汽轮机 叶片的强度

汽轮机结构与功能分析

SteamTurbineTheory

承德石油高等专科学校热工系二、叶片的强度(一)叶片的受力分析

叶片受到的作用力主要有两种：①叶片本身和与其相连的围带、拉金所产生的离心力；②汽流的作用力。第一节动叶片第四章汽轮机结构及零件强度

叶片振动的激振力三、叶片的振动叶片是根部固定的弹性杆件自由振动——自振频率强迫振动——激振力共振——叶片的自振频率与激振力频率相等或成整数倍，叶片将发生共振。共振时：振幅和振动应力急剧增加，可能引起叶片的疲劳损坏。(一)引起叶片振动的激振力1.高频激振力汽流力周期性变化激振力的频率为：f=Zn×n0激振力的频率f=2000～4000Hz2．低频激振力由于制造加工的误差及结构等方面的原因，级的圆周上个别地方汽流速度的大小或方向可能异常，动叶每转到此处所受汽流力就变化一次，这样形成的激振力频率较低，称为低频激振力。低频激振力频率为：f=in

(二)叶片的振型叶片的振动

弯曲振动扭转振动：绕叶片形心连线往复扭转轴向振动：汽轮机轴向切向振动：叶轮圆周的切线方向切向振动可分为：A型振动和B型振动两大类1．A型振动叶片振动时，叶根不动、叶顶摆动的振动形式称为A型振动。振动时，叶型上可能有不动的点(实际是一条线)，称为节点。

叶片和叶片组：随着激振力频率的升高，将出现一个、两个及更多个节点的振型，这些振动分别称为A0型、Al型、A2型……振动。A0型振动：频率低，振幅最大，动应力最大，最危险高阶次的振动不容易出现

2．B型振动叶片振动时，叶根不动、叶顶也基本不摆动的振动形式称为B型振动。用围带连成组的叶片，除叶根固定外，叶顶也有支点，有可能发生B型振动。按节点的数目，B型振动也有B0、Bl等型式。第一类对称的Bo型振动：对称于叶片组中心线的叶片的振动相位相反。第二类对称的B0型振动：对称于叶片组中心线的叶片振动相位相同。(三)叶片的自振频率叶片在静止时的自振频率称为静频率。叶片的自振频率取决于以下因素：(1)叶片的抗弯刚度越小，频率越低，振幅大。(2)叶片的高度越高，频率越低，振幅大。(3)叶片的质量越大，频率越低，振幅大。

叶片工作时的自振频率还受到以下工作条件的影响：(1)叶根的连接刚度连接刚度降低，振动叶片的质量增加，刚性降低，因此自振频率降低。(2)工作温度当温度升高时，叶片的刚性降低，使自自振频率降低。(3)离心力离心力的存在相当于增加了叶片的刚度，使叶片的自振频率提高。(4)叶片成组两方面影响：质量增加，使频率降低；叶片的刚度增加，频率升高叶片组的频率通常比单个叶片的同阶频率高。(五)叶片的调频叶片在共振状态下工作容易损坏，因此需要将叶片的自振频率与激振力频率调开，避免运行中发生共振。对叶片的自振频率或激振力频率进行调整，称之为调频。由于激振力的频率难以准确估计且不好改变，实用中通常是调整叶片的自振频率。叶片的频率分散率频率分散率△f是一级中叶片A0型振动最高和最低自振频率之差与它们的平均值之比的百分数，要求△f<8％。当频率分散率过大时，应检查叶片的安装质量。当频率分散度合格而频率仍不合格时，应进行调频。

调整叶片自振频率的措施主要是改变叶片的质量和刚度，包括连接刚度。常用的调频方法有：1)加装围带、拉金或改变围带、拉金的尺寸。2)重新研磨叶根之间的结合面，以增加叶根的连接刚性。3)在叶片顶部钻孔或切角，减小叶片的质量，提高自振频率。4)改变