Динамические нагрузки

Особенностью инерционных нагрузок является их зависимость от ускорения.

Особое ме­сто занимают силы, возникающие при вращении ротора двигате­ля.

Центробежные силы, приложенные, например, к рабочей лопатке или диску по отношению к этим элементам являются стационарными при работе двигателя на установившемся режи­ме.

Векторы же неуравновешенных центробежных сил и момен­тов в первом приближении можно считать неизменными по моду­лю, но их направление меняется с частотой вращения ротора, поэтому по отношению к опорам и корпусу двигателя они явля­ются динамическими. Эти силы и моменты, как указывалось вы­ше, вызывают вибрацию двигателя.

К динамическим нагрузкам, кроме неуравновешенных центро­бежных сил и моментов, относятся также переменные силы, возникающие при работе любой лопаточной машины.

Действи­тельно, конечное число лопаток вызывает пульсацию давления и скорости, приводящие к возникновению переменных аэро- и газо­динамических сил, возбуждающих колебания лопаток, дисков, других элементов и всего двигателя в целом. Очевидно, что причиной возбуждения колебаний будет любая окружная и радиальная неравномерность газового потока.

В камере сгора­ния она может возникнуть из-за особенностей процесса горения (например, конечного числа зон горения или особенностей про­цесса смешения продуктов сгорания и смесительного воздуха.

Более подробно вопросы возникновения динамических сил будут рассмотрены при изучении колебаний элементов ГТД.

Нестационарными являются нагрузки на переходных режи­мах работы двигателя: при запуске, приемистости, сбросе газа, выключении и т. д. Изменение во времени газовых сил обычно не приводит к опасным последствиям.

Нестационарность температурных полей приводит к возникно­вению значительных температурных напряжений, определяющих ресурсные свойства конструкции. Так, например, перепад темпе­ратур между кромкой лопатки и ее средней частью при запуске в 5... 10 раз больше перепада на установившихся режимах и возни­кающие при этом напряжения могут вызвать коробление лопа­ток.

Термоциклические нагружения при последовательных запуске-выключении двигателя приводят к появлению термоуста­лостных трещин.

Контрольные вопросы по материалу лекции № 4:

1. Как классифицируются по направлению силы, действующие при работе ГТД на его узлы и детали.

2. Какие моменты вызывают силы, действующие при работе ГТД на его узлы и детали.

3. Какие напряжения вызывают силы, действующие при работе ГТД на его узлы и детали.

4. Какие нагрузки называют внутренними, а какие свободными.

5. Какие нагрузки называю стационарными, а какие нестационарными.

6. Как условно разделяют на группы нагрузки по природе появления.

7. Газовые нагрузки, действующие на элементы ГТД.

8. Реактивная и активная составляющие газовой силы.

9. Газовые нагрузки, действующие на компрессор ГТД.

10. Газовые нагрузки, действующие на камеру сгорания ГТД.

11. Газовые нагрузки, действующие на турбину ГТД.

12. Инерционные нагрузки, действующие на элементы ГТД.

13. Почему появляются неуравновешенные силы в элементах ГТД.

14. Нагрузки, обусловленные температурными деформациями.

15. Динамические нагрузки, действующие на элементы ГТД.