Термогазодинамический расчет газогенератора приводного ГТД
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
°навливается экран, который крепится болтами совместно с задней цапфой к диску рабочегого колеса девятой ступени. Лопатки рабочих колес (РК) первой, второй и третьей ступеней установлены в пазы типа "ласточкин хвост".
Камера сгорания
Камера сгорания служит для преобразования химической энергии топлива в тепловую путем организации эффективного сгорания топлива в потоке воздуха, поступающего из компрессора.
Камера сгорания двигателя, кольцевая с завихрителем воздуха вокруг рабочих форсунок, состоит из следующих основных узлов: наружного корпуса диффузора, внутреннего корпуса диффузора, жаровой трубы и коллектора с двенадцатью форсунками.
Наружный корпус диффузора состоит из переднего наружного фланца, секций и заднего наружного фланца. Передним фланцем диффузор крепится к корпусу спрямляющего аппарата компрессора, а задним - к сопловому аппарату турбины.
Турбина газогенератора
Турбина - осевая, двухступенчатая,с неохлаждаемыми лопатками. Каждая ступень образуется рядом рабочих лопаток и сопловых аппаратов. Вал и диски первой и второй ступеней сцентрированы, сцеплены друг с другом торцевыми шлицами и стянуты стяжными болтами. Через торцевые шлицы передается крутящий момент от дисков к валу ротора. Крутящий момент от турбины к компрессору передается через эвольвентные шлицы, выполненные на конце вала турбины.
Ротор турбины является составной частью ротора турбокомпрессора. Соединение дисков осуществляется при помощи торцевых шлицов и болтов.
Задняя опора ротора турбины является шариковый подшипник.
Свободная турбина
Осевая четырехступенчатая служит для преобразования энергии газового потока в механическую работу привода электрогенератора. Свободная турбина состоит из ротора, сопловых аппаратов, корпуса турбины и корпусов подшипников.
.2 Расчет на прочность наиболее нагруженных деталей узла (диск, лопатка РК)
.2.1 Расчет на прочность лопатки первой ступени компрессора
При работе газотурбинного двигателя на рабочие лопатки действуют статические, динамические и температурные нагрузки, вызывая сложную картину напряжений.
В данном задании представлен расчет на прочность пера лопатки только от действия статических нагрузок.
При расчете лопатки на прочность принимают следующие допущения:
-лопатку рассматривают как консольную балку, жестко заделанную в ободе диска;
-напряжения определяют по каждому виду деформации относительно;
температуру в рассматриваемом сечении пера лопатки считают одинаковой, т.е. температурные напряжения отсутствуют;
лопатку считают жесткой, а деформацией лопатки(отклонением оси лопатки) под действием сил и моментов пренебрегают;
предполагают, что деформации лопатки протекают в упругой зоне, т.е. напряжения в пере лопатки не превышают предел пропорциональности;
Цель расчета на прочность лопатки - определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по длине пера лопатки.
Исходные данные:
радиус корневого сечения Rk=0.09175м;
радиус концевого (периферийного) сечения Rk=0.16685м;
длина лопатки L=0.0751м;
давление воздуха перед и за лопаткой
p1=79570 Па; р2=93980 Па;
плотность воздуха перед и за лопаткой
; ;
осевые составляющие скорости воздуха перед лопаткой и за ней
;
число лопаток на рабочем колесе
частота вращения ротора
хорда профиля: в корневом сечении м;
в среднем сечении м;
на периферии м;
максимальная толщина профиля:
в корневом сечении м;
в среднем сечении м;
на периферии м;
максимальная стрела прогиба средней линии профиля:
в корневом сечении м;
в среднем сечении м;
на периферии м;
угол установки профиля:
в корневом сечении
в среднем сечении
на периферии
Материал лопаток - ВТ-3. Его плотность , предел длительной прочности .
Предел длительной прочности
Газовые силы, действующие на единицу длины рабочей лопатки (интенсивность нагрузки), находим по формулам:
в плоскости вращения на среднем радиусе:
в осевой плоскости в корневом сечении:
- в осевой плоскости в периферийном сечении:
Найденные значения интенсивности нагрузки газовых сил необходимы непосредственно при вводе исходных данных для расчета. Расчет на растяжение и изгиб от центробежных сил производится непосредственно ПЭВМ. При отсутствии ввода отклонений оси лопатки от радиального направления изгибающие моменты от центробежных сил не рассчитываются (они отсутствуют). После расчета лопатки на прочность с помощью ПЭВМ были получены значения действующих напряжений и запасов статической прочности в трех точках (A, B и C). Результаты счета представлены в Табл. 2.1.
Таблица 2.1
Ниже представлены графики распределения суммарных напряжений и коэффициентов запасов прочности по высоте лопатки в расчетных точках.
Рис. 2.1 Изменение суммарных напряжений по сечениям
Рис.2.2 Изменение запасов прочности по сечениям
Рассчитанная лопатка удовлетворяет нормам прочности, поскольку запас прочности в самом напряженном месте соответствует требованиям (для рабочих лопаток компрессора К не менее 1,5) К=3,235.
.2.2 Расчет на прочность диска рабочего колеса первой ступени компрессора
Диски - это наиболее ответственные элементы конструкции