Методика проведения работы. 3.1. Определение спектра собственных частот лопатки

3.1. Определение спектра собственных частот лопатки

Из теории вынужденных колебаний известно, что при совпадении частоты изменения возбуждающей силы и частоты собственных колебаний лопатки возникает резонансное состояние, характеризуемое увеличением амплитуды колебаний. Экспериментально это можно наблюдать по увеличению размаха сигнала вибропреобразователя на экране осцил-лографа. Однако "всплески" амплитуды возможны и при кратностях резонансных частот. Достоверным признаком истинных резонансных состояний является сдвиг во времени фазы колебаний лопатки относительно колебаний возбуждающей силы на . Наиболее наглядно эти процессы можно наблюдать, используя метод фигур Лис-сажу (см. лабораторную работу № 1). В данной лабораторной работе этот метод реализуется следующим образом.

При возбуждении лопатки вибратором на него подается от генератора ток с частотой . Лопатка испытывает колебания с той же частотой, а наложенный на нее вибропреобразователь вырабатывает сигнал, меняющийся также с частотой . Если подать на вход "X" осциллографа сигнал от генератора, а на вход "У" – сигнал от вибропреобразователя, то на экране возникает фигура Лиссажу. Поскольку частоты сигналов по обоим входам одинаковы, то это будет эллипс, большая ось которого наклонена к горизонтальной оси.

В состоянии резонанса амплитуда колебаний лопатки усиливается и при этом возникает сдвиг фазы колебаний лопатки относительно фазы возбуждающей силы. Рост амплитуды проявляется в увеличении сигнала по входу "У" (эллипс вытягивается), а сдвиг фазы – в повороте эллипса против часовой стрелки на 90°. После прохождения резонанса положение и размеры эллипса возвращаются примерно к исходному состоянию.

Варьируя частоту тока, подаваемого с генератора на вибратор, и фиксируя частоты, при которых отмечаются описанные состояния, можно определить спектр собственных частот колебаний лопатки.

Частоты могут быть определены либо по показаниям частотомера,
либо по верньеру генератора.

3.2. Определение форм колебаний лопатки

Формы колебаний лопаток различают по числу и характеру узловых линий, возникающих на лопатке при ее колебаниях в состоянии резонанса.

Точки узловых линий неподвижны, а части лопатки по обе стороны от узловой линии колеблются и при этом находятся в противофазах.

Методика выявления узловых линий следующая.

Лопатка приводится в состояние резонанса путем возбуждения вибратором, на который подается от генератора ток с частотой, равной одной из собственных частот колебаний лопатки. На поверхность лопатки накладывают иглу-щуп вибропреобразователя и на экране осциллографа наблюдают амплитуду сигнала. Затем щуп передвигают по поверхности лопатки и отмечают карандашом точки, в которых амплитуда сигнала резко уменьшается. Линии, соединяющие такие точки, дадут картину
узлов. Обход поверхности лопатки щупом целесообразно выполнять по
"строчкам" (параллельным или перпендикулярным оси пера) с шагом
не более 10…15 мм.

При использовании метода фигур Лиссажу признак пересечения узловой линии – поворот эллипса.

Пример картины узловых линий показан на рис. 4.

Рис. 4. Картина узловых линий на лопатке паровой турбины