Расчет надежности и прогнозирование долговечности деталей газотурбинных двигателей

Дипломная работа - Разное

Другие дипломы по предмету Разное



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.Е. ЖУКОВСКОГО ХАИ

Расчетно-пояснительная записка

по диiиплине: Надежность Авиационных двигателей

Тема: РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ГТД

ВВЕДЕНИЕ

Надежность - это один из основных показателей качества изделия, проявляющийся во времени и отражающий изменения, происходящие в изделии на протяжении всего его периода эксплуатации. Надежность, как свойство изделия, закладывается на этапе проектирования, реализуется при изготовлении и поддерживается в процессе эксплуатации. Следует всегда иметь в виду, что качественно проработанный проект является основой надежности будущего изделия.

Поведение реальных конструкций обусловлено взаимодействием целого ряда факторов, имеющих явно выраженный случайный характер. В связи с этим определение надежности конструкций невозможно без применения методов теории вероятностей и математической статистики.

На основании физики возникновения отказы могут быть разделены на две группы:

внезапные отказы, имеющие характер случайного выброса:

хрупкое разрушение;

превышение предела текучести в какой-либо точке детали, для которой остаточные деформации недопустимы;

возникновение слишком больших упругих деформаций.

постепенные отказы, возникающие в результате необратимого накопления повреждений в детали:

пластические деформации (деформации ползучести);

усталостные повреждения, ведущие к развитию усталостных трещин.

Таким образом, при оценке надежности деталей авиационных ГТД необходимо учитывать внезапные и постепенные отказы. Эти два вида разрушений в первом приближении можно считать независимыми друг от друга.

Изложенные выше допущения позволяют принимать в качестве основного показателя надежности детали вероятность безотказной работы (неразрушения), формула которой имеет вид:

где и - вероятность безотказной работы с учетом внезапных и постепенных отказов.

1. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КОМПРЕССОРА ГТД

Компрессор авиационного газотурбинного двигателя предназначен для сжатия рабочего тела (воздуха) перед подачей его в камеру сгорания. Прототип проектируемого двигателя - ТВаД ТВ3-117 - оснащен осевым компрессором.

Компрессор - осевой, дозвуковой, двенадцатиступенчатый, состоит из:

корпуса передней опоры;

входного направляющего аппарата (ВНА);

корпусов компрессора с направляющими аппаратами (НА);

спрямляющего аппарата;

ротора компрессора;

первой и второй опор дв-ля.

Для повышения запасов газодинамической устойчивости (ГДУ) дв-ля при работе на нерасчетных режимах, он оборудован следующими конструктивными механизмами:

. Поворотными лопатками ВНА и НА первых 4-х ступеней;

. Двумя клапанами перепуска воздуха (КПВ) из-за 7-ой ступени.

2. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА

Рабочие лопатки компрессора подвержены нагрузкам от газовых и цент - рубежных сил, которые вызывают статические и переменные напряжения.

Статические напряжения в лопатках в основном складываются из напряжений растяжения от центробежных сил и изгибных напряжений от газовых и центробежных сил, вызванных наличием выносов центров тяжести для компенсации изгиба от газовых сил.

В качестве исходных данных используем результаты курсового проекта по курсу Теория и расчет лопаточных машин.

Исходные данные

материал: ВТ3.

температура:- ;

Предел длительной прочности МПа.

Коэффициент вариаций предела длительной прочности .

Плотность материала кг/.

Мощность ступени Вт.

Число лопаток .

Угловая скорость рад/с.

Высота лопатки м.

Втулочный радиус м.

Средний радиус м.

Периферийный радиус м.

Расход газа кг/с.

Осевые составляющие абсолютной скорости газа на входе:

м/с;

м/с.

Давление на входе и выходе ступени:

Па;

Па.

Длина хорды лопатки м.

Максимальная стрела прогиба у корневого сечения м.

Максимальная толщина профиля корневого сечениям.

Окружные составляющие скорости газа в относительном движении

м/с;

м/с.

Статическое давление на входе и выходе РК:

Па

Па

Статическая температура на входе и выходе РК:

К

К

Плотность газа на входе и выходе РК:

кг/м3

кг/м3

Расчет интенсивности газовых сил:

в плоскости вращения на среднем радиусе:

в осевой плоскости в корневом сечении:

в осевой плоскости в периферийном сечении:

Исходные данные для расчета на ЭВМ

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПЕРА РАБОЧЕЙ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА (ТУРБИНЫ)

-------------------------------------------------------------------------------

ВЫПОЛНИЛ(А): koshkina

УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ: компрессор МАТЕРИАЛ: vt-3

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:= 1.000000 CL= 6.200000E-02 RK= 9.300000E-02 RP= 1.550000E-01

VP= 0.000000E+00 UPP= 0.000000E+00 APP= 0.000000E+00= 19718.200000 AA= 0.000000E+00 AU= 0.000000E+00 PU= 1826.270000= 1559.310000 PAP= 2428.830000 RO= 4500.000000= 2.800000E-02 2.800000E-02 2.800000E-02= 7.000000E-02 5.500000E-02 4.000000E-02= 1.960000E-03 1.540000E-03 1.120000E-03= 1.380000 1.180000 7.800000E-01

SPT= 1050.000000 1050.000000 1050.000000 1050.000000

.000000 1050.000000 1050.000000 1050.000000

.000000 1050.000000 1050.000000- указатель типа расчитываемой лопаточной машины (компрессор);, PO9 - плотность материала лопатки и ее отклонение (кг/м);- предел длительной прочности материала пера лопатки - массив из 11 чисел (МПа); VSPT - коэфициент вариации предела длительной пр