Турбина авиационного двухконтурного двигателя
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
нном участке. Следовательно, достаточными запасами устойчивости должны обладать и менее протяженные участки тракта камеры сгорания. Необходимости в укреплении их оболочек дополнительными ребрами нет с точки зрения устойчивости конструкции. Нагрузка от напряжения растяжения на наружный корпус находится в допустимых пределах.
2.5 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЗАМКА ЛОПАТКИ ЕЛОЧНОГО ТИПА
Расчет на прочность замка состоит из расчета замковой части лопатки и замковой части обода диска.
Методика упрощенных расчетов дает возможность провести сравнительный анализ прочности замков. За расчетный случай обычно принимают режим максимального числа оборотов ротора двигателя при максимальном расходе воздуха (у земли).
Трудность расчета связана со сложностью их конфигурации, вызывающей неравномерность распределения напряжений, и со сложным характером нагружения замка статическими и динамическими силами и моментами сил.
Допускаемые напряжения для каждого типа замка устанавливаются на основании статистики по указанным напряжениям в ранее изготовленных и успешно отработавших заданный ресурс ГТД.
При упрощенных расчетах замков обычно принимают во внимание лишь нагружение элементов центробежными силами масс пера и хвостовика лопатки. Действием на лопатку газового потока, инерционными силами пера, трением хвостовика в пазе - пренебрегают.
Таким образом, методика упрощенных расчетов замковых соединений имеет следующие допущения:
на замок действует только центробежная сила лопатки;
центробежная сила лопатки и центробежная сила хвостовика лопатки направлены по одному радиусу, проходящему через центр тяжести лопатки;
центробежная сила лопатки распределяется между опорными площадками замкового соединения пропорционально величинам их контактирующих поверхностей.
2.5.1 Исходные данные
Для расчета необходимы следующие данные:
материал: ЖС-32;
плотность материала: 8400кг/м3;
число оборотов турбины: 21545,8 об/мин;
угол наклона контактной площадки: ? = 45о;
угол клина замка: 2? = 36о;
напряжение растяжения в лопатке у корня: 358,661 МПа;
площадь корневого сечения лопатки: 0,76810-4 м2.
У правильно спроектированного замка напряжения смятия, изгиба и среза на всех зубьях должны быть одинаковыми.
Учитывая, что целью проверочного расчета является проверка правильности создания замка лопатки, расчет следует выполнять для всех зубьев.
Напряжения растяжения в различных сечениях хвостовика лопатки и гребня диска отличается по своим значениям.
Эскизы совмещенных хвостовиков пары лопаток, гребня диска и зуба хвостовика приведены на рисунке 2.5.1.1, рисунке 2.5.1.2 и рисунке 2.5.1.3 соответственно.
Рисунок 2.5.1.1- Хвостовик лопатки
Рисунок 2.5.1.2 - Зуб хвостовика лопатки
.5.2 Порядок выполнения расчета
1. Определяем центробежную силу пера лопатки:
Pцб.п. = ?ркFк = 358,6611060,76810-4=27,55 кН;
2. Определяем центробежную силу хвостовика лопатки:
Pцб.х. = mxRц.т.х.?2 =0,00530,1702255,132 = 4,562 кН;
где mx = Vх ? =0,628310-6 8400=0,0053 кг - масса хвостовика лопатки;
объем хвостовика найдем как объем треугольной призмы:
V= hS= 15,1711,292/tg72 = 628,3 мм3 = 0,628310-6 м3;
Rц.т.х = 170 мм - радиус центра тяжести хвостовика.
Считаем, центр тяжести лежит на одной третьей от высоты замка лопатки;
? - угловая скорость вращения диска;
? = =2255,13 рад/с;
. Определяем полную центробежную силу лопатки, учитывая, что в один замковый паз диска устанавливается две лопатки:
Рцб.л. = 2Рцб.п +Рцб.х. = 227,55+4,562=59,662 кН;
4. Определяем нагрузку на один зуб. Так как ширина полос контакта у всех зубьев одинакова, то нагрузка Рi для ''i'' зуба определяется из выражения:
; где z=3 - число зубьев на одной стороне замка;
5. Определяем напряжения смятия на контактных площадках
каждого зуба:
; где bk - ширина обода диска;
6.Определяем напряжения изгиба зубьев:
;
7. Определяем напряжения среза зубьев:
,
где h(1)- высота зуба у конца контактной поверхности.
8.Определяем напряжения растяжения в перемычке хвостовика лопатки:
;
Напряжение растяжения в перемычке хвостовика лопатки в сечении I:
Напряжение растяжения в перемычке хвостовика лопатки в сечении II:
Напряжение растяжения в перемычке хвостовика лопатки в сечении III:
9.Определение напряжения растяжения в сечениях гребня диска турбины:
.
Центробежная сила , действующая на элементы гребня обода диска:
где - центробежная сила, действующая на первый элемент гребня обода диска, (Н);
- геометрические размеры первого сечения гребня обода диска, (мм);
- угол наклона плоскости контакта зуба гребня ().
Напряжения растяжения в сечении гребня n обода диска определяются из выражения:
Напряжения растяжения в сечении гребня n обода диска:
В качестве предельно допустимых напряжений для материала лопатки принимаем:
Определим запасы прочности в элементах хвостовика лопатки:
Таблица 2.11 - Величины коэффициен?/p>