Проектирование компрессора высокого давления
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ия в корневом сечении пера лопатки от действия центробежных сил;
площадь корневого сечения пера лопатки.
Центробежная сила от массы хвостовика вычисляется по формуле:
где: объем хвостовика;
плотность материала лопатки;
расстояние от оси вращения до центра массы хвостовика; угловая скорость вращения ротора.
. Определение силы действующей на зуб:
где: число пар зубьев;
коэффициент трения между зубьями хвостовика лопатки и диска ;
угол наклона зуба.
. Определение среднего напряжения смятия между лопаткой и ободом диска:
Принимается, что площадь смятия на всех зубьях замка одинакова, так как длина замка по высоте и размер опорной поверхности зуба не изменяются, поэтому напряжение смятия достаточно расiитать только в одном сечении.
где: длина опорной поверхности зуба;
длина замка лопатки;
. Определение напряжения изгиба у основания зуба:
Напряжение изгиба для второго и третьего зубьев будут одинаковы, поэтому определим только для одного, а для первого и четвертого зуба будет отличатся, так как толщина этих зубьев у основания несколько меньше.
где: толщина зуба и СЦ-м сечении;
плечо силы
5. Определение напряжения среза у основания зуба:
Напряжение среза для второго и третьего зубьев будут одинаковы, поэтому определим только для одного, а для первого и четвертого зуба будет отличатся, так как толщина этих зубьев в плоскости среза несколько меньше.
где: толщина зуба в плоскости среза, в СЦ-м сечении;
. Определение растягивающего напряжения у ножки лопатки:
где: толщина ножки лопатки в СЦ-м сечении;
центробежная сила части ножки, заключенной между СЦ-м и -м сечениями;
центробежная сила части ножки, расположенной ниже -го сечения;
7. Определение запаса прочности в елочном замке по изгибающим напряжениям:
Условие выполняется.
Данный замок елочного типа соответствует всем выдвигаемым требованиям:
5. Раiет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки рабочего колеса компрессора высокого давления
При работе авиационного газотурбинного двигателя на рабочие лопатки компрессора действуют периодически изменяющиеся газовые силы, что связано с неравномерностью газовоздушного потока по окружности в проточной части двигателя. Эти силы вызывают вынужденные колебания лопаток. При совпадении частот собственных колебаний лопатки iастотами вынужденных колебаний наступают резонансные колебания, при которых амплитуда колебаний резко возрастает, что может привести к разрушению лопатки. Опасных резонансных колебаний можно избежать путем изменения частоты собственных колебаний лопаток или частоты и величины возбуждающей силы.
Колебания лопаток могут быть изгибными, крутильными, изгибно-крутильными и высокочастотными пластиночными. Особенно легко возбуждаются колебания по основной (первой) изгибной форме.
Целью данного раiета является определение частоты собственных изгибных колебаний лопатки по первой форме, построение частотной диаграммы и нахождение резонансных режимов работы двигателя.
Исходные данные:
плотность материала ;
радиус корневого сечения ;
длина лопатки ;
площади сечения пера лопатки
;;;
минимальные моменты инерции сечения пера
;;;
частота вращения:
.
По результатам раiета построим частотную диаграмму. Для ТВаД за частоту вращения малого газа принимают (принимаем ).
Для определения резонансных режимов работы необходимо учесть частоты колебаний гармоник возбуждающих сил. В нашем случае наибольшее влияние на возможность возникновения резонансного режима оказывают опорные стойки (20 штук), а так же лопатки ВНА на входе в компрессор (57 штук), и НА за 1-ой ступенью(95 штук). Их влияние описывается уравнением , где - порядок гармоник возбуждающих сил; - частота вращения ротора (об/с).
Рисунок 5.1 - Частотная диаграмма колебаний лопатки
По частотной диаграмме видно, что резонансные режимы работы лопаток первой ступени находятся за пределами рабочего диапазона частот вращений ротора. Таким образом, возникновение резонансных колебаний лопаток при работе компрессора в его рабочем диапазоне невозможно.
6. Раiет деталей камеры сгорания на прочность
Способ раiёта на прочность зависит от конструкции камеры сгорания. Напряжения, вызывающие поломку, во многих случаях происходит от частых изменений режима работы двигателя, при которых происходит резкий перепад температур. Анализ поломок показывает, что часть из них происходит из-за температурных напряжений в материале. Камера сгорания расiитывается на прочность и устойчивость на максимальном режиме работы двигателя при полёте у земли в зимних условиях. В нашем случае давления внутри и снаружи внутреннего корпуса равны, а значит, потеря устойчивости для него не наступит. Таким образом раiет проводим только для наружного корпуса камеры сгорания. Под влиянием внутреннего давления воздуха стенки наружного корпуса испытывают напряжения растяжения. Раiёт производится в предположении, что раз