12. КОЛЕБАНИЯ ЛОПАСТЕЙ ГИДРОТУРБИНЫ

Лопасти поворотно-лопастных гидротурбин. Лопасть рабочего колеса поворотно-лопастных гидротурбин — пологая оболочка переменной толщины, жестко закрепленная по части внутреннего контура и свободная от изгибающих моментов, поперечных сил, нормальных и касательных усилий по остальному контуру.

При расчете на свободные колебания лопасть схематизируется в виде секториальной пластинки переменной толщины, защемленной по части внутреннего контура и свободной по остальной части контура (рис. 30). Для определения частот свободных колебаний используют метод Ритца [35, 36] и метод конечных элементов [28].

Рис. 30

В табл. 1 приведены расчетные и экспериментальные данные для лопасти гидротурбины средненапорной поворотно-лопастной гидротурбины.

В табл. 2 приведены экспериментальные формы колебаний лопасти рабочего колеса гидротурбины на воздухе и в воде. В последнем случае частоты понижаются из-за присоединенных масс воды.

Радиально-осевые гидротурбины [2, 63]. Рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины (рис. 31) представляет собой систему лопастей 3, заделанных с одной стороны в ступицу — верхний обод 1 и стянутых с другой стороны кольцом — нижним ободом 2. При определении частот собственных колебаний лопасти и нижний обод

(см. скан)

рассчитываются с использованием стержневой теории. Само колесо представляет собой систему с поворотной симметрией. Для определения частот используют формулу (101), в которой матрица перехода одного регулярного элемента, включающего лопасть и элемент кольца.

Классификация колебаний рабочего колеса дается по формам колебаний нижнего обода.

Рис. 31

Рис. 32

Низшая форма колебаний рабочего колеса соответствует форме колебания обода с четырьмя узлами (рис. 32), затем, обычно, следует форма с шестью узлами (рис. 33), далее безузловая — крутильная форма (рис. 34), восьмиузловая форма и т. д.

Рис. 33

Рис. 34