Экспериментально-расчётные исследования эффективности различных способов демпфирования колебаний деталей газотурбинных двигателей

Б. Ф. Шорр, Н. Н. Серебряков, А. Н. Стадников, Д. В. Шадрин, Е. С. Руденок, А. В. Каначкин, А. Д. Бортников

Аннотация


Представлены результаты проведённых в ЦИАМ исследований по экспериментальной и расчётной оценке эффективности демпфирования колебаний деталей газотурбинных двигателей с использованием различных способов организации демпфирования. Для ступени турбины с демпфирующими вставками разной массы проведены вибрационные испытания на динамическом стенде. По результатам тензометрирования лопаток определена демпфирующая вставка оптимальной массы и жёсткости. Показана возможность эффективного демпфирования колебаний компрессорных лопаток с использованием тонких демпфирующих покрытий. Представлен метод организации демпфирования лопатки вентилятора. На примере пластины-имитатора лопатки вентилятора была проанализирована и экспериментально подтверждена эффективность метода. Рассмотрена возможность активного демпфирования колебаний деталей газотурбинных двигателей с использованием пьезоэлементов, и на примере снижения резонансных напряжений в тонкой титановой пластине экспериментально подтверждена потенциальная эффективность метода.


Ключ. слова


Лопатка; колебания; демпфирование колебаний; демпфирующие покрытия; демпфирующие устройства; сухое трение; пьезодемпфирование; расчёт; испытания

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Benjamin Robert B., Adams Betsy B. Turbine blade damper and seal. Patent US № 5,460,489. United Technologies Corporation, Oct 14, 1995. P. 4.

2. Придорожный Р.П., Шереметьев А.В., Зиньковский А.П., Якушев Ю.В. Оценка эффективности применения демпферов сухого трения для снижения вибронапряженности охлаждаемых турбинных лопаток // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. №9. С. 92-97.

3. Мельникова Г.В., Серебряков Н.Н. Расчёт демпфирующих элементов сухого трения // Cб. трудов III Междунар. науч. конференции «Современные достижения в науке и образовании». Хмельницкий: ХНУ, 2009. C. 251.

4. Шорр Б.Ф., Мельникова Г.В. Расчёт конструкций методом прямого математического моделирования. М.: Машиностроение, 1988. 160 с.

5. Тюленев В.Н. Определение рассеяния энергии в материалах при установившихся резонансных колебаниях // Прочность и динамика авиационных двигателей. М.: Энергия, 1969. С. 169-193.

6. Зиньковский А.П., Токарь М.Г. Демпфирующая способность конструктивных элементов с наноструктурированными покрытиями // Вестник двигателестроения. 2009. № 2. С. 36-41.

7. Movchan, B.A.; Ustinov, A.I. Highly Damping Hard Coatings for Protection of Titanium Blades // In Evaluation, Control and Prevention of High Cycle Fatigue in Gas Turbine Engines for Land, Sea and Air Vehicles Meeting Proceedings RTO-MP-AVT-121, Paper 11. Neuilly-sur-Seine, France: RTO, 2005. P.11-1 – 11-16.

8. Jerome Paul Merceau Mace et al. Assembly of a fan blade and of its damper, fan blade damper, method for calibrating damper // US Patent Publication № 2009/0123286 заявитель и правообладатель Snecma, May 14, 2009. P. 8.

9. Серебряков Н.Н. Применение нелинейного GAP-элемента в решении задач конструкционного демпфирования лопаток турбомашин // Двигатель. № 6. 2011. С. 24-25.

10. Шорр Б.Ф., Мельникова Г.В., Серебряков Н.Н. Расчётно-экспериментальное исследование эффективности демпфирующих покрытий для рабочих лопаток турбомашин // Труды международной науч.-техн. конференции «Прочность материалов и элементов конструкций». Киев: Ин-т проблем прочности им. Г.С. Писаренко НАН Украины, 2011. С. 133-141.

11. Шорр Б.Ф., Серебряков Н.Н., Морозов М.А. Устройство демпфирования колебаний широкохордных рабочих лопаток вентиляторов с большой конусностью втулки и вентилятор газотурбинного двигателя: Патент РФ № 2461717, 2012.

12. Sang H. Lee, T.L. Lin Self-adaptive GAP/Friction Element in MSC.Nastran// MSC World Users Conference, Los Angeles, 1991. P. 30.

13. Шорр Б.Ф., Стадников А.Н., Серебряков Н.Н. Расчётно-экспериментальное определение коэффициента трения при относительном осциллирующем движении деталей // Двигатель. № 4. 2011. С. 44-45.

14. Яковкин В.Н., Бессчетнов В.А. Расчётная оценка эффективности демпфера сухого трения для полой широкохордной лопатки вентилятора // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14, № 4 (5). С. 1394-1398.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2412-7329-2015-14-3-171-182

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533