Лопатка восьмой ступени переменного сечения; высота рабочей части 1= 165 мм; материал — сталь ЭИ-802. Объем вибрационных испытаний ступени включал определение форм и частот колебаний одиночной лопатки в лабораторных условиях и тензометрические испытания в машине под нагрузкой.
Экспериментальные и расчетные данные статических характеристик представлены на рис. 5, из которого видно, что хорошо совпадает расчет с экспериментом по основным формам колебаний. Одиночная лопатка имеет широкий спектр собственных форм. Диаграмма вибрационных характеристик и напряженного состояния ступени приведена на рис. 6.
В рабочем диапазоне работы машины был зарегистрирован только один тип колебаний: аксиальные дисковые колебания с узловыми диаметрами на частоте = 1300-н 1410 Гц. Так как ступень имеет две демпферные проволоки, замкнутые на круг, то основной формой колебаний для такой конструкции являются аксиальные дисковые колебания венца лопаток, которые были зарегистрированы на частотах ./= 1300-г 1410 Гц в диапазоне, оборотов я=116-г- 136 1/с: Уровень напряжений на этой форме составлял а=20 МПа, /е= = 10 на оборотах п= 133 1/с.
За рабочим диапазоном оборотов, на девятой кратности, уровень напряжений был выше — сд=29 МПа <л=147 1/с).
На рис. 7 дана эпюра напряжений, полученная во вращении, при колебаниях с частотой 1360 Гц. Там же дана эпюра, полученная в статике для одиночной .лопатки. Наличие двух демпферных связей существенно меняет картину распределения напряжений.
Запас прочности ступени. Максимальный уровень напряжений в лопатках ступени при осевых формах составлял ад=20 МПа, по тензорезисто-рам на входной кромке в 10 мм от корня. Прочность лопатки с осевым хвостовиком при аксиальных колебаниях определяется наиболее нагруженным сечением пера. Пересчет напряжений по эпюре на максимально нагруженное сечение и с учетом смещения датчика от кромки составляет стах=1,1б, сд=23МПа.
Для оценки запаса прочности используем данные по выносливости лопатки при тангенциальных колебаниях I тона и диаграмму предельных напряжений [2]. Предел выносливости лопаток восьмой ступени по перу при симметричном цикле составляет 200 МПа, Запас прочности лопаток при аксиальных колебаниях вычисленный по диаграмме предельных напряжений, — па=8,2. Выводы
1. Максимальные напряжения в лопатках седьмой ступени, зарегистрированные при аксиальных колебаниях с узловыми диаметрами, составляют а—11 МПа и на высших формах колебаний о=8 МПа. Соответствующие запасы прочности 4,2; п =11,4.
< 2. Максимальные напряжения в лопатках восьмой ступени зарегистрированы при аксиальных колебаниях с узловыми диаметрами и составляют о= 20 МПа. Соответствующий запас прочности п = 8,2.
3. Полученные величины запасов прочности обеспечивают вибрационную надежность лопаток исследованных ступеней.
