Турбина турбореактивного двухконтурного двигателя
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
пеpа
в осевом направлении 0м;
- материал лопатки: сплав ЖС-6К (на основе никеля);
плотность материала =8200 кг/м3;
- интенсивность газовых сил:
в окружном направлении на среднем радиусе:
;
- в осевом направлении в корне и на периферии:
;
где - радиус сечения;
- число лопаток;
- плотность газа;
,- осевая составляющая скорости газа перед и за лопаткой, равные 195 и 203 м/с;
W1U, W2U - окружные составляющие относительной скорости газа перед и за лопаткой равные, 75 и 574 м/с;
- давление газа перед и за лопаткой, равные соответственно и Па.
Н/м;
Н/м;
Н/м;
.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:
,
где L - длина профильной части пера лопатки;
Х - расстояние от корневого сечения лопатки до расчетного (Х).
Разбиваем перо лопатки на 10 равных частей (рисунок 2.2) и получаем 11 сечений - от первого (корневого) до одиннадцатого (периферийного).
Температуру охлождаемой лопатки на среднем радиусе принимаем :
tлс=800 К.
Температура лопатки в корневом сечении составляет:
tлк=tлс-100К=800-100=700 К.
Рисунок 2.2 - Схема разбиения лопатки на сечения
Для каждого сечения лопатки определяем температуру (рисунок 2.3). Зная температуру в сечении лопатки, определяем предел длительной прочности в каждом сечении. Результаты заносим в таблицу 2.1.
Рисунок 2.3 - Распределение температуры по высоте лопатки
Таблица 2.1 - Параметры материала по сечениям лопатки
№0-01-12-23-34-45-56-67-78-89-910-10R, мм226,3230,45235,2239,95244,7249,5254,25258,95263,7268,45272,8Т, ?С700765,7793,61799,9800800800800800800800?дл,МПа556,5535,7523520520520520520520520520
.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. По результатам расчета строим график изменения суммарных напряжений по высоте лопатки (рисунок 2.4).
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 2.5).
Таблица 2.2 - Расчет на прочность пера рабочей лопатки турбины
Рисунок 2.4 - Распределение суммарных напряжений по высоте лопатки
Рисунок 2.5 - Распределение коэффициентов запаса прочности по высоте лопатки
.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 резонансных режимов в рабочей области частот вращения ротора.
Расчет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки будем проводить с помощью методики указанной в пособии [6].
Для определения частоты собственных колебаний используют энергетический метод Релея, который основан на законе сохранения энергии совбодноколеблющейся упругой системы. Сущность метода состоит в том, что вычисляются максимальные значения потенциальной энергии лопатки в ее крайнем положении, а кинетической энергии - в среднем. Приравнивая эти энергии, получают формулу для определения частоты.
где Е, ? - модуль упругости и плотность материала;
F, I - площадь и момент инерции сечения лопатки при изгибе ее в плоскости наименьшей жесткости;
? - угловая скорость вращения;
Vп - объем бандажной полки;
Rп - расстояние от центра тяжести полки до оси вращения рабочего колеса;
Xп - расстояние от центра тяжести полки до корневого сечения;
l - длина лопатки;
Rк - расстояние от центра тяжести корневого сечения пера лопатки до оси вращения рабочего колеса;
Х - текущее значение координаты;
у0 - функция прогиба лопатки при колебаниях, у0=схq;
с - может быть назначен любым;
q - показатель степени, выбираемый из условия получения минимального значения частоты первой формы колебания лопатки.
Тогда частота собственных колебаний будет рассчитывается по формуле:
.
Динамическая частота собственных колебаний с учетом температуры определяется по формуле:
,
где n - частота вращения ротора, об/с;
Е0, ЕТ - модули упругости материала лопатки при нормальной и рабочей температуре;
В - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрии лопатки.
2.3.1 Исходные данные
Исходные данные:
материал лопатки ЖС-6К;
- плотность материала ;
объем бандажной полки Vп=9?10-8 кг/м3;
расстояние от ц.т. бандажной полки до оси вращения м;
расстояние от ц.т. бандажной полки до корневого сечения lб=0,0485м;- радиус корневого сечения;
длина лопатким;
площади сечения пера лопатки, ,
;
минимальные моменты инерции сечения пера , , ;
максимальное число оборотов в секунду об/с.
Определение температуры лопатки и модуля упруг