Расчет на прочность основных узлов ТРДДсм для учебно-тренировочного самолета
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
1. Расчет на прочность рабочей лопатки первой ступени компрессора высокого давления
Рабочие лопатки осевого компрессора являются весьма ответственными деталями газотурбинных двигателей, от надежной работы которых зависит надежность работы двигателя в целом.
При работе авиационного ГТД на рабочие лопатки действуют статические, динамические и температурные напряжения. К рассматриваемым на данном этапе статическим нагрузкам относятся центробежные силы, возникающие при вращении ротора, и газовые силы, возникающие при обтекании газом профиля пера лопатки в связи с наличием разности давлений рабочего тела перед лопаткой и за ней.
Центробежные силы вызывают деформацию растяжения, изгиба и кручения, а газовые - деформации изгиба и кручения. Напряжения кручения от центробежных и газовых сил слабо закрученных лопаток компрессоров малы, и ими обычно пренебрегают. Напряжения растяжения от центробежных сил являются наиболее существенными. Напряжения изгиба, как правило, меньше напряжений растяжения. При необходимости, iелью уменьшения изгибающих напряжений в лопатке от газовых сил, ее проектируют и устанавливают таким образом, чтобы возникающие изгибающие моменты от центробежных сил были противоположны по знаку моментам от газовых сил и, следовательно, уменьшали и компенсировали последние.
При расчете лопатки на прочность принимают следующие допущения:
лопатку рассматривают как консольную балку, жестко заделанную в ободе диска;
напряжения определяют по каждому виду деформации отдельно;
температура в рассматриваемом сечении - одинакова (отсутствуют температурные напряжения);
лопатку считают жесткой, ее деформацией под действием сил и моментов пренебрегают;
деформации лопатки протекают в упругой зоне (напряжения в ней не превышают предел пропорциональности).
Рисунок 1.1 - Расчетная схема лопатки компрессора
В этой части данной работы проведен расчет на прочность лопаток первой ступени компрессора высокого давления.
Исходные данные:
- Материал лопатки: BT3-1;
- Длина лопатки L =0.051 м;
- Объем бандажной полки V=0 м3;
- Хорда профиля сечения пера b
в корневом сечении b к=0,024 м;
в среднем сечении bср= 0.024 м;
в периферийном сечении b п=0.024 м;
Максимальная толщина профиля ?
в среднем сечении ?ср=0.00144 м;
в периферийном сечении ?п =0.00096 м;
Максимальная стрела прогиба профиля h
в корневом сечении ек =0.002 м;
в среднем сечении еср =0.0015 м;
в периферийном сечении еп =0.001 м;
Угол установки профиля ?
в корневом сечении ?к=1.073 рад;
в среднем сечении ?ср=0.911 рад;
в периферийном сечении ?п=0.709 рад;
Расчет интенсивности газовых сил:
в окружном направлении (для среднего сечения):
346,45 (н/м)
в осевом направлении (в корневом сечении):
в осевом направлении (в периферийном сечении):
iелью уменьшения изгибающих напряжений в лопатке от газовых сил установим перо лопатки таким образом, чтобы центр тяжести периферийного сечения был смещен в окружном и осевом направлении. Таким образом изгибающее напряжение будет частично уменьшено и компенсировано напряжением, возникающим от действия центробежных сил.
Расчет лопатки на прочность выполнен с помощью кафедральной программы STATLOP.exe. Результаты расчета заносятся в файл RZL.rez.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:= 1.000000 CL= 5.100000E-02 RK= 1.582500E-01 RP= 2.092500E-01
VP= 0.000000E+00 UPP= 0.000000E+00 APP= 0.000000E+00= 16388.200000 AA= 0.000000E+00 AU= 0.000000E+00 PU= 346.450000= 373.330000 PAP= 493.260000 RO= 4500.000000= 2.400000E-02 2.400000E-02 2.400000E-02= 1.920000E-03 1.440000E-03 9.600000E-04= 2.000000E-03 1.500000E-03 1.000000E-03= 1.073000 9.110000E-01 7.090000E-01
SPT= 980.000000 980.000000 980.000000 980.000000
.000000 980.000000 980.000000 980.000000
.000000 980.000000 980.000000
На основании полученных расчетных данных построим графические зависимости, отображающие распределение суммарной нагрузки и запасов прочности по сечениям исследуемого пера лопатки.
Рисунок 1.2 - Распределение суммарной нагрузки по сечениям пера лопатки
Рисунок 1.3 - Распределение Суммарных напряжений по сечениям пера лопатки
Рисунок 1.4 - Распределение запасов прочности по сечениям пера лопатки
Полученные графические зависимости показывают, что ни в одном исследуемом сечении суммарное нагружение не превысило максимально допустимое напряжение для данного материала при данных условиях работы. Расчетное распределение нагрузки по сечениям соответствует теоретическому распределению: в результате действия изгибных нагрузок на кромках профиля лопатки возникает напряжение растяжения (точки А и В), а на спинке профиля возникает напряжение сжатия (точка С).
Полученный прочностной запас соответствуют нормам прочности (согласно которым его минимальное значение для лопаток компрессора должно составлять не менее 1,5). Максимальный запас прочности наблюдается на спинке профиля.
2.Расчет на прочность диска рабочего колеса компрессора высокого давления
Диски компрессоров - это наиболее ответственные элементы 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 и