Изучение конструкционного рассеяния энергии при колебаниях механических систем

Результаты исследований показывают, что демпфирующие свойства елочного соединения существенно зависят от числа и геометрии зубьев, а также от параметров его силового нагружения. Установлено, что с увеличением изгибающего момента М, действующего на хвостовик лопатки, и с уменьшением центробежной силы Р демпфирование колебаний лопатки увеличивается. Демпфирующая способность елочного соединения в значительной мере определяется условиями нагружения первой (от пера) пары зубьев. Разгрузкой первой пары зубьев от центробежной силы за счет изменения первоначального зазора между первыми зубьями хвостовика и выступами на диске и передачей большей нагрузки на нижележащие зубья можно существенно повысить демпфирующую способность елочного соединения. Значительное влияние на демпфирование колебаний оказывает полный угол скоса у = а + р1. С увеличением угла у до определенной величины демпфирующие свойства соединения повышаются. Установлено, что оптимальным значением угла скоса является у = 30 — 42°. Рассеяние энергии колебаний турбинных лопаток с елочным замком в значительной мере зависит от растягивающей силы (имитирующей действие центробежной силы) и изгибающего момента, действующего на лопатку.

Результаты исследований зависимости рассеяния энергии от указанных силовых факторов, полученные применительно к лопаткам двигателя АИ-20. При исследовании демпфирования поперечных колебаний стержней с соединением «ласточкин хвост» на специальной установке, позволяющей имитировать действие центробежной силы лопатки, была найдена существенная зависимость декремента колебаний как от изгибных напряжений, так и от растягивающей стержень осевой силы. При этом с увеличением растягивающей силы декремент снижается, а зависимость его от напряжения менее выражена, особенно для повышенных температур. Соответствующие графики, полученные применительно к моделям компрессорных лопаток.