Расчет диска компрессора газотурбинного двигателя
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
Содержание:
1 Общие сведения
Исходные данные
Порядок расчета
Вывод
Список используемой литературы
Задание
1 Общие сведения
Диски компрессоров и турбин - это наиболее ответственные элементы конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций дисков зависят надежность, легкость конструкций авиационных двигателей в целом.
При работе двигателя диски подвергаются нагрузкам различного характера. При этом возникают напряжения:
-растяжения от центробежных сил массы лопаток и собственной массы диска;
-температурные, возникающие при неравномерном нагреве диска по радиусу;
-изгибные, которые могут вызываться гироскопическим моментом, действующим на диск, разностью давлений и температур газов на боковых поверхностях диска, вибрациями дисков;
-кручения, возникающие в случае, если диск передает крутящий момент
-другие.
Из перечисленных напряжений наиболее существенными являются напряжения от центробежных сил собственной массы диска и лопаточного венца, а так же температурные (в случае неравномерного нагрева диска). Напряжения кручения обычно не велики и в расчетах (в большинстве случаев) не учитываются. Напряжения изгиба зависят от толщины диска и способа соединения дисков между собой и с валом и могут быть значительными лишь в тонких дисках.
Для оценки напряженности диска расчеты ведутся в предположении его упругого состояния. Однако в некоторых случаях напряжения могут превышать пределы упругости и текучести материала, в результате чего деформации наиболее нагруженных участков диска будут иметь пластический характер.
При расчете на прочность принимаются следующие допущения:
-диск считается симметричным относительно срединной плоскости, перпендикулярной к оси вращения;
-диск находится в плосконапряженном состоянии;
температура диска меняется только по его радиусу и равномерна по толщине;
напряжения на любом радиусе не меняются по толщине;
наличие отверстий и бобышек на полотне диска, отдельных выступов и проточек на его частях не принимаются во внимание.
Цель расчета на прочность диска - определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по радиусу диска.
Исходные данные
Вариант №5
-расчетная частота вращения диска n = 14000 об/мин;
-плотность материала диска (ВТ3-1 r = 4500 кг/м3;
температура диска по радиусу постоянна и равна 20 оС;
предел длительной прочности sДЛ = sВ =1040 МПа;
модуль упругости Е=1,15•1011 Па;
коэффициент линейного расширения материала ?=1210-6 1/с;
коэффициент Пуассона m = 0,3;
толщина обода диска bК=0,028м;
радиус неразрезного части диска RК = 0,220м;
внутренний радиус обода (радиус скачка) RК-1=0,212м;
толщина диска на радиусе скачка bК-1=0,006м;
радиус части диска постоянной толщины R*=0,065м;
толщина части диска постоянной толщины b*=0,016м;
материал диска - сплав ВТ3-1;
контурная нагрузка ?RК=35МПа.
Порядок расчета
. Вычерчиваем радиальное сечение диска до оси (профиль диска) в масштабе 1:1.
2. Профиль диска разбиваем на расчетные сечения от нулевого до 14-го. На радиусе скачка проведено два сечения (13-13 и 13-13). Число сечений - 16. Нулевое сечение для сплошного диска проведено на расстоянии (0,05…0,1) RК=0,01м. Отношение радиусов сечений Rn/Rn-1 не должно превышать 1,4…1,5, т.е. Rn/Rn-11,4…1,5, а отношение толщин дисков bn/bn-1 должно находиться в пределах 0,8…1,2.
. Для каждого сечения вычисляем вспомогательные величины, которые зависят от геометрических размеров диска, его материала, угловой скорости ? и распределения температур по радиусу диска.
газотурбинный двигатель самолет диск
Для диска компрессора .
. Последовательным расчетом (от центра к периферии диска) определяем для каждого сечения величины коэффициентов An, Bn, Qn, Nn.
Значения коэффициентов в нулевом сечении для сплошного диска:=1; B0=0; N0=1; Q0=0.
Значения этих коэффициентов для сечения соответствующего радиусу скачка рассчитываются по следующим формулам:
. По найденным значениям коэффициентов АК, BК и напряжению от лопаточного венца определяем напряжение в нулевом сечении по формуле:
. В каждом сечении вычисляем напряжения ?Rn, ?Tn по формулам:
Значения этих напряжений для сечения соответствующего радиусу скачка рассчитываются по следующим формулам:
. В каждом сечении диска находим величину ?экв. по формуле:
. В каждом сечении диска находим запас прочности по формуле:
Для дисков компрессоров должно быть.
. По результатам расчета строим графики изменения напряжений ?Rn, ?Tn по радиусу диска (рисунок 1).
Результаты расчетов приведены в таблице 1.
Таблица 1
номер сеченияRn, мRn/Rn-1bn, мbn/bn-1Rn^2, м^2Сn/10^5?n?n?n?nAnBn/10^5NnQn/10^5?R, МПа?Т, МПа?экв, МПаК0-00,0154-0,0160,0002372-----1010219,9219,9219,94,731-10,02151,400,01610,000462322,90,6040,3960,6040,3961-9,0731-2,722219,0219,6219,34,742-20,02951,370,01610,000870344,60,6280,3720,6280,3721-23,3211-10,068217,6218,9218,24,773-30,0381,290,01610,00144484,00,7120,2880,7120,2881-43,7201-21,152215,5217,8216,74,804-40,0451,180,01610,002025139,50,8160,1840,8160,1841-65,2531-33,017213,4216,6215,04,845-50,0521,160,01610,002704195,60,8440,1560,8440,1561-90,6611-47,158210,9215,2213,14,886-60,0611,170,01610,003721261,20,8270,1730,8270,1731-128,3321-68,247207,1213,1210,14,957-70,0651,070,01610,004225359,40,9340,0660,9340,0661-147,9571-79,257205,1212,0208,64,988-80,0821,260,014970,93560,006724408,10,8030,2620,7380,2811,064-246,2351,019-132,098209,5210,9210,24,959-90,1021,240,013740,91780,010404649,40,8380,2440,7560,2691,141-397,0201,057-213,524211,2211,0211,14,9310-100,1351,320,011730,85370,0182251004,80,8230,3240,6760,3671,280-720,8221,134-387,841209,5210,6210,04,9511-110,1651,220,009880,84230,0272251760,20,9350,2220,