Расчет на прочность основных узлов ТРДДсм для учебно-тренировочного самолета
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
згиба. 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 очередь, от толщины диска и способа соединения дисков между собой и с валом (и проявляются, как следствие, в относительно тонких дисках).
При расчете на прочность принимаются следующие допущения:
диск считается симметричным относительно срединной плоскости, перпендикулярной к оси вращения;
диск находится в плосконапряженном состоянии;
напряжение на любом радиусе не меняется по толщине;
наличие отверстий и бобышек на полотне диска, отдельных выступов и проточек не принимается во внимание.
Исходные данные:
Частота вращения диска =16388.2 об/мин;
Материал диска - титановый сплав ВТ-3;
Плотность материала= 4500 кг/м;
Напряжение в корневом сечении пера лопатки от растяжения центробежными силами на расчетном режиме= 49.9 МПа;
Число лопаток на рабочем колесе =47;
Площадь радиального сечения разрезной части обода =0,0002982 м;
Радиуiентра тяжести площади радиального сечения = 0.156 м;
Предел длительной прочности 1050 Мпа;
Расчет контурной нагрузки:
Таблица 2.1. Исходные данные по сеч751.0080.01050.80870.10831.0070.00840.880.10881.0050.0070.833390.12381.1380.0071100.13881.1210.0071110.14961.0780.0071120.14981.0010.0081.143130.15031.0030.00961.2140.15081.0030.01151.198150.15141.0040.01351.174160.15211.0050.0161.185170.1541.0390.0161
Рисунок 2.1 - Диск РК компрессора
В данном расчете не будут учитываться температурные напряжения диска, поскольку диски компрессора работают в значительно меньшем диапазоне температур, нежели диски турбин, а градиент температуры по радиусу диска - незначителен.
Геометрические размеры диска в расчетных сечениях и радиусы этих сечений принимаем согласно расчетной схеме (рисунок 2.2).
Расчет диска на прочность выполнен с помощью кафедральной программы DISK_112.exe. Результаты расчета заносятся в файл RESULT.dsk.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:= 0 DT= 0
Частота вращения = 16388.2 об/мин
Количество расчетных сечений = 17
Количество скачков на контуре = 0
Контурная нагрузка = 49.900 МПа= 0 BZ= 0 NZ= 1 QZ= 0
Коэффициент Пуассона =.30(1)=.0940 R(2)=.0990 R(3)=.1040 R(4)=.1055
R(5)=.1066 R(6)=.1075 R(7)=.1083 R(8)=.1088(9)=.1238 R(10)=.1388 R(11)=.1496 R(12)=.1498(13)=.1503 R(14)=.1508 R(15)=.1514 R(16)=.1521(17)=.1540(1)=.0200 B(2)=.0200 B(3)=.0200 B(4)=.0160(5)=.0130 B(6)=.0105 B(7)=.0084 B(8)=.0070(9)=.0070 B(10)=.0070 B(11)=.0070 B(12)=.0080
B(13)=.0096 B(14)=.0115 B(15)=.0135 B(16)=.0160(17)=.0160
Плотность материала = 4500.00
Предел длит. прочности материала= 1050.0
На основании расчетных данных построим графические зависимости, отображающие распределение радиальной и окружной нагрузки, а так же коэффициента запаса прочности по сечениям исследуемого диска.
Рисунок 2.2 - Распределение радиального напряжения по сечениям
Рисунок 2.3 - Распределение коэффициента запаса прочности по сечениям
прочность лопатка колесо компрессор
Полученные графические зависимости соответствуют теоретическому распределению радиального и окружного напряжения. Очевидно, что наличие центрального отверстия на ободе диска перераспределяет роль между напряжениями, и окружное напряжение становится выше радиального. Наличие скачка (резкого увеличения толщины) на ободе диска отмечено характерными скачками на эпюрах напряжений.
Во всех сечениях диска имеется достаточный запас прочности (соблюдается условие, согласно которому коэффициент запаса прочности для диска должен быть не менее 1.5).
3.Расчет на прочность замка рабочей лопатки компрессора высокого давления
Крепление рабочих лопаток к роторам компрессоров осуществляется специальными замками. Помимо общих требований, к конструкции замков лопаток предъявляются такие требования, как высокая прочность, технологичность, легкость, конструктивная простота, возможность демонтажа и ремонта лопаточного венца, надежность и долговечность.
Замковое соединение передает на диск нагрузки, действующие на рабочую лопатку, и нагружает диск центробежной силой собственной массы. Наибольшую нагрузку для замкового соединения составляет центробежная сила рабочей лопатки.
Выбор типа замка производится на основании специфических особенностей работы узла, для которого этот замок предназначен. Для дисков компрессоров наиболее характерно применение лопаточного замка типа ласточкин хвост (лопаточный замок трапецевидного типа). Эти замки не сложны с точки зрения проектирования, а рабочие колеса с такими замковыми частями просты в изготовлении и в ремонте.
Рисунок 3.1 - Расчетная схема замка трапецевидного типа
Исходные данные:
материал хвостовика лопатки (ВТ-3);
- плотность материала хвостовика лопатки ;
предел длительной прочности материала ;
напряжение в корневом сечении лопатки ;
материал диска (ВТ3-1);
плотность материала диска ;
число лопаток Z=47;
количество оборотов ротора высокого давления n=16388.2 об/мин;
Геометрические параметры замка лопатки:
втулочный радиус ;
периферийный радиус ;
угол между осями лопаток ;
угол наклона боковой грани к оси лопатки .