Турбина авиационного двухконтурного двигателя
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?нос ц.т. бандажной полки в осевом направлении 0м;
относительный вынос ц.т. пеpифиpийного сечения пеpа
в окружном направлении 0м;
относительный вынос ц.т. периферийного сечения пеpа
в осевом направлении 0м;
материал лопатки: сплав ЖС-32К (на основе никеля);
плотность материала =8200 кг/м3;
интенсивность газовых сил:
- в окружном направлении на среднем радиусе:
; (2.2.1.1)
- в осевом направлении в корне и на периферии:
; (2.2.1.2)
где - радиус сечения;
- число лопаток;
- плотность газа;
,- осевая составляющая скорости газа перед и за лопаткой, равные 172 и 177 м/с;
W1U, W2U - окружные составляющие относительной скорости газа перед и за лопаткой равные 614,98 и 580,1 м/с;
- давление газа перед и за лопаткой, равные соответственно и Па.
Н/м;
Н/м;
Н/м;
2.2.2 Определение температуры лопатки турбины
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:
, (2.2.2.1)
где L - длина профильной части пера лопатки;
Х - расстояние от корневого сечения лопатки до расчетного
(Х).
Разбиваем перо лопатки на 10 равных частей и получаем 11 сечений - от первого (корневого) до одиннадцатого (периферийного).
Температуру охлождаемой лопатки на среднем радиусе принимаем :лс=1040 К.
Температура лопатки в корневом сечении составляет:
tлк=tлс-100К=1040-100=940 К.
Для каждого сечения лопатки определяем температуру (рисунок 2.2.2.1). Зная температуру в сечении лопатки, определяем предел длительной прочности в каждом сечении. Результаты заносим в таблицу 2.2.2.1.
Рисунок 2.2.2.2 - Распределение температуры по высоте лопатки
Таблица 2.2.2 - Параметры материала по сечениям лопатки
№1-12-23-34-45-56-67-78-89-910-10X, мм0,004550,00910,013650,01820,022750,02730,031850,03640,040950,0455Т, ?С1005,6971033,591039,891040104010401040104010401040?дл,МПа763733723720720720720720720720
2.2.3 Статический расчет лопатки турбины на ЭВМ
Расчет лопатки турбины на прочность выполняем с помощью программы STATLOP.EXE. Исходные данные вводим в диалоговом режиме, результаты занесены в файл RSL.REZ.
Результаты расчета приведены в таблице 2.2.3. По результатам расчета строим график изменения суммарных напряжений по высоте лопатки (рисунок 2.2.3.1).
По результатам расчета определяем максимальное суммарное напряжение и находим коэффициент запаса прочности.
Строим график изменения коэффициентов запаса прочности по высоте лопатки в расчетных точках (рисунок 2.2.3.2).
Таблица 2.2.3 - Расчет на прочность пера рабочей лопатки турбины
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПЕРА
РАБОЧЕЙ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА (ТУРБИНЫ)
----------------------------------------------------------------------------
ВЫПОЛНИЛ(А) : Seliverstov
УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ: турбина МАТЕРИАЛ: GS-32
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
GT= 2.000000 CL= 4.550000E-02 RK= 1.860000E-01 RP= 2.315000E-01
VP= 0.000000E+00 UPP= 0.000000E+00 APP= 0.000000E+00
EN= 21545.800000 AA= 0.000000E+00 AU= 0.000000E+00 PU= 1303.340000
PAK= 4989.580000 PAP= 6210.150000 RO= 8200.000000
B= 2.140000E-02 2.140000E-02 2.140000E-02
D= 5.180000E-03 4.700000E-03 4.240000E-03
AP= 3.820000E-03 3.550000E-03 3.450000E-03
AL= 1.148400 9.772000E-01 7.693000E-01
SPT= 763.000000 733.000000 723.000000 720.000000
720.000000 720.000000 720.000000 720.000000
720.000000 720.000000 720.000000
Результаты расчета на прочноcть пера лопатки
N X F Jmin Spakt SизгA SизгB SизгC
m m^2 m^4 МПа МПа МПа МПа
1 .00000 .768E-04 .188E-09 358.661 81.201 26.140 -66.299
2 .00455 .753E-04 .175E-09 329.672 69.879 24.983 -58.484
3 .00910 .739E-04 .166E-09 299.087 58.738 23.256 -50.135
4 .01365 .725E-04 .158E-09 267.055 47.878 20.816 -41.582
5 .01820 .711E-04 .150E-09 233.570 37.467 17.734 -33.042
6 .02275 .697E-04 .143E-09 198.607 27.723 14.174 -24.776
7 .02730 .683E-04 .136E-09 162.125 18.910 10.370 -17.092
8 .03185 .670E-04 .130E-09 124.079 11.339 6.629 -10.345
9 .03640 .656E-04 .123E-09 84.416 5.374 3.332 -4.939
10 .04095 .642E-04 .117E-09 43.077 1.433 .938 -1.324
11 .04550 .629E-04 .111E-09 .000 .000 .000 .000
N SсумA SсумB SсумC Ka Kb Kc
[МПa] [МПa] [МПa]
1 439.862 384.802 292.362 1.735 1.983 2.610
2 399.551 354.655 271.188 1.835 2.067 2.703
3 357.825 322.344 248.952 2.021 2.243 2.904
4 314.933 287.871 225.472 2.286 2.501 3.193
5 271.038 251.305 200.528 2.656 2.865 3.591
6 226.329 212.780 173.831 3.181 3.384 4.142
7 181.034 172.495 145.033 3.977 4.174 4.964
8 135.418 130.708 113.734 5.317 5.508 6.331
9 89.790 87.747 79.477 8.019 8.205 9.059
10 44.511 44.015 41.753 16.176 16.358 17.244
11 .000 .000 .000************************
Рисунок 2.2.3.1 - Распределение суммарных напряжений по высоте лопатки
Рисунок 2.2.3.2 - Распределение коэффициентов запаса прочности по высоте лопатки
Вывод: результате статического расчета лопатки на прочность были получены значения изгибных напряжений, растяжения, и суммарных эквивалентных напряжений.
Наиболее нагружено корневое сечение входной кромки лопатки.При использовании сплава ЖС-32 коэффициент запаса составил минимальное значение К=2,6, что является допустимым по нормам прочности.
2.3 РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ ПЕРВОЙ ФОРМЫ ИЗГИБНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Цель расчета - определение частоты собственных колебаний рабочей лопатки ТВД, и анализ частотной диаграммы для проверки отсутствия рез