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>