Турбина авиационного двухконтурного двигателя
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
онансных режимов в рабочей области частот вращения ротора.
Расчет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки будем проводить с помощью методики указанной в пособии [3].
2.3.1 Исходные данные
Исходные данные для расчета:
геометрия рабочей лопатки;
характеристики конструкционного материала ЖС32;
диапазон рабочих частот вращения ротора двигателя.
Так как существенное влияние на свойства конструкционного материала оказывает неравномерность температур по высоте лопатки, для подробного их описания строим зависимость модуля упругости Е от температуры. Найденные значения заносим в таблицу 2.3.1.
Таблица 2.3.1 - Свойства материала составных элементов материала
№1-12-23-34-45-56-67-78-89-910-10Т, ?С1005,6971033,591039,891040104010401040104010401040Е,Па163200158600156700156200156200156200156200156200156200156200
2.3.2 Расчет динамической частоты
Расчет проводим на ЭВМ с помощью программы Dinlop.exe.
Результаты расчета приведены в таблице 2.3.2.
Таблица 2.3.2 - Расчет динамической частоты 1 формы изгибных колебаний
РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ - 1 ФОРМЫ
ИЗГИБНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА (ТУРБИНЫ)
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ РЕЛЕЯ
----------------------------------------------------------------
ВЫПОЛНИЛ(А) : Seliverstov
УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ: турбина МАТЕРИАЛ: GS-32
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
E= 163200.000000 158600.000000 156700.000000 156200.000000
156200.000000 156200.000000 156200.000000 156200.000000
156200.000000 156200.000000 156200.000000
PO= 8400.000000 VP= 0.000000E+00 RP= 0.000000E+00
XP= 0.000000E+00 RK= 1.860000E-01 L= 4.550000E-02
FK= 7.680000E-05 FC= 6.970000E-05 FP= 6.290000E-05 JK= 1.880000E-10
JC= 1.430000E-10 JP= 1.110000E-10 NSM= 359.097000EPS= 1.000000E-03
Q0= 1.600000 Q1= 2.500000
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:
Q NS [об/с] F1 [1/с]
1 1.76649100 .0 2071.4810
2 1.76649100 35.9 2044.5230
3 1.76649100 71.8 2039.6300
4 1.76618900 107.7 2048.6320
5 1.76594200 143.6 2065.6270
6 1.76537200 179.5 2087.2720
7 1.76473400 215.5 2113.4240
8 1.76418500 251.4 2143.9150
9 1.76347100 287.3 2178.5620
10 1.76259300 323.2 2217.1660
11 1.76154900 359.1 2259.5230
2.3.3 Построение частотной диаграммы
По данным таблицы 2.3.2 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
. (2.3.3.1)
Для определения резонансных режимов работы двигателя с учетом принятого масштаба наносим на этот же график частоты возбуждающих сил, кратные частоте вращения ротора:
. (2.3.3.2)
где k - порядок гармоник возбуждающих сил;
nc - частота вращения ротора.
Пересечение линий частот собственных колебаний с частотами возбуждающих сил, на частотной диаграмме (рисунок 2.3.3), показывает резонансные режимы работы двигателя.
Рисунок 2.3.3 - Частотная диаграмма
Вывод: в результате проведения расчёта получены значения динамических частот первой формы изгибных колебаний лопатки компрессора, возможных при вращении ротора компрессора на различных оборотах работающего двигателя.
Построена частотная диаграмма, из которой видно, что в рабочем диапазоне частот вращения ротора турбокомпрессора (от nмг до nmax) резонанс не возникает.
2.4 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ДИСКА ТУРБИНЫ
Диски турбин - это наиболее ответственные элементы конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций диска зависит надежность, легкость конструкций авиационных 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. От неравномерного нагрева дисков турбин возникают температурные напряжения, которые могут вызывать как растяжения, так и сжатие элементов диска.
Кроме напряжений растяжения и сжатия, в дисках могут возникать напряжения кручения и изгиба. Напряжения кручения появляются при передачи диском крутящего момента, а изгибные - возникают под действием разности давлений и температур на боковых поверхностях дисков, от осевых газодинамических сил, действующих на рабочие лопатки, от вибрации лопаток и самих дисков, под действием гироскопических моментов, возникающих при эволюциях самолета.
Из перечисленных напряжений наиболее существенными являются напряжения от центробежных сил собственной массы диска и лопаточного венца, а также температурные. Напряжения кручения обычно и в расчетах 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.
Для оценки напряженности диска расчет ведут в предположении его упругого состояния. Однако в некоторых случаях напряжения могут превосходить пределы упругости и текучести материала, в результате чего деформации наиболее нагруженных участков диска будут иметь пластический характер. Кроме того, при высоких температурах существенное влияние на прочность диска может оказать ползучесть его материала. В этих случаях расчет на прочность диска должен выполняться с учетом пластической деформации и ползучести.
Расчет на прочности диска турбины будем проводить с помощью методики указанной в пособии [3].
При расчете на прочность принимаются следующие допущения:
диск считается симметричным относительно срединной пло?/p>