Компрессор ТВаД на базе Д-136
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ковой, т.е. температурные напряжения отсутствуют;
-лопатку считаем жесткой, а деформацией лопатки под действием сил и моментов пренебрегаем;
-предполагаем, что деформации лопатки протекают в упругой зоне, т.е. напряжения в пере лопатки не превышают предел пропорциональности.
2.3 Основные расчетные уравнения на растяжение и изгиб рабочих лопаток и определение запасов прочности
П - периферийное сечение;
С - среднее сечение;
К - корневое сечение.
Рисунок 2.1 - Расчетная схема
Напряжение растяжения в расчетном сечении пера лопатки определяется по формуле:
(2.2)
Напряжения изгиба в каждой точке расчетного сечения определяются по формуле:
(2.3)
В целях упрощения расчета значения изгибающих моментов и моментов сопротивления берут без учета знаков (по модулю).
Так в точке А , (2.4)
в точке В , (2.5)
в точке С . (2.6)
Вместе с тем знак при определении напряжения изгиба характеризует вид деформации волокон лопатки. Так, если волокна лопатки растянуты, то напряжение изгиба имеет знак +, если же они сжаты, то -. Заметим, что от действия газовых нагрузок на кромках профиля (в точках А и В) всегда возникают напряжения растяжения, а на спинке профиля (в точке С) - напряжения сжатия.
При определении запасов прочности следует учитывать напряжения как растяжения, так и изгиба лопатки. Суммарное напряжение в каждой точке расчетного сечения профильной части лопатки
. (2.7)
Для компрессорных (холодных) лопаток запас статической прочности в каждой точке расчетного сечения
, (2.8)
где - предел прочности.
Для компрессорных лопаток последних ступеней запас прочности определяют по формуле
, (2.9)
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.
2.4 Цель расчета
Цель расчета на прочность лопатки РК первой ступени КВД - определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по длине пера лопатки.
В качестве расчетного режима выбираем режим максимальной частоты вращения ротора и максимального расхода воздуха через двигатель. Этим условиям соответствует взлетный режим работы двигателя, то есть с частотой вращения 19718,2 об/мин.
2.5 Исходные данные
1.Материал лопатки: ВТ-3
2.Длина лопатки L=0,0531 м;
.Радиус корневого сечения Rк =0,2003 м;
.Радиус периферийного сечения Rп=0,2534 м;
5.Объем бандажной полки =0 м;
.Хорда профиля сечения пера b:
-в корневом сечении bk=0,0239 м;
-в среднем сечении bcp=0,0239 м;
в периферийном сечении bп=0,0239 м;
7.Максимальная толщина профиля в сечениях:
в корневом сечении =0,0022 м;
в среднем сечении =0,002 м;
в периферийном сечении =0,0018 м;
8.Максимальная стрела прогиба средних линий профиля h в сечениях:
-в корневом сечении =0,0021 м;
в среднем сечении =0,0019 м;
в периферийном сечении =0,0017 м;
.Угол установки профиля в сечениях:
в корневом сечении =0,9691 рад;
в среднем сечении =0,8511 рад;
в периферийном сечении =0,6422 рад;
.Интенсивность газовых сил в окружном направлении на среднем радиусе Н/м;
.Интенсивность газовых сил в осевом направлении:
в корневом сечении Н/м;
в периферийном сечении Н/м;
.Частота вращения рабочего колеса =13944 об/мин;
.Плотность материала лопатки =4530 кг/м;
.Предел длительной прочности =950 МПа;
Согласно нормам прочности минимальный запас по статической прочности профильной части рабочей лопатки компрессора должен быть не менее 1,5.
2.6 Машинный счёт
Расчет проводим по методике [2]. Вычисления выполняем с помощью программы Statlop.exe.
По результатам расчета построены графики изменения напряжений в точках А, В, С (рисуноки 2.2 и 2.3) и запасов прочности по высоте пера лопатки в точках А, В (рисунок 2.4).
Рисунок 2.2 - Изменение изгибных напряжений в точках А, В, С и напряжение растяжения по высоте пера лопатки
Рисунок 2.3 - Изменение напряжений в точках А, В, С по высоте пера лопатки
Рисунок 2.4 - Изменение запасов прочности в точках А, В по высоте пера лопатки
Вывод: Произведен расчет на статическую прочность пера рабочей лопатки первой ступени компрессора. В качестве материала был использован титановый сплав ВТ-3. Полученные значения запаса прочности во всех сечениях удовлетворяют нормам прочности .
3. Расчет на прочность диска рабочего колеса компрессора
Диски компрессоров являются весьма ответственными элементами конструкции газотурбинных двигателей. При вращении ротора диски находятся под воздействием инерционных центробежных сил, возникающих при воздействии от массы рабочих лопаток и собственной массы диска, что вызывает в них растягивающие напряжения.
Помимо растягивающих напряжений, в дисках могут возникать напряжения кручения и изгиба. Кручение вызвано передачей диском крутящего момента. Причиной появления изгибного напряжения может быть разность давлений на боковых поверхностях диска, действие осевых газовых сил, вибрация лопаток и самих дисков, а так же действие гироскопического момента при совершении ЛА разли