Термогазодинамический расчет газогенератора приводного ГТД
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций дисков зависит надежность, легкость конструкций газотурбинных двигателей в целом.
Диски находятся под воздействием инерционных центробежных сил, возникающих при вращении от массы рабочих лопаток и собственной массы дисков. Эти силы вызывают в дисках растягивающие напряжения.
Кроме напряжений растяжения и сжатия, в дисках могут возникать напряжения кручения и изгиба.
Из перечисленных напряжений наиболее существенными являются напряжения от центробежных сил собственной массы диска и лопаточного венца, а так же температурные (в случае неравномерного нагрева диска). Напряжения кручения обычно не велики и в расчетах (в большинстве случаев) не учитываются. Напряжения изгиба зависят от толщины диска и способа соединения дисков между собой и с валом и могут быть значительными лишь в тонких дисках.
При расчете на прочность принимаются следующие допущения:
диск считается симметричным относительно срединной плоскости, перпендикулярной к оси вращения;
-диск находится в плосконапряженном состоянии;
напряжения на любом радиусе не меняются по толщине;
наличие отверстий и бобышек в полотне диска, отдельных выступов и проточек на его частях не принимаются во внимание.
Цель расчета - определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по радиусу диска.
Исходные данные:
Таблица 2.2
Таблица исходных данных на соответствующих радиусах:
Номер сеченияR, мb, м10,05630,025020,05880,025030,06110,025040,06110,012150,06420,012160,06790,012170,07110,012180,07560,012190,07560,0167100,07660,0202110,08070,0202
Напряжение ?Rл от центробежных сил лопаток и замковой части обода может быть определено для случая, когда лопатки и диск изготовлены из материала с одинаковой плотностью, по формуле:
где z - число лопаток на ободе диска;
?рк - напряжение в корневом сечении лопатки от растяжения центробежными силами;
FК - площадь корневого сечения лопатки;
? - плотность материла диска и лопатки;- площадь радиального сечения разрезной части обода диска;
Rf - радиус центра тяжести площади f;
RK - наружный радиус неразрезного обода диска;
bК - ширина обода диска на радиусе RK;
w - угловая скорость вращения диска.
=
= 38,685МПа.
Ниже приведены результаты расчета диска на ЭВМ (см. табл.2.3) и изменение радиального и окружного напряжения (рис.2.3) и запасов прочности по сечениям диска (рис.2.4).
Таблица 2.3
Рис.2.3 Изменение напряжений по сечениям
Рис.2.4 Изменение запасов прочности по сечениям
Из графиков видно, что значения запасов прочности по сечениям диска удовлетворяют нормам прочности, по которым запас прочности должен быть не менее 1,3….1,5. В нашем случае минимальный запас прочности 5,3, а максимальный -12,3, что обеспечивает безопасную работу диска компрессора и двигателя в целом.
Выводы
Результатом выполнения конструкторской части данной работы является составление краткого технического описания узлов ГТД и расчет на прочность наиболее нагруженных деталей узла.
Из результатов расчета на прочность лопатки рабочего колеса турбины видно, что запас прочности лопатки в самом напряженном месте соответствует требованиям (для рабочих лопаток компрессора К не менее 1,5) К=3,263.
Из результатов расчета на прочность диска турбины видно, что значения запасов прочности по сечениям диска удовлетворяют нормам прочности, по которым запас прочности должен быть не менее 1,3….1,5. В нашем случае минимальный запас прочности 3,1, а максимальный 4,8, что обеспечивает надежную работу диска, компрессора и двигателя в целом.
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
.1 Анализ детали, оценка ее технологичности, выбор и обоснование вида заготовки и метода ее получения
.1.1 Анализ рабочей детали
Между рабочей деталью, условиями ее эксплуатации и технологическим процессом ее изготовления существуют тесные связи.
1.Материал, общие размеры и конфигурация детали дают возможность установить способ получения заготовки детали, оценить примерный объем и трудоемкость обработки, наметить типы потребного оборудования. Присутствие сложных поверхностей предопределяет необходимость использования специального оборудования.
2.Требуемая точность поверхностей в детали определяет необходимые методы обработки.
.Взаимная координация поверхностей в детали определяет базы, способы установки, последовательность операций технологического процесса.
.Заданная в детали термическая и химико-термическая обработка дает преставление о месте этой обработки в технологическом процессе и о разделении процесса на этапы.
Условия работы детали: диапазон рабочих температур и давлений, условия нагружения и виды нагрузок, установленный ресурс, наличие электрических и магнитных полей, использование рабочих жидкостей и смазочных материалов, контактирование с химически активными веществами - все эти факторы определяют физико-механические свойства материала детали, которые необходимо обеспечить в процессе ее изготовления.
Материал детали
Материал детали - углеродистая сталь 20Х. Для этой стали предусмотрены такие заменители: стали: стали: 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ.
Вид поставки - сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОС