Компрессор двухконтурного турбореактивного двигателя
Курсовой проект - Транспорт, логистика
Другие курсовые по предмету Транспорт, логистика
творяет нормам прочности.
Гребень считаем на напряжение растяжения от центробежных сил лопатки и части обода. Расчетная схема показана на рисунке 5.
Рисунок 5 - Схема перемычки в диске между лопатками
Напряжение растяжения у корня гребня определяется из выражения
,
где S - геометрическая сумма сил N,
- центробежная сила гребня,
,b - размеры, показанные на рисунках.
центробежная сила от гребня диска.
Геометрическая сумма сил N (S) определяется по выражению
Здесь - угол между боковой гранью замка и осью, проходящей через центр тяжести хвостовика лопатки,
- угол между осями лопаток.
Полученное значение напряжения растяжения больше предельно допустимого значения, которое для титановых сплавов равно .
Вывод
В результате расчета замка лопатки были получены напряжение растяжения, смятия и изгибающие напряжения.
Окончательная оценка прочности определяется запасом прочности для каждого вида напряжений отдельно.
Получили коэффициенты запаса:
;
;
Максимальные напряжения замок испытывает от напряжений смятия. Полученные в результате расчета запасы прочности гарантируют надежное закрепление лопаток в диске.
двигатель компрессор турбина
4. Расчет на прочность диска первой ступени компрессора
Диски компрессора - это наиболее ответственные элементы конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций дисков зависит надежность, легкость конструкций авиационных двигателей в целом.
Диски находятся под воздействием инерционных центробежных сил, возникающих при вращении от массы рабочих лопаток и собственной массы дисков. Эти силы вызывают в дисках растягивающие напряжения. От неравномерного нагрева дисков турбин возникают температурные напряжения, которые могут вызывать как растяжения, так и сжатие элементов диска.
Кроме напряжений растяжения и сжатия, в дисках могут возникать напряжения кручения и изгиба. Напряжения кручения появляются, если диски передают крутящий момент, а изгибные - возникают под действием разности давлений и температур на боковых поверхностях дисков, от осевых газодинамических сил, действующих на рабочие лопатки, от вибрации лопаток и самих дисков.
Из перечисленных напряжений наиболее существенными являются напряжения от центробежных сил собственной массы диска и лопаточного венца, а также температурные (в случае неравномерного нагрева диска). Напряжения изгиба зависят от толщины диска и способа соединения дисков между собой и с валом и могут быть значительными лишь в тонких дисках. Напряжения кручения обычно невелики и в расчетах в большинстве случаев не учитываются.
При расчете принимаем следующие допущения:
диск считается симметричным относительно серединной плоскости, перпендикулярной оси вращения;
диск находится в плосконапряженном состоянии;
температура диска меняется только по его радиусу и равномерна по толщине;
напряжения на любом радиусе не меняются по толщине;
наличие отверстий и бобышек на полотне диска, отдельных выступов и проточек на его частях не принимается во внимание.
Целью расчета является определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по радиусу диска.
Метод конечных разностей основан на приближенном расчете дифференциальных уравнений (3.1) и (3.2):
, (3.1)
,
где уR и уТ - радиальные и окружные напряжения;, R - текущее значение толщины и радиуса;
w - угловая скорость вращения диска;
r - плотность материала диска;
Е - модуль упругости первого рода;- температура элемента диска на радиусе R;
a - коэффициент линейного расширения материала диска;
m - коэффициент Пуассона.
Замена дифференциалов на конечные разности производится по таким формулам:
, ,
, , , (3.3)
где индексы n, принимающие значения от 0 до k, указывают номер кольцевого сечения диска.
Окончательные расчетные формулы:
, , (3.4)
где , , (3.5)
, . (3.6)
Значения xn, nn, jn, Cn, ln и yn определяются так:
, , ,, , . (3.6)
Особенностью расчета диска со скачкообразным изменением толщины является то, что в случае скачка в толщине диска следует ожидать скачкообразного изменения напряжений. Величину скачка в напряжениях можно определить из условия равенства радиальных сил, действующих в сечениях на границе смыкания участков диска с разными толщинами, и равенства окружных удлинений кольцевых элементов диска, выделенных там же.
Отличие в расчетах состоит в том, что при расчете диска со скачкообразным изменением толщины в месте скачка проводится два совпадающих сечения с разными толщинами диска.
Расчетные формулы для вычисления напряжений в сечении после скачка при использовании метода конечных разностей имеют такой вид:
, , (3.7)
где sR`n1 и sTn1 - радиальные и окружные напряжения в диске на радиусе Rn после скачка в толщине диска;
s0 - напряжение в центре диска.
Коэффициенты A/n, B/n, N/n и Q/n находятся по формулам:
; , , (3.8)
, (3.9)
где b/n, bn - толщина диска на радиусе Rn до и после скачка в диске.
Значения коэффициентов А0, В0, N0, Q0 равны:
А0 = 0, В0 = 0, N0 = 1, Q0 = 0.
При разбивании диска на расчетные сечения должны выполнятся следующее условия:
?отношения радиусов: ;
?отношения толщин: .
?Для первых трех с?/p>