Прочностной раiет компрессора
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
>Для обеспечения газодинамической устойчивости двигателя при запуске и при малой частоте вращения ротора компрессора на компрессоре имеются два клапана перепуска воздуха (КПВ) за 7-й ступенью.
1.2 Ротор компрессора
Ротор компрессора - барабанно-дисковой конструкции. Имеет двенадцать ступеней. Состоит из рабочего колеса 1-й ступени, барабана, заднего вала, лабиринтного диска, рабочих лопаток.
Рабочее колесо 1-й ступени состоит из диска и рабочих лопаток, установленных в ободе диска с помощью хвостовиков типа "ласточкин хвост". От осевого перемещения лопатки зафиксированы пластинчатыми замками. Передний лабиринт выполнен как одно целое с диском.
1.3 Основная камера сгорания
Камера сгорания служит для преобразования химической энергии топлива в тепловую путем организации эффективного сгорания топлива в потоке воздуха, поступающего из компрессора.
Камера сгорания двигателя - кольцевая с завихрителем воздуха вокруг рабочих форсунок, состоит из следующих основных узлов: наружного корпуса диффузора, внутреннего корпуса диффузора жаровой трубы.
1.4 Газовая турбина
Турбина - двухступенчатая осевая, служит для привода компрессора и агрегатов двигателя.
Турбина состоит из следующих основных узлов:
корпуса,
соплового аппарата первой ступени,
соплового аппарата второй ступени,
ротора,
третьей опоры.
1.5 Выходное устройство
Реактивное сопло - нерегулируемое, состоит из наружного и внутреннего кожухов, соединённых между собой радиально расположенными полыми обтекаемой формы рёбрами. К внутреннему кожуху крепится болтами конус-стекатель, к наружному кожуху крепится газоотводящая труба. Канал реактивного сопла вместе со стекателем и каналом газоотводящей трубы образует выходную часть газового тракта двигателя.
2. Раiет на прочность рабочей лопатки первой ступени компрессора
Рабочие лопатки осевого компрессора являются весьма ответственными деталями газотурбинного двигателя, от надежной работы которых зависит надежность работы двигателя в целом.
2.1 Нагрузки, действующие на лопатки
При работе газотурбинного двигателя на рабочие лопатки действуют статические, динамические и температурные нагрузки, вызывая сложную картину напряжений.
Раiет на прочность пера лопатки выполняем, учитывая воздействие только статических нагрузок. К ним относятся центробежные силы масс лопаток, которые появляются при вращении ротора, и газовые силы, возникающие при обтекании газом профиля пера лопатки, и в связи с наличием разности давлений газа перед и за лопаткой.
Центробежные силы вызывают деформации растяжения, изгиба и кручения, газовые - деформации изгиба и кручения.
Напряжения кручения от центробежных, газовых сил слабо закрученных рабочих лопаток компрессора малы, и ими пренебрегаем.
Напряжения растяжения от центробежных сил являются наиболее существенными.
Напряжения изгиба обычно меньше напряжений растяжения, причем при необходимости для уменьшения изгибающих напряжений в лопатке от газовых сил ее проектируют так, чтобы возникающие изгибающие моменты от центробежных сил были противоположны по знаку моментам от газовых сил и, следовательно, уменьшали последние.
2.2 Допущения, принимаемые при раiете
При раiете лопатки на прочность принимаем следующие допущения:
-лопатку рассматриваем как консольную балку, жестко заделанную в ободе диска;
-напряжения определяем по каждому виду деформации отдельно;
-температуру в рассматриваемом сечении пера лопатки iитаем одинаковой, т.е. температурные напряжения отсутствуют;
-лопатку iитаем жесткой, а деформацией лопатки под действием сил и моментов пренебрегаем;
-предполагаем, что деформации лопатки протекают в упругой зоне, т.е. напряжения в пере лопатки не превышают предел пропорциональности.
2.3 Основные раiетные уравнения на растяжение и изгиб рабочих лопаток и определение запасов прочности
П - периферийное сечение;
С - среднее сечение;
К - корневое сечение.
Рисунок 2.1 - Раiетная схема
Напряжение растяжения в раiетном сечении пера лопатки определяется по формуле:
(2.2)
Напряжения изгиба в каждой точке раiетного сечения определяются по формуле:
(2.3)
В целях упрощения раiета значения изгибающих моментов и моментов сопротивления берут без учета знаков (по модулю).
Так в точке А , (2.4)
в точке В , (2.5)
в точке С . (2.6)
Вместе с тем знак при определении напряжения изгиба характеризует вид деформации волокон лопатки. Так, если волокна лопатки растянуты, то напряжение изгиба имеет знак +, если же они сжаты, то -. Заметим, что от действия газовых нагрузок на кромках профиля (в точках А и В) всегда возникают напряжения растяжения, а на спинке профиля (в точке С) - напряжения сжатия.
При определении запасов прочности следует учитывать напряжения как растяжения, так и изгиба лопатки. Суммарное напряжение в каждой точке раiетного сечения профильной части лопатки
. (2.7)
Для компрессорных (холодных) лопаток запас статической прочности в каждой точке раiетного сечения
, (2.8)
где - предел прочности.
Для компрессорных лопаток последних ступеней запас прочно