RU2022120C1

RU2022120C1 - Axial turbomachine wheel

Info

Publication number: RU2022120C1
Application number: SU914942841A
Authority: RU
Inventors: В.А. Фролов; С.Ю. Малышев; А.В. Малышева
Original assignee: Самарский государственный аэрокосмический университет им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1991-06-05
Filing date: 1991-06-05
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: manufacture of turbomachines. SUBSTANCE: wheel has disk made integral with blades; rim of this disk is provided with slot receiving the damping element. Slot is circular in form and is inclined relative to vertical axis of the disk. Damping element is made in form of multi-layer circular stack of alternating plain and corrugated plates and is mounted in slot at a negative allowance. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к турбостроению и предназначено для рабочих колес, выполненных с диском и лопатками как одно целое. The invention relates to turbine construction and is intended for impellers made with a disk and blades as a whole.

Известны рабочие колеса с демпфирующими устройствами, предназначенными для устранения опасных колебаний лопаток, выполненных за одно целое с диском. Конструктивно такие устройства располагаются в районе обода. В качестве демпфирующих устройств использованы трубки, колпачки, пробки, с помощью которых осуществляется фрикционный контакт с диском. Known impellers with damping devices designed to eliminate the dangerous vibrations of the blades, made in one piece with the disk. Structurally, such devices are located in the region of the rim. As damping devices used tubes, caps, plugs, with which frictional contact with the disk.

Однако такие устройства обладают низкими демпфирующими свойствами вследствие ограниченности подвижки места контакта паза и фрикционной вставки, сложны в изготовлении, зависят от частоты вращения ротора. However, such devices have low damping properties due to the limited movement of the contact points of the groove and the friction insert, are difficult to manufacture, and depend on the rotor speed.

За прототип принято рабочее колесо, в котором диск изготовлен совместно с лопатками. В его ободе параллельно хорде корневого сечения лопатки выполнены отверстия, в которые запрессованы цилиндрические колпачки, представляющие собой демпферы. При колебании лопаток движение передается ободу и происходит относительное смещение контактных поверхностей колпачка и отверстия обода. Под действием центробежных сил колпачок прижимается к стенке отверстия и при относительном движении совершается работа трения, следовательно, демпфируются колебания лопатки. The prototype is an impeller, in which the disk is made together with the blades. In its rim, parallel to the chord of the root section of the scapula, holes are made in which cylindrical caps, which are dampers, are pressed. When the blades oscillate, the movement is transmitted to the rim and there is a relative displacement of the contact surfaces of the cap and the rim opening. Under the action of centrifugal forces, the cap is pressed against the wall of the hole and, with relative motion, the friction work is performed, therefore, the vibrations of the blade are damped.

Известно, что конструктивная особенность рабочих колес турбомашин приводит к большой связанности колебаний, при которой лопатки вовлекают диск в совместные колебания. В результате диск совершает движения с узловыми диаметрами и окружностями. Поэтому основной недостаток прототипа состоит в том, что демпфер дискретный, расположен в осевом направлении, это снижает эффективность демпфирования при наличии узловых диаметров и окружностей. Кроме того, в этой конструкции демпфирование зависит от величины центробежной силы, что требует подбора демпфера по массе. It is known that the design feature of the impellers of turbomachines leads to a large coupling of vibrations, in which the blades engage the disk in joint vibrations. As a result, the disk makes movements with nodal diameters and circles. Therefore, the main disadvantage of the prototype is that the damper is discrete, located in the axial direction, this reduces the damping efficiency in the presence of nodal diameters and circles. In addition, in this design, the damping depends on the magnitude of the centrifugal force, which requires the selection of the damper by mass.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности демпфирования рабочего колеса турбомашины не зависимо от величины центробежной силы при любом числе узловых диаметров и окружностей. The aim of the invention is to increase the reliability and efficiency of damping of the impeller of a turbomachine, regardless of the magnitude of the centrifugal force for any number of nodal diameters and circles.

Поставленная цель достигается тем, что в ободе диска выполнен кольцевой паз с наклоном относительно вертикальной оси диска и в него с упругим натягом установлен многослойный кольцевой пакет чередующихся между собой гладких и гофрированных пластин. This goal is achieved by the fact that an annular groove is made in the rim of the disk with an inclination relative to the vertical axis of the disk, and a multilayer annular package of alternating smooth and corrugated plates alternating between them is installed in it with elastic interference.

В этом варианте реализуется распределенное демпфирование, для его увеличения используется возможная деформация диска с узловыми диаметрами и окружностями, величина демпфирования не зависит от центробежной силы. In this embodiment, distributed damping is implemented, to increase it, possible deformation of the disk with nodal diameters and circles is used, the damping value does not depend on centrifugal force.

На фиг. 1 изображено рабочее колесо осевой турбомашины в разрезе по диску; на фиг.2 - пакет чередующихся прямых и гофрированных пластин. In FIG. 1 shows an impeller of an axial turbomachine in section along the disk; figure 2 is a package of alternating straight and corrugated plates.

Рабочее колесо состоит из диска 1, выполненного за одно целое с лопатками 2 и ободом 3. В ободе имеется наклонный по отношению радиальной оси диска кольцевой паз 4, в котором размещено демпфирующее устройство 5. The impeller consists of a disk 1, made in one piece with the blades 2 and the rim 3. The rim has an annular groove 4 inclined with respect to the radial axis of the disk, in which the damping device 5 is placed.

Демпфирующее устройство представляет собой кольцевой пакет чередующихся между собой гладких и гофрированных пластин. При установке пакета в паз обода создается упругий натяг между прямыми и гофрированными пластинами, что приводит к появлению нормального давления по контактным поверхностям, исключающего влияние центробежной силы на величину демпфирования. The damping device is an annular package of alternating smooth and corrugated plates. When the package is installed in the groove of the rim, an elastic tension is created between the straight and corrugated plates, which leads to the appearance of normal pressure on the contact surfaces, eliminating the influence of centrifugal force on the amount of damping.

При вибрации лопаток вследствие динамической взаимосвязи диска 1 и лопаток 2 рабочее колесо начинает совершать движения с узловыми окружностями и диаметрами. При этом обод 3 подвергается изгибу и кручению. Следовательно, пакет пластин, связанный с ободом, также испытывает деформации изгиба и кручения. Вследствие взаимного смещения поверхностей контакта вершин гофра и гладких пластин совершается работа трения, следовательно, происходит демпфирование колебаний рабочего колеса. Для управления демпфирующими свойствами колеса подбираются жесткость пакета (толщины пластин, размер гофра), упругий натяг и количество пластин в пакете, изменяется угол наклона пакета относительно вертикальной оси. When the blades vibrate due to the dynamic relationship of the disk 1 and the blades 2, the impeller begins to make movements with nodal circles and diameters. In this case, the rim 3 is subjected to bending and torsion. Consequently, the plate pack associated with the rim also experiences bending and torsion strains. Due to the mutual displacement of the contact surfaces of the corrugation peaks and smooth plates, friction work is performed, therefore, the impeller oscillations are damped. To control the damping properties of the wheel, the package stiffness (plate thickness, corrugation size), elastic interference and the number of plates in the package are selected, the angle of inclination of the package relative to the vertical axis is changed.

Изобретение обладает более высоким демпфированием по сравнению с прототипом, т. к. учитывается форма колебаний диска при его вибрации и демпфер имеет большое число точек контакта, что обеспечивает повышенную надежность рабочего колеса. The invention has a higher damping compared to the prototype, because it takes into account the form of vibration of the disk during its vibration and the damper has a large number of contact points, which provides increased reliability of the impeller.

Claims

A WORKING WHEEL OF AXIAL TURBO MACHINE, comprising a disk integral with the blades, the rim of which is provided with a groove, and a damping element installed in the groove, characterized in that, in order to increase the reliability and damping efficiency, the groove is circular and inclined relative to the vertical axis of the disk, and the damping element is made in the form of a multilayer annular package of alternating smooth and corrugated plates and installed in a groove with interference.