Расчет турбины турбореактивного двухконтурного двигателя на базе АЛтАУ31Ф
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
вляются наиболее существенными.
При расчете лопаток на прочность принимают следующие допущения:
лопатку рассматривают как консольную балку, жестко заделанную в ободе диска;
напряжения определяют по каждому виду деформации отдельно (для сильнозакрученных лопаток это допущение несправедливо);
температуру в рассматриваемом сечении пера лопатки считают одинаковой, т.е. температурные напряжения отсутствуют;
лопатку считают жесткой, а деформации лопатки под действием силы и моментов пренебрегают;
предполагают, что деформации лопатки протекают в упругой зоне, т.е. напряжения в пере лопатки не превышают предел пропорциональности;
температура лопатки турбины изменяется только по длине пера.
Цель расчета на прочность лопатки - определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по длине пера лопатки.
Расчетный режим - режим максимальной частоты вращения ротора при нулевой скорости и нулевой высоте (Н=0, М=0). Этим условиям соответствует взлетный режим.
2.2.1 Формирование исходныхданных
Все величины необходимые для формирования исходных данных берем из газодинамического расчета и профилирования рассматриваемой ступени турбины.
Распределение температуры и предела длительной прочности
по высоте лопатки
Знать температуру лопатки турбины в различных ее сечениях необходимо для установления предела длительной прочности.
В связи передачей тепла от лопатки в диск, теплопроводностью температура ее примерно на одной трети длины у корня существенно уменьшается. Обычно температура лопатки в корневом сечении составляет: .
Приближенно можно считать, что на двух третях длины лопатки температура постоянна, а на одной трети (у корня) изменяется по закону кубической параболы:
,
где L - длина профильной части пера лопатки;
Х - расстояние от корневого сечения лопатки до расчетного (Х<L/3).
Разбиваем перо лопатки на 11 сечений.
Температуру лопатки на среднем радиусе берем из газодинамического расчета турбины на среднем радиусе tлс=934 (?С).
Температура лопатки в корневом сечении составляет лк=tлс-100?С =934-100=834(?С).
Для каждого сечения лопатки определяем температуру,а затем предел длительной прочности в каждом сечении. Результаты заносим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 - Параметры материала по сечениям лопатки
№ сеч.1-12-23-34-45-56-67-78-89-910-1011-11Т, C770800850870870870870870870870870?дл,МПа870820780730730730730730730730730
Определение величины интенсивности газовых сил
а) в окружном направлении:
где - радиус сечения; - число лопаток, равное 89; - плотность газа; и - осевая составляющая скорости газа перед и за лопаткой равные соответственно 197 и 200 м/с; W1U, W2U - окружные составляющие относительной скорости газа перед и за лопаткой равные соответственно 294 и 616 м/с;
б) в осевом направлении:
,
где Р1, Р2 - давление газа перед и за лопаткой равные соответственно 0,104107 и 0,68106 Па ;
,
Выбор необходимых геометрических характеристик профиля
Рисунок 2.2 - Расчетная схема расчета на статическую прочность пера лопатки турбины
Хорда профиля соответственно в корневом, среднем и периферийном сечениях:
-
максимальная толщина профиля в корневом, среднем и периферийном сечениях:
максимальная стрела прогиба средней линии профиля в соответствующих сечениях:
угол установки профиля в соответствующих сечениях:
2.2.2 Статическийрасчет лопатки турбины на ЭВМ
Расчет лопатки турбины на прочность выполняем с помощью программы STATLOP.EXE, результаты занесены в файл RSL.REZ.
Исходные данные вводим в диалоговом режиме:
1.Марка используемого материала: ЖС6-К.
2.Предел длительной прочности
.Плотность материала:.
.Объем бандажной полки:.
.Выноiентра тяжести бандажной полки в окружном направлении: .
.Выноiентра тяжести бандажной полки в осевом направлении: .
.Относительный выноiентра тяжести периферийного сечения пера в окружном направлении: .
.Относительный выноiентра тяжести периферийного сечения пера в осевом направлении: .
.Радиус корневого сечения:
.Радиус периферийного сечения:.
.Длина пера лопатки:.
.Частота вращения:.
.Интенсивность газовых сил:
., ,;
.Геометрия профиля.
Расчет проводим по методике [4]. Вычисления делаем по программе кафедры 203 Statlop.exe.
Таблица 2.1-Расчет на прочность пера рабочей лопатки турбины.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПЕРА РАБОЧЕЙ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА (ТУРБИНЫ)
Рисунок 2.4 - Распределение суммарных напряжений по высоте лопатки
Рисунок 2.5 - Распределение коэффициентов запаса прочности по высоте лопатки
Вывод Полученные значения запасов прочности во всех сечениях удовлетворяют нормам прочности и не являются завышенными, следовательно, материал лопатки подобран рационально.
.3 Расчет на прочность диска турбины
Расчет на прочность диска проводим с помощью методики указанной в пособии [6].
Общие сведения:
Диски турбин - это наиболее ответственные элементы конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций дисков зависит надежность, легкость конструкций авиационных двигателей в целом.
Нагрузки, действующие на диски.
Диски находятся под воздействи