In this paper, the effect of torque compliance in bolted flange joints on the critical rotation frequency is consi¬dered for a single rotor and for the associated rotor system of aviation GTE

Balyaeva, N.N.

Makarychev, A.S.

Tereshko, A.G.

Zaydullin, D.A.

Баляева, Н.Н.

Зайдуллин, Д.А.

Макарычев, А.С.

Терешко, А.Г.

Russian

Samara University

24 this regard acoustic probes with frequency characteristics correction elements find broad application. Authors have considered it expedient to execute the survey analysis of the correcting elements efficiency on the basis of the available patents, articles and monographs. The report will be of interest to developers of probes for pressure with pulsations used in extreme operational conditions and technical officers in the area of tests and operational development of GTE.  При доводке и эксплуатации газотур-бинных двигателей (ГТД) важно иметь дос-товерную информацию о динамических про-цессах в проточной части. Одним из основ-ных параметров, несущих информацию о ра-бочих процессах в двигателях, является дав-ление, учитываемое при доводке ГТД. По-этому точности измерения пульсаций давле-ния уделяется особое внимание. Повышен-ная температура газа в проточной части, ог-раничения по габаритам и ряд других причин во многих случаях не позволяют устанавли-вать датчик непосредственно в точке изме-рения. Поэтому возникает необходимость в присоединении датчика к процессу (объекту измерений) при помощи волноводного кана-ла (волновода). Известно, что в волноводе возникают резонансные колебания, обуслав-ливающие дополнительную динамическую погрешность при измерении пульсаций дав-ления.  Для повышения достоверности инфор-мации применяют корректирующие элемен-ты в структуре измерительного канала. Уст-ройство, состоящее из датчика пульсаций давления, волновода, присоединённого к процессу, и корректирующего элемента в технической литературе получило название зонда пульсаций давления. Учитывая посто-янный рост рабочих параметров в современ-ных двигателях и энергоустановках и, соот-ветственно,  повышение в них температур и давлений  рабочих сред, авторы сочли целе-сообразным выполнить на основе имеющих-ся патентов, статей и монографий обзорный анализ эффективности корректирующих элементов. В докладе рассмотрены акустиче-ские корректирующие элементы с распреде-лёнными и сосредоточенными параметрами, указаны  их преимущества и недостатки, приведён материал по методам расчёта час-тотных характеристик зондов и их примене-нию при обработке экспериментальных дан-ных. Доклад представит интерес для разра-ботчиков зондов пульсаций давления, при-меняемых в экстремальных условиях их экс-плуатации, и инженерно-технических работ-ников, занятых в сфере испытаний и доводки ГТД.   УДК 629.7.036.34 ВЛИЯНИЕ МОМЕНТНОЙ ПОДАТЛИВОСТИ В БОЛТОВЫХ ФЛАНЦЕВЫХ СТЫКАХ НА ЗНАЧЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА © 2018 Н.Н. Баляева, Д.А. Зайдуллин, А.С. Макарычев, А.Г. Терешко  «ОКБ им. А. Люльки» филиал ПАО «ОДК-УМПО», г. Москва  EFFECT OF THE TORQUE COMPLIANCE IN BOLTED FLANGE JOINTS ON THE CRITICAL ROTATION FREQUENCY OF THE ROTOR  Balyaeva N., Zaydullin D., Makarychev A., Tereshko A. (“Lyulka Design Bureau” subsidiary PJSC “UEC-UEIA”, Moscow, Russian Federation)  In this paper, the effect of torque compliance in bolted flange joints on the critical rotation frequency is consi-dered for a single rotor and for the associated rotor system of aviation GTE.  Расчёт критических частот вращения роторов является не только необходимой, но и одной из важнейших задач при проектиро-вании современных АГТД (авиационных га-зотурбинных двигателей). Современные АГТД имеют, с одной стороны, ярко выра-женную тенденцию к снижению массы, в том числе за счёт массы роторов, с другой стороны, постоянно увеличивающаяся тем-пература рабочего тела ведёт к широкому 25 внедрению жаропрочных сплавов. На выходе получается конструкция с минимальной жё-сткостью и ограниченным использованием лёгких сплавов. Тем актуальнее становится определение не только опорных критических частот вращения валов, но и вальных форм, ранее априори лежащих существенно выше рабочего диапазона частот ГТД. Наибольшее внимание при расчёте вальных форм колебаний роторов необходи-мо уделить правильному учёту факторов, определяющих изгибную жёсткость вала. К таким факторам можно отнести сопряжение конических и цилиндрических оболочек, ра-диальные подхваты, наличие фланцевых болтовых соединений. Если первые два фак-тора, в принципе, легко моделируются в со-временных конечноэлементных комплексах и обладают в случае корректного моделиро-вания контактов линейными характеристи-ками, то фланцевые болтовые соединения имеют ряд параметров, варьируя которыми можно существенно изменить жёсткость ва-ла.  Цель данной работы – определить не-обходимость подробного моделирования фланцевых болтовых соединений с учётом комплекса действующих на него рабочих на-грузок и температур, оценить влияние учёта моментной податливости на величины кри-тических частот вращения как отдельного ротора, так и связанной системы роторов со-временного АГТД. В качестве объекта исследования рас-сматривается ротор высокого давления АГТД (рис. 1).   Рис. 1. Ротор высокого давления АГТД На основании полученных в ходе рабо-ты результатов можно утверждать, что рото-ра ГТД, имеющие в своей конструкции фланцевые болтовые соединения, могут иметь дополнительные моментные податли-вости, обусловленные раскрытием фланце-вого стыка под действием комплекса экс-плуатационных нагрузок даже при условии обеспечения необходимой затяжки при сборке ротора в холодном состоянии. Наличие моментной податливости в болтовом фланцевом стыке не является без-условным фактом, а зависит от условий ра-боты стыка и от сил, действующих на ротор в данном сечении. Наиболее корректно зада-вать параметры моментной податливости после предварительного статического анали-за работы контактных пар, описывающих фланцевое соединение. В случае раскрытия стыка под действи-ем эксплуатационных нагрузок наличие мо-ментной податливости, безусловно, приво-дит к существенному снижению значения изгибной критической частоты вращения ро-тора, что особенно критично для роторов со-временных АГТД в силу ряда причин, опи-санных ранее. Однако для корректной оцен-ки степени влияния моментных податливо-стей на динамические свойства ГТД необхо-димо в обязательном порядке выполнять расчёт связанной системы роторов. Как по-казала данная работа, не всегда снижение изгибной жёсткости одного отдельно взятого ротора может оказать существенное влияние на связанную систему, которая и описывает роторную группу АГТД.   

EFFECT OF THE TORQUE COMPLIANCE IN BOLTED FLANGE JOINTS ON THE CRITICAL ROTATION FREQUENCY OF THE ROTOR

http://repo.ssau.ru/bitstream/Mezhdunarodnaya-nauchnotehnicheskaya-konferenciya-Problemy-i-perspektivy-razvitiya-dvigatelestroeniya/VLIYaNIE-MOMENTNOI-PODATLIVOSTI-V-BOLTOVYH-FLANCEVYH-STYKAH-NA-ZNAChENIE-KRITIChESKIH-ChASTOT-VRAShENIYa-ROTORA-72855/1/ilovepdf_com-24-25.pdf

EFFECT OF THE TORQUE COMPLIANCE IN BOLTED FLANGE JOINTS ON THE CRITICAL ROTATION FREQUENCY OF THE ROTOR

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Samara University