Проектирование компрессора высокого давления
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ость замка лопатки первой ступени КВД
Крепление рабочих лопаток турбины с помощью замка елочного типа, наиболее распространенное в настоящее время, так как на практике этот замок оказался наилучшим. Преимущества этого замка в следующем:
) материал корневой части лопатки, имеющей клиновидную форму, а также периферийной части диска с уширением к центру диска, нагруженных растягивающими напряжениями от центробежных сил и изгибающими - от газовых и центробежных сил, используется весьма рационально - лопатки и диск при таком замке получаются наиболее легкими;
) малые размеры корневой части замка лопатки в плоскости диска позволяют разместить на диске большое число лопаток;
) свободная посадка лопатки в замке не препятствует расширению наиболее нагретой части диска у обода, благодаря чему температурные напряжения в лопатке устраняются, а в ободе диска уменьшаются (допускаемое качание лопатки в плоскости вращения в холодном состоянии составляет - 1,25 мм на длине 100 мм, величина качания зависит от зазора по нерабочей стороне зубьев замка;
) свободная посадка лопатки в диске имеет место лишь при небольшой величине центробежной силы (при числе оборотов, равном половине максимального). Уже при малом числе оборотов лопатка самоустанавливается в замке так, что изгибающие напряжения от центробежных сил оказываются минимальными;
) благодаря наличию сил трения в замке демпфируются колебания лопаток на пониженных числах оборотов (пока центробежные силы лопаток, прижимающие лопатки к диску, невелики и имеются смещения лопатки относительно диска). Демпфирование в замковом соединении, возникающее от внутреннего трения в материале, наблюдается на всех оборотах;
) в связи с тем, что по нерабочей части зубьев лопаток и диска имеются зазоры, в некоторых конструкциях можно осуществить охлаждение замка с помощью продувки воздуха через указанные зазоры;
Наряду с этими преимуществами елочный замок имеет и недостатки:
) небольшая поверхность соприкосновения лопатки и диска по площадкам зубьев приводит к плохому тепловому контакту между лопаткой и диском, вследствие чего теплоотвод от лопатки в диск ухудшается.
) вследствие малого радиуса закруглений в зубьях ножки лопатки и диска происходит большая концентрация напряжений, что может приводить к появлению усталостных трещин;
) для получения более равномерной нагрузки на зубья замка необходима высокая степень точности обработки замка по шагу, по углу и другим размерам зубьев.
Допущения при раiетах замковых соединений.
Раiет на прочность замка крепления рабочей лопатки состоит из раiета замковой части лопатки (хвостовика) и замковой части обода диска (гребня). компрессор высокий давление двигатель
Трудности раiета лопаточных замков связаны со сложной их конфигурацией, вызывающей неравномерность распределения напряжений, и со сложным характером нагружения замка статическими и динамическими силами и моментами сил. Сложная форма хвостовиков лопаток и замковой части обода вызывает концентрацию напряжений в элементах замкового соединения. Фактические напряжения, как правило, в полтора - два раза превышают напряжения, полученные раiетами. Указанное обстоятельство учитывается соответствующим занижением величин предельно допускаемых напряжений.
При упрощенных раiетах замков обычно принимают во внимание лишь нагружения элементов центробежными силами масс пера и хвостовика лопатки. Действием на лопатку газового потока, инерционными силами и силами трения в замке пренебрегают.
Таким образом, методика упрощенных раiетов замковых соединений предполагает следующие допущения:
на замок действует только центробежная сила лопатки;
центробежные силы пера и хвостовика лопатки направлены по одному радиусу, проходящему через центр массы хвостовика;
центробежная сила лопатки распределяется между опорными площадями замкового соединения равномерно и пропорционально величинам контактирующих поверхностей;
диск имеет достаточно большой диаметр, поэтому можно iитать, что замки расположены не по окружности диска, а в одной плоскости.
В качестве раiетного режима принимается режим максимальной частоты вращения ротора при максимальном расходе воздуха (полет с максимальной скоростью на минимальной высоте).
Замковые соединения елочного типа являются основными для крепления лопаток турбин и иногда - лопаток последних ступеней высоконапорных осевых компрессоров и больших лопаток вентиляторов.
При раiете елочного замка условно принимается, что центробежная сила, действующая на лопатку, распределяется по зубьям замка равномерно. В значительной мере это условие обеспечивается подбором зазоров в замке при монтаже, а также тем обстоятельством, что при перегрузке отдельных зубьев происходят пластические деформации, обеспечивающие выравнивание нагрузки. Распределение усилий по зубьям замка зависит от жесткости зубьев и при малой жесткости будет почти равномерным. При раiете елочного замка обычно пренебрегают действием изгибающих и крутящих моментов от газовых и инерционных сил и определяют напряжения только от центробежных сил.
Исходные данные:
Рисунок 1. Эскиз замка
. Определение центробежной силы массы лопатки (перо+замок):
Центробежная сила от массы пера лопатки определяется по формуле:
где: напряжения растяжен