3. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОЛЕБАНИИ ТРАНСПОРТНЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Связанность колебаний роторов, корпусов, лопаток с дисками и валами. Для того, чтобы масса конструкции была по возможности малой, в современных двигателях используют облегченные роторы и корпусы, представляющие собой сложные упругомассовые системы с присоединенными массами агрегатов и других устройств. Частоты собственных колебаний корпусов в некоторых случаях даже более низкие, чем частоты собственных изгибных колебаний роторов. При этом возникает необходимость рассмотрения динамической схемы двигателя, как единой системы роторы—корпус—подвеска. Такая система в рабочем диапазоне частот вращения роторов имеет резонансные режимы, которые условно разделяются на роторные и корпусные. При роторных резонансах больше деформируются элементы конструкции роторов, а при корпусных резонансах — элементы корпусов. Более опасными являются роторные резонансы, так как для них неуравновешенные центробежные нагрузки, вследствие больших прогибов, будут больше, а демпфирование колебаний меньше, чем для корпусных резонансов. Роторные резонансные режимы условно можно рассматривать как режимы критических скоростей роторов.
Анизотропия системы. Особенности конструкции подвески двигателя, несимметричность расположения массивных агрегатов на корпусах, а также зазоры в подшипниках вносят в систему динамическую анизотропию. В зависимости от частоты изменяются не только величины, но и главные направления динамических податливостей опор роторов.
В практических расчетах вводятся допущения
— положения главных осей динамических податливостей не зависят от частоты возмущения,
— главные оси совпадают с горизонтальным и вертикальным направлениями;
— резонансные частоты в горизонтальном и вертикальном направлениях определяются двумя расчетами осесимметричных систем с динамическими податливостями подсистемы корпус—подвеска в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Многовальность двигателя. Она не только усложняет систему, но и приводит к появлению несинхронных прецессий, возбуждающими нагрузками которых для данного ротора являются неуравновешенные силы и моменты других роторов. Появляются дополнительные резонансы.
Тонкостенность конструкций. В связи с требованием облегчения массы конструкции применяются тонкостенные элементы, схематизируемые в виде оболочек вращения, пластин, колец и т. д. Жесткостные характеристики таких элементов имеют специфические особенности, которые необходимо учитывать при расчетах.
Влияние зазоров в подшипниках роторов. Увеличение зазоров в подшипниках качения (за исключением межвальных) приводит к снижению уровня вибраций корпусов в результате ослабления связи ротора с корпусом.
Для легких высокооборотных роторов, и особенно для роторов авиационных подъемных двигателей, ось которых расположена вертикально, возможно появление режима обкатки, при котором ротор и корпус в относительном движении обкатываются в зазоре подшипников При этом возникают значительные силы взаимодействия ротора и корпуса
