Расчет турбины турбореактивного двухконтурного двигателя на базе АЛтАУ31Ф
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
построения диаграммы составим таблицу 2.7:
Таблица 2.7 - Исходные данные для построения частотной диаграммы
ncfдfв1(СА1)nmax02100,359k141236,1021,52101,411ncfв1236,1211042,92104,56400nмг64,42109,80852,442110129,86085,92015,7221800129,86107,31930,786fв2(форсунки)128,81943,335k224150,31935,4ncfв2171,81935,42900193,21909,06875,3572110214,71819,776
Рис 8.1-Частотная диаграмма колебаний лопатки
Выводы: В результате расчета были получены динамические
частоты колебаний рабочей лопатки турбины и построена частотная диаграмма, из которой видно, что пучок прямых линий, выходящий из начала координат, которые представляют собой частоты колебания гармоник возбуждающих сил не пересекают в рабочем диапазоне двигателя от nмгдо nmах динамические частоты полученные в результаты расчета, что не является опасным для работы двигателя в этом диапазоне
3. 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 нагружения 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 нагружение 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.
.1 Формирование исходных данных
Для расчета необходимы следующие данные:
материал: ЖС6-К;
плотность материала: 8250 (кг/м3);
число оборотов турбины: 12882.9 (об/мин);
угол наклона контактной площадки: ? = 300;
угол клина замка: 2? = 300;
напряжение растяжения в лопатке у корня:358,331(МПа);
площадь корневого сечения лопатки: 0,18910-3 (м2).
У правильно спроектированного замка напряжения смятия, изгиба и среза на всех зубьях должны быть одинаковыми.
Учитывая, что целью проверочного расчета является проверка правильности создания замка лопатки, расчет следует выполнять для всех зубьев.
Напряжения растяжения в различных сечениях хвостовика лопатки и гребня диска отличаются по своим значениям.
Рисунок 2.13 - Хвостовик лопатки
Рисунок 2.14 - Гребень диска
Рисунок 2.15 - Зуб хвостовика лопатки
Таблица 2.8- Геометрия замка лопатки
№ сеч.Размеры хвостовика лопатки, ммРазмеры гребня диска, ммlbceadI7,7228,23,87323,333,551,44,5828,2329,1II6,9328,23,87318,333,551,47,6428,2322,5III5,0928,23,3313,533,551,411,0828,2316,9
.2 Порядок выполнениярасчета
. Определяем центробежную силу пера лопатки:
Pцб.п.=?ркFк=358.3311060,18910-3=67724,4 Н=68кН;
. Определяем центробежную силу хвостовика лопатки:
Pцб.х.=mxRц.т.х.?2=0,031350,32911348,412=18758,98 Н=18,75кН;
mx=Vх?=3.810-68250=0,03135кг - масса хвостовика лопатки;
объем хвостовика найдем как половину объема треугольной призмы:
V= bx0,5l0h0= 0,02820,50,02120,03115=9,3110-6м3;
ц.т.х = 323,3(мм) - радиуiентра тяжести хвостовика.
? - угловая скорость вращения диска.
. Определяем полную центробежную силу лопатки, учитывая, что в один замковый паз диска устанавливается две лопатки:
Рцб.л. = 2Рцб.п +Рцб.х.= 136+17,75=153,75 кН;
4. Определяем нагрузку на один зуб. Так как ширина полос контакта у всех зубьев одинакова, то нагрузка Рi для ''i'' зуба определяется из выражения:
:
. Определяем напряжения смятия на контактных площадках каждого зуба:
:
.
. Определяем напряжения изгиба зубьев:
,
где ,
.
7.Определяем напряжения среза зубьев:
,
где h(1)- высота зуба у конца контактной поверхности
.
. Определим центробежные силы элементов хвостовика:
;
. Определяем напряжения растяжения в перемычке хвостовика лопатки:
,
,
. Определим центробежные силы элементов гребня: