
强度与振动 课件 Chapter 4综述.ppt
21页School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA Structural Strength and Vibration in Aircraft Gas Turbine Engines Chapter 4 Vibrations of Disc and Shells (盘和壳体的振动盘和壳体的振动) 航空发动机强度与振动 Date1 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 主要内容 § 4 .1圆盘振动 Ø1圆盘振动的形式 Ø2薄等厚圆盘的自振频率 Ø3动波(行波) Ø4影响盘自振频率的因素 Ø5盘振动的激振力 Ø6盘共振特性 § 4.2壳体振动概述 Date2 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 1圆盘振动的形式 § 薄盘弯曲振动: • 第一类(节圆)振动:伞形振动 全部节线为同心圆; 振动对称于中心; • 第二类(节径)振动:扇形振动 全部节线为沿盘面径向分布的直线; 较节圆振动危险; • 第三类(复合)振动:伞形+扇形振动 频率较高 Date3 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 中心固定的圆盘伞形中心固定的圆盘伞形( (节圆节圆) )振动振动 符号标记约定:节圆数符号标记约定:节圆数/ /节径数节径数= =s/ns/n 0/00/0:零节圆的一阶振动:零节圆的一阶振动1/01/0:一个节圆的二阶振动:一个节圆的二阶振动 Date4 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 中心固定的圆盘伞形中心固定的圆盘伞形( (节圆节圆) )振动振动 零节径的一阶(零节圆)、二阶(一节圆) 、三阶(二节圆)振动 Date5 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 边缘固定的圆盘伞形边缘固定的圆盘伞形( (节圆节圆) )振动振动 零节径的一阶(零节圆)、二阶(一节圆)振动 Date6 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 中心固定的圆盘扇形中心固定的圆盘扇形( (节节径) )振动振动 零节圆的1、2、3、4节径振动 Date7 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 具有节径和节圆的复合振动 Date8 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 2薄等厚圆盘的自振频率 § 据板壳理论,等厚圆盘(半径r,厚度h,r/h5),自 振频率: 其中ρ为密度, 为抗挠刚 度,E,v分 别为弹 性模量和泊松比, 为振型系数,可查 表。
n圆盘 旋转角速度Ω,则圆盘动频 Date9 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 中心固定圆盘的振型系数 n s 0123 13.7505.410.35 229.9120.2830.4853.4 334.76--- 453.5--- Date10 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 圆盘振型与振频序列图 一节圆s=1 三节圆s=3 二节圆s=2 f,Hz Date11 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 3轮盘的动波(行波)振动 § 行波振动:节径线相对盘产生转动的扇形振动 § 极坐标系(r,θ,t),节线上的位移w (r,θ,t): 相对振动角频率 Date12 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 轮盘行波振动示意图 AAA 顺行波逆行波驻波 Date13 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 4影响盘自振频率的因素 § 叶片对盘自振频率的影响 § 离心力的影响 § 温度对轮盘自振频率的影响 Date14 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 5盘振动的激振力 § 叶片受到周期性变化的气体力传给盘; § 其他零件的力通过联接环或轴传给盘; § 盘面气体压力不均,或有周期性变化。
Date15 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 6共振特性 § 激振力频率 § 共振时 Z为结构系数,正整数 fv是行波振动频率 Date16 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 振动频率与旋转速度的关系 Date17 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 4.2壳体振动概述 § 1概述 § 2薄壳自振频率计算 § 3如何消除壳体振动 Date18 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 1 概述 § 引起发动机内壳体类零部件振动的原因: Ø火焰筒内燃起压力摆动 Ø燃烧不均 Ø振荡燃烧 § 发生振动的壳体类零件 Ø火焰筒 Ø火焰筒外套 Ø加力筒体 Date19 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 2薄壳自振频率计算 § 关于轴线对称的振动: Ø若h/R1,则p2=E/ρR2(p与阶次几乎无关,即薄壳自振 频谱密集,且经验表明此类振动最危险) § 横截面内的振动: § 横向弯曲振动(截面无转动) m为振型的波数 Date20 School of Jet Propulsion, BUAASchool of Jet Propulsion, BUAA 3 如何消除壳体振动 § 措施: Ø消除或减弱气体激振力 p消除振荡燃烧 p改进压气机结构 Ø改变壳体的结构尺寸 Ø采用阻尼系数高的材料 Date21 。












