Расчет турбины турбореактивного двухконтурного двигателя на базе АЛтАУ31Ф
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
и замковой части обода может быть определено по формуле:
,
.3.4 Расчёт на прочность диска турбины на ЭВМ
Вычисления выполняем в программе DISK_EPF. exe.
Результаты расчета приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 -- Результаты расчета на прочность диска турбины
ОПТИМИЗАЦИЯ ДИСКОВ КОМПРЕССОРОВ И ТУРБИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ САПР
По полученным результатам построим графики:
Рисунок 2.7 - Распределение напряжений по высоте диска
Рисунок 2.8 - Изменение коэффициента запаса прочности по высоте диска
Вывод
В этом разделе был произведен расчет на прочность диска турбины с учетом изменение температуры. В результате расчета получены распределения напряжений и коэффициента запаса прочности по высоте диска.
Все коэффициенты запаса удовлетворяют требованиям по прочности, предъявляемым к дискам турбин.
Максимальный запас прочности получили на периферии диска (k=3,2). Минимальный запас прочности k=1,2 на ступице диска (в районе центрового отверстия). Такой запас прочности допустим, так как в корневом сечении диска могут происходить пластические деформации, что допустимо для турбинных дисков.
.4 Расчет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки турбины высокого давления
Расчет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки проводим с помощью методики указанной в пособии [7].
Цель расчета - определение частоты собственных колебаний рабочей лопатки ТВД, и анализ частотной диаграммы для проверки отсутствия резонансных режимов в рабочей области частот вращения ротора.
Расчет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки будем проводить с помощью методики указанной в пособии [6].
Для определения частоты собственных колебаний используют энергетический метод Релея, который основан на законе сохранения энергии совбодноколеблющейся упругой системы. Сущность метода состоит в том, что вычисляются максимальные значения потенциальной энергии лопатки в ее крайнем положении, а кинетической энергии - в среднем. Приравнивая эти энергии, получают формулу для определения частоты.
где Е, ? - модуль упругости и плотность материала;
F, I - площадь и момент инерции сечения лопатки при изгибе ее в плоскости наименьшей жесткости;
? - угловая скорость вращения;
Vп - объем бандажной полки;
Rп -расстояние от центра тяжести полки до оси вращения рабочего колеса;
Xп - расстояние от центра тяжести полки до корневого сечения;
l - длина лопатки;
Rк - расстояние от центра тяжести корневого сечения пера лопатки до оси вращения рабочего колеса;
Х - текущее значение координаты;
у0 - функция прогиба лопатки при колебаниях, у0=схq;
с - может быть назначен любым;
q - показатель степени, выбираемый из условия получения минимального значения частоты первой формы колебания лопатки.
Тогда частота собственных колебаний будет рассчитывается по формуле:
.
Динамическая частота собственных колебаний с учетом температуры определяется по формуле:
,
где n - частота вращения ротора, об/с;
Е0, ЕТ - модули упругости материала лопатки при нормальной и рабочей температуре;
В - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрии лопатки.
.4.1Формирование исходныхданных
Исходные данные:
материал лопатки ЖС6-К;
- плотность материала;
объем бандажной полки Vп=0 кг/м3;
расстояние от ц.т. бандажной полки до оси вращения м;
- расстояние от ц.т. бандажной полки до корневого сечения lб=0,058м;
- радиус корневого сечения;
длина лопатки;
площади сечения пера лопатки, ,
;
минимальные моменты инерции сечения пера,
,;
максимальное число оборотов в секундуоб/с.
Определение температуры лопатки и модуля упругости:
Температуру охлаждаемой лопатки принимаем tл max=9340C. Температуру на разных режимах определим по формуле:
tл= tл max? ;
- определим из рисунка 2.11.
Рисунок 2.11 - Зависимость температуры от оборотов двигателя
2.4.2 Расчет динамической частоты
Расчет проводим на ЭВМ с помощью программы Dinlop.exe.
Результаты расчета приведены в таблице 2.6.
Таблица 2.6 - Расчет динамической частоты 1 формы изгибных колебаний
.4.3 Построение частотной диаграммы
По данным таблицы 2.6 строим зависимость fд = f(nс).
Для построения частотной диаграммы необходимо нанести на график диапазон рабочих частот вращения двигателя от оборотов малого газа до максимальных оборотов. За частоту вращения ротора на режиме малого газа принимаем для ТРДД
.
Для определения резонансных режимов работы двигателя с учетом принятого масштаба наносим на этот же график частоты возбуждающих сил, кратные частоте вращения ротора:
.
где k - порядок гармоник возбуждающих сил;
nc - частота вращения ротора.
Для турбинных лопаток наиболее сильными возбудителями вынужденных колебаний являются камера сгорания (k1 = 24 - число форсунок) и лопатки соплового аппарата (k2 = 41 - число лопаток).
С помощью прямых n_мг=129,86 и n_max=236,1 показываем границы рабочих режимов двигателя по секундной частоте вращения.
Ищем координаты точек пересечения прямых с кривой динамической частоты колебаний лопатки, и определяем резонансные частоты.
Для удобства