《叶片振动》PPT课件

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1、叶片振动预备知识：第一节振动的基本概念一、无阻尼自由振动物体相对于平衡点的位移随时间按余弦（或正弦）规律变化，即则称物体作简谐振动。单自由度质点—弹簧系统的自振频率为ω—自振圆频率C—弹簧刚性系数m—质量1结论：自由振动的频率只与振动系统的刚性系数和质量有关，而与初始外力无关。而刚性和质量是振动系统的固有特征，当振动系统的结构形状、尺寸、材料等确定后，它的自振频率也就可以确定。要调整叶片的自振频率就要改变它的刚性和质量。2二、有阻尼自由振动能量减少的方式通常有两种。一种是由于摩擦阻力的存在，例如弹簧振子周围空气等

2、介质的阻力和支承面的摩擦力的作用，使振动的机械能逐渐转化为热能；另一种是由于振动系统引起邻近介质中各质元的振动，振动向外传播出去，使能量以波动形式向四周辐射出去。例如，音叉在振动时，不仅要克服空气阻力作功而消耗能量，同时还因辐射声波而损失能量。3主要讨论振动系统受摩擦阻力的情形：物体振动时的阻尼包括三方面：1.相邻物体接触表面之间的干摩擦力，例如叶片振动时叶根和轮缘槽接触面的摩擦力；2.介质阻力，例如叶片在蒸汽或燃气中振动的阻力；3.材料内摩擦力。4实验指出，当物体以不太大的速率在粘性的介质中运动时，物体受到的阻

3、力与其运动的速率成正比，即对弹簧振子，弹性力根据牛顿第二定律有C—叫做阻力系数，它与物体的形状、大小及介质的性质有关5是振动系统的固有角频率，它由系统本身的性质所决定叫做阻尼系数，与物体的形状、大小及介质的性质有关。1、当阻尼系数较小，即时，系统作欠阻尼振动6欠阻尼振动的振幅是随时间作指数衰减的，阻尼越大，衰减得越快。因此，阻尼振动不是简谐运动，但在阻尼不大时，可近似地看作是一种振幅逐渐减小的简谐运动。它的周期，即有阻尼时的自由振动周期大于无阻尼时的自由振动周期。经过一周期后，相邻两个振幅比值的自然对数称为对数衰

4、减率，即72、若阻尼很大，即时，物体从开始的最大位移处缓慢地逼近平衡位置，完全不可能再作往复运动了，这种情况称为过阻尼。3、时，物体从开始的最大位移处快速地逼近平衡位置，称为临界阻尼。a—欠阻尼b—过阻尼c—临界阻尼abc8三、受迫振动、共振在实际的振动系统中，阻尼总是客观存在的。要使振动持续不断地进行，须对系统施加一周期性的外力，也叫驱动力。系统在周期性外力作用下所进行的振动，叫受迫振动。一个固有频率为、阻尼因子为的系统，在简谐力的作用下，经过足够长的时间，可维持等幅的余弦简谐振动，这就是受迫振动，即由可求得当

5、时，振幅有极大值。这时系统发生共振。。910一、叶片的动强度概念汽轮机同时受到因汽流不均匀产生的激振力作用，由于叶片旋转，所以激振力的作用是周期性的，叶片在振动状态下工作。叶片的振动分为两大类1.自由振动：如叶片受到敲击或用手拉马上放开，叶片在平衡位置左右来回作自由振动。(1)振动的频率称为自振频率，其大小取决于叶片本身的形状、尺寸、材料；叶片的边界条件，如叶跟的紧固程度，有无围带、拉筋等；(2)叶片在自振过程中，受到阻尼作用，振动强衰减并消失，回到原来的平衡位置，振动振幅随时间变化的过程可用曲线表示。第二节引起

6、叶片振动的激振力11振幅按指数规律递减，而频率基本不变。叶片在工作时的阻尼主要来自三方面：接触表面之间的干摩擦力；材料本身的内摩擦；介质的粘性阻尼。2.强迫振动当受到周期性激振力作用，叶片将发生强迫振动强迫振动的频率等于激振力频率强迫振动的振幅取决于（1）激振力幅值大小；（2）激振力频率与叶片自振频率的接近程度，可用曲线表示。激振力频率与自振频率越接近，振幅越大，当两者相等将发生共振，振幅及动应力明显增大，最终可能导致叶片损坏。引起叶片振动的激振力12二、激振力产生的原因及其频率计算叶片的激振力是由级中汽流流场不

7、均匀所致，归纳起来有两类。设计因素：1、叶栅尾迹扰动2、结构扰动：部分进汽，抽汽口、排气管、加强筋和肋制造、安装因素：1、喷嘴和叶片槽道制造、安装偏差2、隔板中分面处喷嘴接合不良引起叶片振动的激振力1314引起叶片振动的激振力喷嘴配汽方式抽汽15二、激振力产生的原因及其频率计算按叶片的激振力的频率高低分为：低频激振力高频激振力（一）低频激振力产生原因若个别喷嘴损坏或加工尺寸有偏差，动叶片旋转到这里受到一次扰动力；上下两隔板结合面处喷嘴错位或有间隙；级前后有抽汽口，抽汽口附近喷嘴出口汽流的轴向速度小，引起扰动；高压

8、级采用窄喷嘴时，加强筋对汽流产生扰动；采用喷嘴配汽方式引起叶片振动的激振力16二、激振力产生的原因及其频率计算按叶片的激振力的频率高低分为：低频激振力高频激振力（二）低频激振力频率计算（1）对称激振力若引起汽流扰动的因素沿圆周对称分布，则n为动叶转速，k为一个圆周内的激振力次数。（2）非对称激振力如喷嘴配汽有两个不通汽弧段相隔π/2，动叶转速n，则每秒转过弧度2πn。则