Турбина турбореактивного двухконтурного двигателя
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
лопатки;
f = bklf = 0,0240,03 = 7,210-4 м2 - площадь радиального сечения разрезной части обода диска;
lf = 0,03 м - высота разрезной части диска;
Rf = 0,2113 м - радиус центра тяжести площади f;
Rk = 0,1963м - наружный радиус неразрезного обода диска;
bk = 0,024м - ширина обода диска на радиусе RK;
n = 19100 об/мин - частота вращения диска;
=1999,133 рад;
=135,08МПа
Коэффициент Пуассона ? = 0,3.
Рисунок 2.9 - Геометрические параметры диска и его расчетные сечения
.4.2 Основные расчетные уравнения для определении упругих напряжений в диске от центробежных сил и неравномерного нагрева
Для расчета диска на прочность используем два дифференциальных уравнения:
, (2.1)
,
где и - радиальные и окружные нормальные напряжения;
- текущие значения толщины и радиуса диска;
- угловая скорость вращения диска;
- плотность материала диска;
- модуль упругости материала диска;
- коэффициент Пуассона;
- коэффициент линейного расширения материала диска;
- температура элемента диска на радиусе.
Точные решения дифференциальных уравнений могут быть получены только для ограниченного числа профилей, поэтому применяем приближенный метод определения напряжений в диске - метод конечных разностей. Расчет диска этим методом основан на приближенном решении системы дифференциальных уравнений (2.1) путем замены входящих в них дифференциалов конечными разностями.
.4.3 Определение температуры диска
Сплав: ЭИ-698-ВД; =8200кг/м3; tлк =700?С;
При расчете данного диска необходимо учитывать распределение температуры по радиусу и ее влияние на упругие свойства, прочность материала. Изменение температуры по радиусу зависит от интенсивности охлаждения диска, коэффициента теплопроводности материала диска, конструктивных особенностей диска.
Температура диска на наружном диаметре tк определяется через температуру в корневом сечении лопатки и тепловое сопротивление в замке по формуле:
.
Величина для охлаждаемых лопаток может быть принята равной 150.
Тогда
?С.
Разность температур обода и центра диска (tk- t0) для охлаждаемых лопаток на режиме nmax составляет 100?С. Следовательно, t0 = 450?С.
Для дисков с центральным отверстием температура диска в расчетном сечении определяется по формуле:
,
где tR -температура на расчетном радиусе;
t0 - температура диска на радиусеR0;
tк - температура диска на наружном диаметре;
R - расчетный радиус;
R0 -радиус центрального отверстия;
RК - наружный радиус диска;
Принимая перепад температуры на диске =100?С, получим формулу для расчета температур в сечениях диска:
.
Результаты расчета заносим в таблицу 2.5.
По полученным температурам в сечениях диска необходимо определить модуль упругости, коэффициент температурного расширения и предел длительной прочности.
Таблица 2.5 - Геометрические и физические параметры диска
№R,мb,ммT,CE*10^5,МпаАL*10^(-5)Gдл.,Мпа10,049550,0584501,8051,43498420,058460,05754450,3683861,8041,435983,233830,063180,04825450,8620641,8041,435982,206940,068360,03788451,641821,8031,436980,58550,073370,02786452,6328821,8031,437978,523660,080440,022454,4277561,8021,438974,790370,093760,02046459,0696161,7981,443965,135280,112450,0183468,3590071,7921,451945,813390,128720,01644479,0850071,7841,461923,5032100,145360,01429492,5960741,7751,474895,4002110,166660,01154513,6408321,7611,493851,6271120,172490,01352520,134921,7561,499838,1194130,1770,01804525,3750421,7521,504827,2199140,18110,024530,3025981,7491,508816,9706150,184620,024534,6575491,7461,512807,9123160,19630,024549,9318921,7351,527776,1417
.4.4 Расчет диска на прочность на ЭВМ
Расчет проводим с помощью программы disk_112.exe. Результаты расчета приведены в таблице 2.6. По результатам расчета построены графики изменения напряжений (рисунок 2.10) и коэффициента запаса прочности по высоте диска (рисунок 2.11).
Таблица 2.6 - Расчет на прочность диска турбины
Рисунок 2.10 - Распределение напряжений по высоте диска
Рисунок 2.11 - Изменение коэффициента запаса прочности по высоте диска
2.5 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЗАМКА ЛОПАТКИ ЕЛОЧНОГО ТИПА
Расчет на прочность замка состоит из расчета замковой части лопатки и замковой части обода диска.
Расчеты будем проводить по методике описанной в пособии [8].
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:
1)на замок действует только центробежная сила лопатки;
2)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.
.5.1 Исходные данные