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