Компрессор двухконтурного турбореактивного двигателя
Курсовой проект - Транспорт, логистика
Другие курсовые по предмету Транспорт, логистика
ление запасов прочности лопаток
При определении запасов прочности следует учитывать напряжения как растяжения, так и изгиба лопатки. Суммарное напряжение в каждой точке расчетного сечения профильной части лопатки
.
Для компрессорных лопаток запас статической прочности в каждой точке расчетного сечения
,
где - предел прочности.
Для компрессорных лопаток последних ступеней запас прочности определяют по формуле
,
где - предел длительной точности материала лопатки с учетом температуры в данном сечении и длительность работы.
Согласно нормам прочности минимальный запас по статической прочности профильной части рабочей лопатки компрессора должен быть не менее 1,5.
Исходные данные
1.Материал лопатки: ВТ3;
2.Длина лопатки =0,190 м;
.Радиус корневого сечения =0,364 м;
.Объем бандажной полки =0 м;
.Хорда профиля сечения пера
в корневом сечении =0,05 м;
в среднем сечении =0,05 м;
в периферийном сечении =0,05 м;
.Максимальная толщина профиля:
в корневом сечении =0,0046 м;
в среднем сечении =0,0033 м;
в периферийном сечении =0,0023м;
7.Максимальная стрела прогиба профиля e:
-в корневом сечении =0,0036 м;
в среднем сечении =0,0028 м;
в периферийном сечении =0,0020 м;
.Угол установки профиля
в корневом сечении =1,15 рад;
в среднем сечении =0,92рад;
в периферийном сечении =0,75 рад;
9.Интенсивность газовых сил на среднем радиусе в окружном направлении:
10.Интенсивность газовых сил в осевом направлении
;
В формулах: - радиус сечения; - число лопаток; - плотность газа - осевая составляющая скорости газа перед лопаткой; - окружные составляющие скорости газа перед и за лопаткой;- давление газа (воздуха) перед и за лопаткой.
=590Н/м, =850 Н/м
. Частота вращения рабочего колеса =7067 об/мин;
. Плотность материала лопатки =4500 кг/м;
. Предел длительной прочности =1000 МПа;
Расчет проводим по методике [2]. Вычисления делаем по программе Statlop.exe.
Результаты расчета приведены в Табл. 1.
Табл. 1
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПЕРА
РАБОЧЕЙ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА (ТУРБИНЫ)
ВЫПОЛНИЛ(А) : Prichodko
УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ: компрессор МАТЕРИАЛ: BK-3
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:= 1.000000 CL= 1.900000E-01 RK= 3.640000E-01 RP= 5.540000E-01
VP= 0.000000E+00 UPP= 0.000000E+00 APP= 0.000000E+00= 7067.000000 AA= 2.500000E-03 AU= 5.000000E-03 PU= 485.000000= 590.000000 PAP= 850.000000 RO= 4500.000000= 5.000000E-02 5.000000E-02 5.000000E-02= 4.600000E-03 3.300000E-03 2.300000E-03= 3.600000E-03 2.800000E-03 2.000000E-03= 1.150000 9.200000E-01 7.500000E-01
SPT= 1000.000000 1000.000000 1.000100E+07 1000.000000
.000000 1000.000000 1000.000000 1000.000000
.000000 1000.000000 1000.000000
Результаты расчета на прочноcть пера лопаткиX F Jmin Spakt SизгA SизгB SизгCm^2 m^4 МПа МПа МПа МПа
1 .00000 .159E-03 .322E-09 152.430 25.000 41.960 -35.530
.01900 .147E-03 .236E-09 146.688 32.084 46.601 -40.865
.03800 .138E-03 .200E-09 137.491 33.890 45.886 -41.218
.05700 .130E-03 .172E-09 126.503 33.256 42.825 -39.171
.07600 .122E-03 .148E-09 113.903 30.639 37.947 -35.212
.09500 .114E-03 .127E-09 99.697 26.362 31.628 -29.700
.11400 .107E-03 .108E-09 83.813 20.785 24.277 -23.028
.13300 .100E-03 .901E-10 66.122 14.392 16.426 -15.716
.15200 .931E-04 .738E-10 46.439 7.905 8.840 -8.522
.17100 .863E-04 .584E-10 24.511 2.464 2.706 -2.626
.19000 .797E-04 .438E-10 .000 .000 .000 .000SсумA SсумB SсумC Ka Kb Kc
[МПa] [МПa] [МПa]
177.431 194.390116.900 5.636 5.144 8.554
178.772 193.289 105.824 5.594 5.174 9.450
171.381 183.377 96.273 5.926 5.540 10.450
159.759 169.328 87.332 6.259 5.906 11.451
144.542 151.850 78.691 6.918 6.585 12.708
126.059 131.326 69.997 7.933 7.615 14.286
104.598 108.091 60.786 9.560 9.251 16.451
80.514 82.548 50.406 12.420 12.114 19.839
54.343 55.279 37.916 18.402 18.090 26.374
26.975 27.217 21.884 37.072 36.742 45.695
.000 .000 .000************************
Рисунок 2 - Распределение напряжение по высоте лопатки
Рисунок 3 - Распределение коэффициентов запаса прочности
Вывод
Произведен расчет статической прочности пера рабочей лопатки первой ступени компрессора. Полученные значения запасов прочности во всех сечениях удовлетворяют нормам прочности и являются даже завышенными.
Из графиков видно, что запас прочности лопатки в самом напряженном месте соответствует требованиям (для рабочих лопаток компрессора K - не менее 1,5).
3. 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 рисунке 4.
Рисунок 4 - 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
.
? = 4500 кг/м3 - плотность материала лопатки;
b - длина контактной поверхности;
?- высота хвостовика;
= 0,1625 м - радиус центра тяжести хвостовика лопатки;
где частота вращения рабочего колеса об/мин.
Таким образом, центробежная сила лопатки равна
,
Силу N, нагружающую грань хвостовика лопатки, можно определить из выражения
,
где .
Напряжение смятия определяется из выражения
,
где м.
Вывод: поскольку для титана допустимые напряжения смятия равны 100 МПа, то полученное значение напряжений смятия удовле