ВПЛИВ КУТІВ ПЕРЕМІЩЕННЯ БАНДАЖНОЇ ПОЛИЦІ НА ДЕМПФУВАЛЬНУ ЗДАТНІСТЬ ЛОПАТКОВОГО ВІНЦЯ ТУРБІНИ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2025-2-5Ключові слова:
демпфування, лопатка турбіни, бандажна полка, контактна поверхня, форма коливань, напрямок переміщення, авіаційний двигун.Анотація
Мета роботи. Дослідження впливу співвідношення кутів переміщення Z-подібної бандажної полиці до кута нахилу робочої контактної поверхні на вібронапруженість робочих лопаток турбіни під час резонансних коливань за високочастотною формою.
Методи дослідження. Експериментальні дослідження проведено на консольно закріпленій лопатці 1 ступеня турбіни вентилятора з використанням лабораторної установки, що включала звуковий генератор, підсилювач, пьєзовібратор, мікроскоп і пьєзощуп. Вивчено дві форми високочастотних коливань (2810 Гц і 3550/3620 Гц), у межах яких здійснювалося вимірювання кутів переміщення восьми контрольних точок на бандажній полці.
Отримані результати. Установлено, що ефективність демпфування залежить від співвідношення між напрямками переміщення бандажної полки та кутом нахилу контактної поверхні. При близьких значеннях цих параметрів забезпечується сталий контакт і ефективне демпфування навіть при коливаннях у протифазі. Зміна геометрії пера дозволила знизити інтенсивність вібрацій за другою формою коливань та покращити умови контакту.
Наукова новизна. Вперше показано, що напрямок переміщення бандажної полки є суттєвим фактором, що впливає на демпфувальні властивості лопаточного вінця. Обґрунтовано доцільність геометричної оптимізації пера з метою стабілізації контактної взаємодії.
Практична цінність. Результати можуть бути використані під час доводки авіаційних турбін, особливо в умовах, коли неможливо застосувати демпфери або змінити осьовий розмір. Запропоновані рекомендації сприятимуть підвищенню ресурсу бандажного з’єднання без зміни зусиль притискання.
Посилання
Vyas, N. S., & Rao, J. S. (1994). Fatigue life esti-mation procedure for a turbine blade under transient loads. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 116(1), 198–206. https://doi.org/10.1115/1.2906792
Muravchenko, F. M. (2008). Aktual’nye prob-lemy dinamiki, prochnosti i nadezhnosti aviadvigate-ley. Problemy prochnosti, (5), 7–14.
Vorob’ev, Y. S., Dyakonenko, K. Y., Romanenko, V. N., & others. (2006). Kolebaniya bandazhirovannogo rabochego kolesa GTD. Aviatsionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya, (9), 87–90.
Merkulov, V. M., & Ilyushchenko, F. D. (2005). O vybore sposoba bandazhirovaniya rabochikh lopatok turbin. Vestnik dvigatelestroeniya, (2), 114–117.
National Aeronautics and Space Administration. (1985). Friction damping of turbine blades: Control of low-frequency vibrations (NASA Technical Paper 2482). https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19850018575/downloads/19850018575.pdf
United States Patent and Trademark Office. (2011). Turbine blade platform with Z-shaped shroud (US Patent No. 7887295 B2). https://patents.google.com/patent/US7887295B2/en
NASA. (1997). Aeroelastic stability of composite rotor blades with elastic coupling (NASA Technical Mem-orandum No. 113226). NASA Technical Re-ports. https://ntrs.nasa.gov/citations/19970016974
Gastaldi, C., & Berruti, T. M. (2018). Experi-mental verification of the dynamic model of turbine blades coupled by a sealing strip. Applied Sciences, 8(11), 2174. https://doi.org/10.3390/app8112174
European Patent Office. (n.d.). Tool for correcting blade twist angle (European Patent EP2110512B1). https://patents.google.com/patent/EP2110512B1/en
Moneta, G. (2022). Insight into damping sources in turbines. Fatigue of Aircraft Structures, 2022(14), 69–82. https://doi.org/10.2478/fas-2022-0006
Cioată, V. G., Kiss, I., Alexa, V., & Rațiu, S. A. (2017). The optimization of the position and the magni-tude of the clamping forces in machining fixtures. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 200(1), 012015. https://doi.org/10.1088/1757-899X/200/1/012015
Yang, B. D., Chu, M. L., & Menq, C. H. (2018). Stick–slip–separation analysis and non-linear stiffness and damping characterization of friction contacts having variable normal load. Journal of Sound and Vibration, 210(4), 461–481. https://doi.org/10.1006/jsvi.1997.1305
Petrov, E. P., & Ewins, D. J. (2019). Advanced modeling of underplatform friction dampers for analysis of bladed disk vibration. Journal of Turbomachinery, 129(1), 143-150. https://doi.org/10.1115/1.2372775
Shevtsov, I., & Pavlenko, D. (2015). Wear mechanism of turbine blade contact surfaces under dy-namic loading. Wear, 332–333, 1094–1102. https://doi.org/10.1016/j.wear.2015.02.043
Lobanov, M. L., Kardonina, N. I., Rossina, N. G., & Yurovskikh, A. S. (2014). Zashchitnye pokrytiya [Protective coatings]. Yekaterinburg: Ural University Publishing House.
Krivoshey, V. Ya. (1987). O vliyanii kon-struktivnykh faktorov na dolgovechnost’ bandazhnykh polok rabochikh lopatok turbin. Problemy prochnosti, (8), 67–70.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
