Расчет на прочность основных узлов ТРДДсм для учебно-тренировочного самолета
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ел пропорциональности.
Цель расчета на прочность лопатки - определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по длине пера лопатки.
В качестве расчетного режима выбираем режим максимальной частоты вращения ротора и максимального расхода воздуха через двигатель. Этим условиям соответствует взлет или полет с максимальной скоростью у земли зимой.
Рисунок 5.1 - Расчетная схема лопатки турбины
Исходные данные
Материал лопатки: ЖС6-К
Длина лопатки L=0.041 м
Радиус корневого сечения Rk=0.21925 м.
Объем бандажной полки V=3.7310-7 м3.
Хорда профиля сечения пера b
-в корневом сечении bк=0.0227 м
-в среднем сечении bк=0.0227 м
в периферийном сечении bп=0.0227 м
Максимальная толщина профиля
-в корневом сечении Сmaxвт=5*10-3 м
-в среднем сечении Сmaxср=4.5*10-3 м
в периферийном сечении Сmaxпер=4*10-3 м
Максимальная стрела прогиба профиля е
-в корневом сечении ек=0.0062 м
-в среднем сечении еср=0.0061 м
в периферийном епер= 0.0060 м
Угол установки профиля g
в корневом сечении gк=1.2 рад
в среднем сечении gср=1.07 рад
в периферийном сечении gп=0.92 рад.
Температура охлаждаемой турбинной лопатки на среднем радиусе с учетом ее охлаждения равна 987С.
В связи с передачей тепла от рабочей лопатки в диск температура ее примерно на одной трети длины у корня существенно уменьшается (примерно на 100тАж1500С).
Распределение предела длительной прочности в зависимости от температур по высоте лопатки
№ сеч.1234567891011Т, С834870900934934934934934934934934sдл870820780730730730730730730730730
Расчет проводим по методике [4]. Вычисления делаем по программе кафедры 203 Statlop.exe.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:= 2.000000 CL= 4.100000E-02 RK= 2.192500E-01 RP= 2.602500E-01
VP= 3.730000E-07 UPP= 0.000000E+00 APP= 0.000000E+00= 16388.200000 AA= 1.300000E-03 AU= 1.750000E-03 PU= 1360.700000= 2151.100000 PAP= 2542.200000 RO= 8250.000000= 2.270000E-02 2.270000E-02 2.270000E-02= 5.000000E-03 4.500000E-03 4.000000E-03= 6.200000E-03 6.100000E-03 6.000000E-03= 1.200000 1.070000 9.200000E-01
SPT= 870.000000 820.000000 780.000000 730.000000
.000000 730.000000 730.000000 730.000000
.000000 730.000000 730.000000
На основании полученных расчетных данных построим графические зависимости, отображающие распределение суммарной нагрузки и запасов прочности по сечениям исследуемого пера лопатки.
Изменение суммарных напряжений по длине лопатки
Изменение напряжений по длине лопатки
Полученные значения запасов прочности во всех сечениях удовлетворяют нормам прочности и не являются завышенными, следовательно, материал лопатки подобран рационально.
6. Расчет замка лопатки турбины на прочность
Расчет на прочность замка состоит из расчета замковой части лопатки (хвостовика) и замковой части обода диска (гребня).
Если конструкция имеет детали крепления (штифты, пальцы), следует выполнить расчет и этих деталей.
Методика упрощенных расчетов дает возможность провести сравнительный анализ прочности замков. За расчетный случай обычно принимают режим максимального числа оборотов ротора двигателя при максимальном расходе воздуха (у земли).
Трудности расчета замков связаны со сложной их конфигурацией, вызывающей неравномерность распределения напряжений, и со сложным характером замка статическими и динамическими силами и моментами сил.
Сложность форм хвостовиков лопаток и замковой части обода вызывает концентрацию напряжений в элементах замкового соединения. Фактические напряжения, как правило, в полтора два раза превышают напряжения полученные расчетным путем. Указанное обстоятельство учитывается при определении запасов прочности применением соответственно заниженных допускаемых напряжений.
Допускаемые напряжения для каждого типа замка устанавливаются на основании результатов статистики по указанным напряжениям в ранее изготовленных и успешно отработавших свой ресурс ГТД.
При упрощенных расчетах замков обычно принимают во внимание лишь элементов центробежными силами масс пера и хвостовика лопатки, Действием на лопатку газового потока, инерционными силами пера, трением хвостовика лопатки в пазе - пренебрегают.
Таким образом, методика упрощенных расчетов замковых соединений имеет следующие допущения:
на замок действует только центробежная сила лопатки;
центробежная сила пере лопатки Pц.п. и центробежная сила хвостовика лопатки Pц.х. направлены по одному радиусу, проходящему через центр тяжести хвостовика лопатки;
центробежная сила лопатки распределяется между опорными площадками замкового соединения пропорционально величинам контактирующих поверхностей.
Среднее напряжение смятия между лопаткой и ободом диска:
В этих формулах:
j=360/z - угловой шаг лопатки (z - число лопаток);
i - номер рассматриваемого сечения;
n - число зубьев на одной стороне ножки;
Pjл - полная центробежная сила лопатки вместе с ножкой;
Pjнi - центробежная сила части ножки, между i и i+1 сечением;
Pjдi - ц.б. сила части выступа диска, выше i-го сечения
a - половина угла клиновидности замка;
m=0.2 - коэффициент трения;
Центробежные силы определяются по формулам:
где r' и r'' - плотность материала лопатки и диска; Vi' и Vi'' - объемы элементов ножки лопатки и выступов диска, между I-м и (I+1) - м сечениями; Rci' и Rci'' - расстояние от оси вращения до центра тяжести указанных объемов.
Для вычисления объемов используют формулы:
Принимаем, что Ci=hi, Rci'=Rci''=Rci.
Угловая скорость вращения w=1715,2 рад/с.
r''=8100 кг/м3,
r'=8100 кг/м3.
&nbs