Прочностной раiет компрессора
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ти определяют по формуле
, (2.9)
где - предел длительной точности материала лопатки с учетом температуры в данном сечении и длительность работы.
Согласно нормам прочности минимальный запас по статической прочности профильной части рабочей лопатки компрессора должен быть не менее 1,5.
2.4 Цель раiета
Цель раiета на прочность лопатки РК первой ступени компрессора - определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по длине пера лопатки.
В качестве раiетного режима выбираем режим максимальной частоты вращения ротора и максимального расхода воздуха через двигатель. Этим условиям соответствует взлетный режим работы двигателя, то есть iастотой вращения 19718,2 об/мин.
2.5 Исходные данные
1.Материал лопатки: ВТ-3
2.Длина лопатки L=0,062 м;
.Радиус корневого сечения Rк =0,093 м;
.Радиус периферийного сечения Rп=0,155 м;
5.Объем бандажной полки =0 м;
.Хорда профиля сечения пера b:
-в корневом сечении bk=0,028 м;
-в среднем сечении bcp=0,028 м;
в периферийном сечении bп=0,028 м;
7.Максимальная толщина профиля в сечениях:
в корневом сечении =0,003 м;
в среднем сечении =0,0025 м;
в периферийном сечении =0,0015 м;
8.Максимальная стрела прогиба средних линий профиля h в сечениях:
-в корневом сечении =0,0026 м;
в среднем сечении =0,002 м;
в периферийном сечении =0,001 м;
.Угол установки профиля в сечениях:
в корневом сечении =1,137 рад;
в среднем сечении =0,9855 рад;
в периферийном сечении =0,7 рад;
10.Интенсивность газовых сил в окружном направлении на среднем радиусе
Н/м;
11.Интенсивность газовых сил:
a)в осевой плоскости в корневом сечении:
b)в осевой плоскости в периферийном сечении:
Интенсивность газовых сил в осевом направлении:
в корневом сечении Н/м;
в периферийном сечении Н/м;
.Частота вращения рабочего колеса =19718,2 об/мин;
.Плотность материала лопатки =4530 кг/м;
.Предел длительной прочности =950 МПа;
Согласно нормам прочности минимальный запас по статической прочности профильной части рабочей лопатки компрессора должен быть не менее 1,5.
2.6 Машинный iёт
Раiет проводим по методике [2]. Вычисления выполняем с помощью программы Statlop.exe.
Результаты раiета приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Результаты раiета на прочность рабочей лопатки первой ступени компрессора на ЭВМ
РАiЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПЕРА
РАБОЧЕЙ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА (ТУРБИНЫ)
-------------------------------------------------------------------------------
ВЫПОЛНИЛ(А) : Koshkina 242
УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ: компрессор МАТЕРИАЛ: VT-3
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:= 1.000000 CL= 6.195000E-02 RK= 9.300000E-02 RP= 1.549500E-01
VP= 0.000000E+00 UPP= 0.000000E+00 APP= 0.000000E+00= 19718.200000 AA= 0.000000E+00 AU= 0.000000E+00 PU= 1171.770000= 225.880000 PAP= 376.350000 RO= 4530.000000= 2.800000E-02 2.800000E-02 2.800000E-02= 3.000000E-03 2.500000E-03 1.500000E-03
AP= 2.600000E-03 2.000000E-03 1.000000E-03= 1.137000 9.855000E-01 7.000000E-01
SPT= 950.000000 950.000000 950.000000 950.000000
.000000 950.000000 950.000000 950.000000
.000000 950.000000 950.000000
Результаты раiета на прочноcть пера лопаткиX F Jmin Spakt SизгA SизгB SизгCm^2 m^4 МПа МПа МПа МПа
1 .00000 .582E-04 .543E-10 116.479 86.576 82.324 -86.619
.00619 .575E-04 .491E-10 106.423 72.766 69.081 -73.620
.01239 .559E-04 .441E-10 96.888 60.808 57.461 -62.105
.01859 .539E-04 .391E-10 87.333 49.876 46.830 -51.377
.02478 .514E-04 .343E-10 77.510 39.741 37.031 -41.281
.03097 .485E-04 .294E-10 67.228 30.329 28.028 -31.788
.03717 .453E-04 .246E-10 56.300 21.667 19.855 -22.951
.04336 .417E-04 .198E-10 44.506 13.878 12.616 -14.901
.04956 .378E-04 .151E-10 31.545 7.218 6.518 -7.899
.05576 .336E-04 .103E-10 16.963 2.200 1.979 -2.480
.06195 .291E-04 .560E-11 .000 .000 .000 .000SсумA SсумB SсумC Ka Kb Kc
[МПa] [МПa] [МПa]
203.055 198.804 29.860 4.679 4.779 31.815
179.189 175.505 32.803 5.302 5.413 28.961
157.696 154.349 34.784 6.024 6.155 27.312
137.210 134.163 35.957 6.924 7.081 26.421
117.251 114.541 36.229 8.102 8.294 26.222
97.557 95.256 35.439 9.738 9.973 26.807
77.967 76.155 33.349 12.185 12.475 28.486
58.384 57.122 29.605 16.272 16.631 32.089
38.763 38.063 23.646 24.508 24.958 40.176
19.163 18.942 14.483 49.576 50.153 65.596
.000 .000 .000************************
По результатам раiета построены графики изменения напряжений в точках А, В, С (рисунки 2.2 и 2.3) и запасов прочности по высоте пера лопатки в точках А, В (рисунок 2.4).
Рисунок 2.2 - Изменение изгибных напряжений в точках А, В, С и напряжение растяжения по высоте пера лопатки
Рисунок 2.3 - Изменение напряжений в точках А, В, С по высоте пера лопатки
Рисунок 2.4 - Изменение запасов прочности в точках А, В по высоте пера лопатки
Вывод: Произведен раiет на статическую прочность пера рабочей лопатки первой ступени компрессора. В качестве материала был использован титановый сплав ВТ-3. Полученные значения запаса прочности во всех сечениях удовлетворяют нормам прочности .
3. Раiет на прочность диска рабочего колеса компрессора
Диски компрессоров являются весьма ответственными элементами конструкции газотурбинных двигателей. При вращении ротора диски находятся под воздействием инерционных центробежных сил, возникающих при воздействии от массы рабочих лопаток и собственной массы диска, что вызывает в них растягивающие напряжения.
Помимо растягивающих напряжений, в дисках могут возникать напряжения кручения и изгиба. Кручение вызвано передачей диском крутящего момента. Причиной появления изгибного напряжения может быть разность давлений на боковых поверхностях диска, действие осевых газовых сил, вибрация лопаток и самих дисков, а так же действие гироскопического момента при совершении ЛА различных эволюций.
Наиболее существенными являются напряжения от центробежных сил. Напряжения кручения, как правило, незначительны, и поэтому практически не учитываются. Напряжения изгиба зависят, в первую