Авиационный винтовентиляторный двигатель
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ка, поскольку диски компрессора работают в значительно меньшем диапазоне температур, нежели диски турбин, а градиент температуры по радиусу диска - незначителен.
Геометрические размеры диска в расчетных сечениях и радиусы этих сечений принимаем согласно расчетной схеме (рисунок 3.1).
Расчет диска на прочность выполнен с помощью кафедральной программы DISK_112.exe. Результаты расчета заносятся в файл RESULT.dsk (таблица 3.1)
Таблица 3.1 - Результаты расчета диска на прочность
На основании полученных расчетных данных построим графические зависимости, отображающие распределение радиальной и окружной нагрузки, а также коэффициента запаса прочности по сечениям исследуемого диска (рисунки 3.2-3.3)
Рисунок 3.2 - Распределение напряжений по сечениям диска
Рисунок 3.3 - Распределение коэффициента запаса прочности по сечениям
Полученные графические зависимости соответствуют теоретическому распределению радиального и окружного напряжения Во всех сечениях диска имеется достаточный запас прочности (соблюдается условие, согласно которому коэффициент запаса прочности для диска должен быть не менее 1,5).
4. Расчет замка крепления рабочей лопатки компрессора
Одним из основных видов крепления лопаток компрессора являются замки типа "ласточкин хвост". От осевого перемещения лопатки крепятся в пазах. Лопатки могут садиться с натягом до 0,05 мм и с зазором (0,03..0,06) мм. Обычно посадку производят с зазором.
При работе двигателя на лопатку компрессора действуют центробежные силы, газовые силы и вибрации лопатки, которые обычно определяются экспериментальным путем. В данном расчете замка лопатки, учитываем действие только центробежных сил, а коэффициент трения принимаем f = 0,2.
Расчетная схема замка лопатки представлена на рис. 4.1
Рис. 4.1 Расчетная схема замка лопатки
Центробежная сила лопатки
,
,
где - напряжение в корневом сечении лопатки от растяжения центробежными силами; Fк - площадь корневого сечения лопатки; центробежная сила от хвостовика лопатки.
где - масса хвостовика лопатки получена при твердотель-ном построении хвостовика в программе KOMPAS;
= 0,1251 м - радиус центра тяжести хвостовика лопатки;
угловая скорость рабочего колеса об/мин.
Таким образом, центробежная сила лопатки равна .
Напряжения смятия на гранях замка лопатки
Напряжение среза в сечении ІІ-ІІ замкового выступа диска
где - площадь среза диска;
Напряжение среза в сечении ІV-ІV замка лопатки
Напряжение изгиба в сечении ІІІ - ІІІ замка лопатки
Напряжение изгиба в сечении ІV - IV замка лопатки
Приведенные напряжения в сечении ІV - IV замка лопатки.
Напряжение изгиба в сечении І - І замкового выступа диска
Напряжение изгиба в сечении ІІ - ІІ замкового выступа диска
Приведенные напряжения в сечении ІІ - ІІ замкового выступа диска.
Напряжение растяжения в сечении V - V замка лопатки
Центробежная сила части лопатки выше сечения V - V.
,
где центробежная сила верхней части хвостовика лопатки.
где - масса хвостовика лопатки получена при твердотель-ном построении хвостовика в программе KOMPAS;
= 0,12724 м - радиус центра тяжести верхней части хвостовика лопатки;
Коэффициенты запаса прочности
Таблица 4.1 - Допускаемые напряжения.
Материал диска (МПа) (МПа) (МПа)Алюминиевый сплав40-8060-10060-160Сталь120-160200-480200-400Титановый сплав80-160150-330120-280
В результате расчета замка лопатки были получены напряжение растяжения, смятия и изгибающие напряжения.
Максимальные напряжения замок испытывает от действия изгибающего момента. Полученные в результате расчета запасы прочности гарантируют надежное закрепление лопаток в диске с помощью замка типа ласточкин хвост в кольцевом пазу.
5. РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ ПЕРВОЙ ФОРМЫ ИЗГИБНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТКИ РАБОЧЕГОКОЛЕСА КОМПРЕССОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
При работе авиационного газотурбинного двигателя на рабочие лопатки компрессора действуют периодически изменяющиеся газовые силы, что связано с неравномерностью газовоздушного потока по окружности в проточной части двигателя. Эти силы вызывают вынужденные колебания лопаток. При совпадении частот собственных колебаний лопатки с частотами вынужденных колебаний наступают резонансные колебания, при которых амплитуда колебаний резко возрастает, что может привести к разрушению лопатки. Опасных резонансных колебаний можно избежать путем изменения частоты собственных колебаний лопаток или частоты и величины возбуждающей силы.
Колебания лопаток могут быть изгибными, крутильными, изгибно-крутильными и высокочастотными пластиночными. Особенно легко возбуждаются колебания по основной (первой) изгибной форме.
Целью данного расчета является определение частоты собственных изгибных колебаний лопатки по первой форме, построение частотной диаграммы и нахождение резонансных режимов работы двигателя.
Исходные данные:
плотность материала ;
радиус корневого сечения ;