-

òèâíû è îñåâûìè ïîòîêàìè â äåìïôåðå äåéñòâè-

òåëüíî ìîæíî ïðåíåáðå÷ü. Â ïðîòèâíîì ñëó÷àå

ôàêòè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå äåìïôåðà îêàæåòñÿ

çíà÷èòåëüíî íèæå ðàñ÷åòíîé âåëè÷èíû.

2. Ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå òîëùèíû ìàñëÿíî-

ãî ñëîÿ íà ñîïðîòèâëåíèå äåìïôåðà òðåáóåò òùà-

òåëüíîãî àíàëèçà âåëè÷èíû äåìïôåðíîãî çàçîðà.

Âåëè÷èíà çàçîðà, ââèäó åãî ìàëîñòè, ìîæåò çíà÷è-

òåëüíî ðàçëè÷àòüñÿ íà ñåðèè äåìïôåðîâ âñëåäñòâèå

îòêëîíåíèÿ ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçìåðîâ äåòàëåé äåì-

ïôåðà â ïðåäåëàõ äîïóñêîâ íà èçãîòîâëåíèå. Ïî

ýòîé ïðè÷èíå äèàìåòðàëüíûå ðàçìåðû ñòàòîðà

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1098

è âèáðàòîðà äîëæíû èçãîòàâëèâàòüñÿ ñ ïîâûøåí-

íîé òî÷íîñòüþ.

Íåòî÷íîñòü ôîðìû (íåêðóãëîñòü) ôîðìû ïî-

âåðõíîñòè ñòàòîðà è âèáðàòîðà òàêæå èçìåíÿåò õà-

ðàêòåðèñòèêè äåìïôåðà. Åñëè, íàïðèìåð, ïîâåð-

õíîñòü èìååò ôîðìó îâàëà, òî õàðàêòåðèñòèêè

äåìïôåðà áóäóò çàâèñåòü îò ïàðàìåòðà îâàëüíîñ-

òè

ζζ

ζ ζ

= (R

max

- R

min

)/2

δδ

ãäå R

max

è R

min

- ìàêñèìàëüíûé è ìèíèìàëüíûé

ðàäèóñû ïîâåðõíîñòè. Ïðè âåëè÷èíå îâàëüíîñòè

ζζ

= 0,4 âåëè÷èíà ãèäðîäèíàìè÷åñêèõ ñèë äëÿ ðàç-

ëè÷íûõ çíà÷åíèé óãëà ïðåöåññèè Ô è ýêñöåíòðè-

ñèòåòà

( áóäåò çíà÷èòåëüíî (ïðèìåðíî íà ïîðÿäîê)

ðàçëè÷àòüñÿ, ïîýòîìó ñóùåñòâåííîé îêàæåòñÿ àíè-

çîòðîïèÿ õàðàêòåðèñòèê äåìïôåðà. Ýòî ìîæåò ïðè-

âîäèòü ê ïîòåðå óñòîé÷èâîñòè ðîòîðà è âîçíèêíîâå-

íèþ àâòîêîëåáàíèé. Ðåêîìåíäóåòñÿ ìèíèìèçèðîâàòü

âåëè÷èíó îâàëüíîñòè, ïî ê

ðàéíåé ìåðå íåîáõîäè-

ìî, ÷òîáû âûïîëíÿëîñü óñëîâèå

ζζ

<0,4.

Ïðè îöåíêå (îïðåäåëåíèè) âåëè÷èíû çàçîðà

â äåìïôåðå íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü âëèÿíèå òåï-

ëîâûõ äåôîðìàöèé ñòàòîðà è âèáðàòîðà â ðàáî-

÷èõ óñëîâèÿõ. Íàïðèìåð, ïðè ðàäèóñå âèáðàòîðà

R = 100 ìì è çàçîðå â äåìïôåðå

δδ

= 0,1 ìì ðàç-

íîñòü òåìïåðàòóð ñòàòîðà è âèáðàòîðà â 20

Ñ ïðè-

âåäåò èçìåíåíèþ çàçîðà ïðèìåðíî íà 20%, ÷òî

âûçîâåò èçìåíåíèå êîýôôèöèåíòà ñîïðîòèâëåíèÿ

íà 70%. Ïðè ýòîì âî âíèìàíèå äîëæíî ïðèíèìàòü-

ñÿ íå òîëüêî òåïëîâîå ðàñøèðåíèå ñîáñòâåííî äå-

òàëåé, îáðàçóþùèõ äåìïôåðíûé çàçîð, íî òàêæå

è ñîïðÿãàåìûõ äåòàëåé ñ ó÷åòîì ïîñàäîê.

3. Ïðè âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ äâèæåíèÿ âèáðà-

òîðà è îòíîñèòåëüíî áîëüøèõ âåëè÷èíàõ çàçîðà

â äåìïôåðå íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ñèëû èíåðöèè

ñìàçêè. Âëèÿíèå ñèë èíåðöèè õàðàêòåðèç

óåòñÿ ïà-

ðàìåòðîì

. (14.5.7.3-1)

Îáû÷íî â îïîðàõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé

σσ

= 1...40, ÷òî ïðèâîäèò ê âîçðàñòàíèþ äàâëåíèÿ

â ìàñëÿíîì ñëîå â 1,5...2 ðàçà. Ó÷åò ñèë èíåðöèè

íåîáõîäèì ïðè

σ σ

> 8.

4. Ïðè çíà÷èòåëüíûõ ñèëàõ èíåðöèè è íèçêîé

âÿçêîñòè ìàñëà â ìàñëÿíîì ñëîå äåìïôåðà ëàìè-

íàðíûé ïîòîê æèäêîñòè ìîæåò ïîòåðÿòü óñòîé÷è-

âîñòü è òå÷åíèå ñòàíåò òóðáóëåíòíûì. Òóðáóëåíò-

íûå ÿâëåíèÿ õàðàêòåðèçóþòñÿ ÷èñëîì Ðåéíîëüäñà

Re, êîòîðîå äëÿ êîðîòêîãî äåìïôåðà îïðåäåëÿåòñÿ

âûðàæåíèåì:

, (14.5.7.3-2)

à äëÿ äëèííîãî

. (14.5.7.3-3)

Ïåðåõîä îò ëàìèíàðíîãî ðåæèìà ê òóðáóëåí-

òíîìó ïðîèñõîäèò ïðè Re

≈≈

≈

1000. Åñëè Re>2000, òî

äâèæåíèå ñòàíîâèòñÿ òóðáóëåíòíûì. Ïðè òóðáó-

ëåíòíîì òå÷åíèè óâåëè÷èâàåòñÿ ñîïðîòèâëåíèå ïî-

òîêà, ÷òî ìîæíî èíòåðïðåòèðîâàòü êàê íåêîòîðîå

óâåëè÷åíèå âÿçêîñòè. Ýòî ìîæåò ïðèâîäèòü ê âîç-

ðàñòàíèþ äåìïôèðîâàíèÿ â íåñêîëüêî ðàç.

Ïðè âûñîêèõ íàãðóçêàõ íà äåìïôåð è ìàëûõ

âåëè÷èíàõ çàçîðà äàâëåíèå p(z,

ϕϕ

) â íåêîòîðûõ ó÷à-

ñòêàõ ñìàçî÷íîãî ñëîÿ ìîæåò ïðèíèìàòü îòðèöà-

òåëüíûå çíà÷åíèÿ. Ýòî ìîæåò ïðèâåñòè ê ðàçðûâó

ñëîÿ ñìàçêè è èçìåíåíèþ õàðàêòåðèñòèê äåìïôå-

ðà. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ãèäðîäèíàìè÷åñêèõ óñèëèé

â äåìïôåðå â ýòîì ñëó÷àå èíòåãðèðîâàíèå äàâëå-

íèÿ ñëåäóåò ïðîâîäèòü íå ïî âñåé îêðóæíîñòè äåì-

ïôåðà, à â èíòåðâàëå óãëîâ

ϕϕ

∈(

ϕϕ

) â êîòîðîì

ñîõðàíÿåòñÿ öåëîñòíîñòü ïëåíêè ìàñëà. Îáû÷íî îò-

ðèöàòåëüíûå äàâëåíèÿ âîçíèêàþò â èíòåðâàëå óã-

ëîâ

ϕϕ

∈( 0,

ππ

). Ïîýòîìó, äëÿ óïðîùåíèÿ, ïîëüçóþò-

ñÿ ìîäåëüþ ïîëîâèííîãî îõâàòà, êîãäà ñ÷èòàåòñÿ,

÷òî ïëåíêà ìàñëà ñîõðàíÿåòñÿ òîëüêî íà ïîëîâèíå

îêðóæíîñòè äåìïôåðà, è èíòåãðèðîâàíèå âûïîë-

íÿþò â èíòåðâàëå

ϕϕ

∈(

ππ

). Ç

íà÷åíèå ñèëû ñî-

ïðîòèâëåíèÿ ïðè ýòîì óìåíüøàåòñÿ â äâà ðàçà. Äëÿ

ñíèæåíèÿ âåðîÿòíîñòè ðàçðûâà ìàñëÿíîãî ñëîÿ ñëå-

äóåò óâåëè÷èâàòü äàâëåíèå p

ïîäà÷è ìàñëà â äåì-

ïôåð è âåëè÷èíó çàçîðà â äåìïôåðå

δδ

14.5.8 - Âèáðàöèÿ ÃÒÄ

14.5.8.1 - Èñòî÷íèêè âîçìóùàþùèõ

ñèë è ñïåêòð âèáðàöèè

Ìàëûé óðîâåíü âèáðàöèè ÿâëÿåòñÿ íåîòúåìëå-

ìûì óñëîâèåì îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîãî êà÷åñòâà àâèà-

öèîííîãî äâèãàòåëÿ. Ðàáîòû, íàïðàâëåííûå íà ñíè-

æåíèå âèáðàöèè, âåäóòñÿ íà ýòàïàõ ïðîåêòèðîâàíèÿ,

äîâîäêè, ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà è ýêñïëó

àòàöèè.

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1099

Îñíîâíûå ÷åðòû âèáðàöèè äâèãàòåëÿ, ïðåä-

ñòàâëÿþùåé åãî îòêëèê íà äåéñòâèå âîçáóæäàþùèõ

ñèë, îïðåäåëÿþòñÿ îñîáåííîñòÿìè äèíàìèêè óï-

ðóãî-ìàññîâîé ñèñòåìû äâèãàòåëÿ, ò.å. åãî êîíñò-

ðóêöèé, è õàðàêòåðîì âîçáóæäàþùèõ ñèë [14.8.6].

Íàèáîëåå âàæíûìè èñòî÷íèêàìè âîçìóùàþùèõ

ñèë ÿâëÿþòñÿ êîíñòðóêòèâíûå óçëû è ïðîöåññû

â äâèãàòåëå, îáëàäàþùèå áîëüøîé ýíåðãèåé - ðî-

òîðû, âåíòèëÿòîðû, àâòîêîëåáàòåëüíûå ïðîöåññû

â ïðîòî÷íîé ÷àñòè.

Ãëàâíûé èñòî÷íèê âèáðàöèè ëþáîãî ÃÒÄ - âðà-

ùàþùèåñÿ ðîòîðû òóðáîêîìïðåññîðà. Ñòàòè÷åñêàÿ

è äèíàì

è÷åñêàÿ íåóðàâíîâåøåííîñòü ðîòîðîâ ïðè-

âîäÿò ê âîçíèêíîâåíèþ ñèë è ìîìåíòîâ, âûçûâàþ-

ùèõ âèáðàöèþ êàê ñàìîé ðîòîðíîé ñèñòåìû, òàê

è êîðïóñîâ äâèãàòåëÿ. Íåóðàâíîâåøåííîñòü ðîòîðîâ

âîçíèêàåò ïî êîíñòðóêòèâíûì, òåõíîëîãè÷åñêèì

è ýêñïëóàòàöèîííûì ïðè÷èíàì.

Îñíîâíàÿ âèáðàöèÿ,

îáóñëîâëåííàÿ íàëè÷èåì íåóðàâíîâåøåííîñòè ðî-

òîðîâ,

ïðîèñõîäèò îáû÷íî ñ ÷àñòîòîé ïåðâîé ðî-

òîðíîé ãàðìîíèêè.

Ðÿä îñîáåííîñòåé êîíñòðóêòèâíîé ñõåìû ÃÒÄ

è, â ÷àñòíîñòè, ïðèñóùàÿ ëþáîé ðåàëüíîé ñèñòåìå

íåëèíåéíîñòü, ïðèâîäÿò ê ïîÿâëåíèþ äîïîëíèòåëü-

íûõ âèáðàöèîííûõ ñîñòàâëÿþùèõ, ÷àñòîòû êîòîðûõ

êðàòíû ÷àñòîòå âðàùåíèÿ ðîòîðà. Íàëè÷èå

â ñèñòå-

ìå íåñêîëüêèõ ðîòîðîâ è âçàèìîâëèÿíèå êîëåáà-

íèé, âûçûâàåìûõ êàæäûì ðîòîðîì, â ðÿäå ñëó÷àåâ

ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ êîìáèíàöèîííûõ ñî-

ñòàâëÿþùèõ. Ôëóêòóàöèè ÷àñòîòû âðàùåíèÿ è âçà-

èìîäåéñòâèÿ ñ äðóãèìè èñòî÷íèêàìè âèáðàöèè

ïðèâîäèò ê ìîäóëÿöèè êîëåáàíèé, âîçáóæäàåìûõ

âðàùåíèåì ðîòîðà.

Õàðàêòåð èçìåíåíèÿ ðîòîðíîé âèáðàöèè ñ èç-

ìåíåíèåì ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðîòîðà îïðåäåëÿåòñÿ

óïðóãî-èíåðöèîííûìè ñâîéñòâàìè ñèñòåìû ðîòî-

ðîâ è êîðïóñîâ äâèãàòåëÿ. Îáëåã÷åíèå êîíñòðóê-

öèè àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé ïðèâåëî ê òîìó, ÷òî

ñèëîâûå êîðïóñà ïî ìàññå è æåñòêîñòè ñòàëè ñðàâ-

íèìû ñ ðîòîðàìè. Ñëîæíàÿ êîëåáàòåëüíàÿ ñèñòåìà

ðîòîðîâ è êîðïóñîâ äâèãàòåëÿ îáëàäàåò îòíîñèòåëü-

íî ïëîòíûì ñïåêòðîì ñîáñòâåííûõ ÷àñòîò, êîòîðûå

ìîãóò ðàñïîëàãàòüñÿ íèæå èëè âûøå ðàáî÷åé ÷àñ-

òîòû, à òàêæå íàõîäèòüñÿ â ðàáî÷åì äèàïàçîíå ÷à-

ñòîò âðàùåíèÿ ðîòîðà.

Äðóãèì èñòî÷íèêîì âèáðàöèè ÿâëÿþòñÿ àýðî-

äèíàìè÷åñêèå ôàêòîðû. Îñíîâíîé èñòî÷íèê ýòîé

âèáðàöèè - ëîïàòî÷íûå óçëû - âèíò, âåíòèëÿòîð,

êîìïðåññîð, òóðáèíà. Â ñèëó íå èäåíòè÷íîñòè õà-

ðàêòåðèñòèê ëîïàòîê ñèëà òÿãè (îñåâàÿ ñèëà) è ñî-

ïðîòèâëåíèå âðàùåíèþ ðîòîðà (îêðóæíàÿ ñèëà) äëÿ

ðàçëè÷íûõ ëîïàòîê îäíîé ñòóïåíè îêàçûâàþòñÿ

ðàçëè÷íûìè. Ðåçóëüòèðóþùàÿ ýòèõ ñèë, êðîìå îñå-

âîé ñèëû è êðóòÿùåãî ìîìåíòà ñîäåðæèò íåóðàâ-

íîâåøåííûé àýðîäèíàìè÷åñêèé ìîìåíò è íåóðàâ-

íîâåøåííóþ àýðîäèíàìè÷åñêóþ ñèëó.

Âèáðàöèÿ àâèàöèîííîãî äâèãàòåëÿ ìîæåò âû-

çûâàòüñÿ ïðîöåññàìè, ïðîèñõîäÿùèìè â ïðîòî÷íîé

÷àñòè. Âîçíèêíîâåíèå àêóñòè÷åñêîé âèáðàöèè ñâÿ-

çàíî ñ òóðáóëèçàöèåé ïîòîêà, êîòîðàÿ âîçíèêàåò ïðè

åãî äâèæåíèè âäîëü ñòåíîê âîçäóøíûõ êàíàëîâ,

îáòåêàíèè ñòîåê, ñìåøåíèåì ñ îêðóæàþùèì âîç-

äóõîì, ãîðåíèåì è ïð. Ïðè âîçáóæäåíèè ñèñòåìû

øèðîêîïîëîñíûì øóìîì êîëåáàíèÿ íàèáîëüøåé

èíòåíñèâíîñòè ïðîèñõîäÿò ñ ñîáñòâåííûìè ÷àñòî-

òàìè, îïðåäåëÿåìûìè óïðóãî-ìàññîâûìè ïàðàìåò-

ðàìè ñèñòåìû. Êðîìå âîçáóæäåíèÿ àêóñòè÷åñêèõ

êîëåáàíèé òóðáóëåíòíûì ïîòîêîì, âèáðàöèÿ ÃÒÄ

ìîæåò âîçáóæäàòüñÿ êîëåáàòåëüíûìè ïðîöåññàìè

â ïðîòî÷íîé ÷àñòè. Ê òàêèì ïðîöåññàì îòíîñÿòñÿ:

âðàùàþùèéñÿ ñðûâ, êîëåáàíèÿ äàâëåíèé è ðàñõî-

äîâ ãàçà ïî òðàêòó äâèãàòåëÿ, ïóëüñàöèîííîå èëè

âèáðàöèîííîå ãîðåíèå, àêóñòè÷åñêèå êîëåáàíèÿ

îáúåìîâ ãàçà. ×àñòîòû âèáðàöèè, ñâÿçàííîé ñ ýòè-

ìè èñòî÷íèêàìè âîçìóùàþùèõ ñèë, ëåæàò â äèà-

ïàçîíå 50...5000 Ãö.

Çóá÷àòûå çàöåïëåíèÿ â ðåäóêòîðàõ è êîðîáêàõ

ïðèâîäîâ òàêæå âíîñÿò âêëàä â âèáðàöèþ äâèãàòå-

ëÿ. Ïðè÷èíàìè ýòîé âèáðàöèè ÿâëÿþòñÿ íåóðàâíî-

âåøåííîñòü âðàùàþùèõñÿ ýëåìåíòîâ çóá÷àòûõ ïå-

ðåäà÷ è óñëîâèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ çóáüåâ, êîòîðûå

ñâÿçàíû ñ ïîãðåøíîñòüþ èçãîòîâëåíèÿ çóá÷àòûõ

ïåðåäà÷.

Ïîìèìî ïåðå÷èñëåííûõ â ñïåêòðå âèáðàöèé

ìîãóò áûòü îáíàðóæåíû ñîñòàâëÿþùèå, ãåíåðèðó-

åìûå ïîäøèïíèêîâûìè óçëàìè. Îñíîâíûå ïðè÷è-

íû ýòîé âèáðàöèè ñâÿçàíû ñ ïîãðåøíîñòÿìè èçãî-

òîâëåíèÿ è ìîíòàæà ïîäøèïíèêîâ.

Â öåëîì âèáðàöèÿ ÃÒÄ ïðåäñòàâëÿåòñÿ â âèäå

ñïåêòðà ãëàâíûõ ñîñòàâëÿþùèõ, îïðåäåëÿþùåãî

îñíîâíûå ÷åðòû âèáðàöèîííîé õàðàêòåðèñòèêè

äâèãàòåëÿ, è ñïåêòðà âèáðàöèîííîãî øóìà, èìåþ-

Ðèñóíîê 14.5.8.1_1 - Òèïîâîé ñïåêòð âèáðàöèè

ÒÐÄÄ