Конструкторско-технологическая подготовка мелкосерийного производства валов агрегатов авиационных двигателей на специализированном участке
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
лопатки.
В качестве расчетного режима выбираем режим максимальной частоты вращения ротора и максимального расхода воздуха через двигатель. Этим условиям соответствует взлетный режим работы двигателя.
Исходные данные
Материал лопатки: ВТ8
Длина лопатки L=0,051 м;
Радиус корневого сечения Rк =0,1466 м;
Радиус периферийного сечения Rп=0,2043 м;
Объем бандажной полки =0 м;
Хорда профиля сечения пера b
в корневом сечении bk=0,027 м;
в среднем сечении bcp=0,027 м;
в периферийном сечении bп=0,027 м;
Максимальная толщина профиля в сечениях:
в корневом сечении =0,0028 м;
в среднем сечении =0,0022 м;
в периферийном сечении =0,0015 м;
Максимальная стрела прогиба средних линий профиля в сечениях:
в корневом сечении =0,0032 м;
в среднем сечении =0,0025 м;
в периферийном сечении =0,002 м;
Угол установки профиля в сечениях:
в корневом сечении =1,05 рад;
в среднем сечении =0,87 рад;
в периферийном сечении =0,70 рад;
Интенсивность газовых сил на среднем радиусе в плоскости вращения:
;
Интенсивность газовых сил в осевой плоскости:
;
Где - радиус сечения; - число лопаток; - плотность газа; и - осевая составляющая скорости газа перед и за лопаткой; W1U, W2U - окружные составляющие относительной скорости газа перед и за лопаткой; Р1, Р2 - давление газа перед и за лопаткой; - длина лопатки.
Н/м; Н/м; Н/м;
Частота вращения рабочего колеса =19500 об/мин;
Плотность материала лопатки =4500 кг/м;
Предел длительной прочности =1000 МПа;
Согласно нормам прочности минимальный запас по статической прочности профильной части рабочей лопатки компрессора должен быть не менее 1,5.
Расчет рабочих лопаток на растяжение от центробежных сил.
Напряжение растяжения в расчетном сечении Fп пера лопатки определяется по формуле:
,
где Pц - центробежная сила части пера лопатки, расположенной выше расчетного сечения; w - угловая скорость вращения ротора.
Определение напряжений изгиба.
Напряжения изгиба в каждой точке расчетного сечения определяются по формуле [7]:
,
В целях упрощения расчета значения изгибающих моментов и моментов сопротивления берут без учета знаков (по модулю). Напряжение изгиба от газовых сил, как правило, определяют в трех точках, наиболее удаленных от осей h и x, относительно которых моменты инерции сечения лопатки соответственно максимальный и минимальный (на рисунке это точки А, В и С).
Рисунок 1.3 - Определению изгибных напряжений в лопатке.
где u, a - расчётные оси; a - угол между главными осями сечения и расчётными осями.
Так в точке А:
,
в точке В:
,
в точке С:
,
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.
Определение 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 прочности определяют по формуле [7]:
,
где sдлит - предел длительной прочности 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.Вычисления выполняем с помощью программы Statlop.exe.
Таблица 1.3.1 - Результаты машинного счёта.
Рисунок 1.3.1 - Изменение напряжений по высоте лопатки.
Рисунок 1.3.2 - Изменение коэффициентов запаса прочности по высоте лопатки.
Вывод: Полученные значения запасов во всех сечениях удовлетворяют нормам прочности. Это значение больше минимально допустимого 1,5.
1.3.2 Расчёт на прочность диска первой ступени КВД
Диски компрессора - это наиболее ответственные элементы конструкции газотурбинных двигателей. От совершенства конструкции дисков зависит надёжность, легкость и надежная работа авиационных двигателей в целом.
Нагрузки, действующие на диск.
В общем, случаи в диске возникают следующие виды напряжений:
растяжения от центробежных сил и температурных нагрузок;
кручения, если диск передаёт крутящий момент;
изгибные от разности давления и температуры по радиусу диска, осевых газодинамических сил, действующих на лопатку, гироскопических моментов.
Допущения, принимаемые при расчете.
При расчете диска на прочность принимаются следующие допущения:
диск находится в плоском напряженном состоянии;
температура диска меняется только по радиусу и постоянна по толщине;
напряжения на любом радиусе не меняется по толщине;
наличие отверстий и бобышек на полотне диска, отдельных выступов и проточек на его частях не принимаются во внимание.
Целью данного расчета является расчет диска компрессора на прочность от действия центробежных сил масс лопаточного венца и диска, методом конечных разностей.
Метод конечных разностей основан на приближенном расчете диффер?/p>