Расчет на статическую прочность рабочей лопатки первой ступени турбины высокого давления
Страница 1

Инфо » Турбина турбореактивного двухконтурного двигателя на базе РД-33 » Расчет на статическую прочность рабочей лопатки первой ступени турбины высокого давления

Расчет на прочность пера лопатки будем проводить с помощью методики указанной в пособии [5].

Рабочие лопатки осевой турбины являются весьма ответственными деталями газотурбинного двигателя, от надежной работы которых зависит надежность работы двигателя в целом.

При работе авиационного ГТД на рабочие лопатки действуют статические, динамические и температурные нагрузки, вызывая сложную картину напряжений.

Расчет на прочность пера лопатки проводим только от действия статических нагрузок. К ним относятся:

­ центробежные силы масс лопаток, которые появляются при вращении ротора;

­ газовые силы, возникшие при обтекании газом профиля пера лопатки и в связи с наличием разности давлений газа перед и за лопаткой.

Центробежные силы вызывают деформации растяжения, изгиба и кручения, газовые – деформации изгиба и кручения.

Напряжения кручения от центробежных и газовых сил слабозакрученных рабочих лопаток малы, и ими обычно пренебрегают.

Напряжения растяжения от центробежных сил являются наиболее существенными.

При расчете лопаток на прочность принимают следующие допущения:

лопатку рассматривают как консольную балку, жестко заделанную в ободе диска;

напряжения определяют по каждому виду деформации отдельно (для сильнозакрученных лопаток это допущение несправедливо);

температуру в рассматриваемом сечении пера лопатки считают одинаковой, т.е. температурные напряжения отсутствуют;

лопатку считают жесткой, а деформации лопатки под действием силы и моментов пренебрегают;

предполагают, что деформации лопатки протекают в упругой зоне, т.е. напряжения в пере лопатки не превышают предел пропорциональности;

температура лопатки турбины изменяется только по длине пера.

Цель расчета на прочность лопатки – определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по длине пера лопатки.

Расчетный режим – режим максимальной частоты вращения ротора при нулевой скорости и нулевой высоте (Н=0, М=0). Этим условиям соответствует взлетный режим.

Все величины необходимые для формирования исходных данных берем из газодинамического расчета и профилирования рассматриваемой ступени турбины.

Распределение температуры и предела длительной прочности

по высоте лопатки

Знать температуру лопатки турбины в различных ее сечениях необходимо для установления предела длительной прочности.

В связи передачей тепла от лопатки в диск, теплопроводностью температура ее примерно на одной трети длины у корня существенно уменьшается. Обычно температура лопатки в корневом сечении составляет: .

Приближенно можно считать, что на двух третях длины лопатки температура постоянна, а на одной трети (у корня) изменяется по закону кубической параболы:

,

где L – длина профильной части пера лопатки;

Х – расстояние от корневого сечения лопатки до расчетного (Х<L/3).

Разбиваем перо лопатки на 11 сечений.

Температуру лопатки на среднем радиусе берем из газодинамического расчета турбины на среднем радиусе tлс=934 (⁰С).

Температура лопатки в корневом сечении составляет

tлк=tлс-100⁰С =934-100=834(⁰С).

Для каждого сечения лопатки определяем температуру, а затем предел длительной прочности в каждом сечении. Результаты заносим в таблицу 2.1.

Рисунок 2.1 –Распределение температуры по высоте лопатки

Таблица 2.1 - Параметры материала по сечениям лопатки

№ сеч.

1-1

2-2

3-3

4-4

5-5

6-6

7-7

8-8

9-9

10-10

11-11

Т, C

770

800

850

870

870

870

870

870

870

870

870

удл,МПа

870

820

780

730

730

730

730

730

730

730

730

Страницы: 1 2

Расчет соединения на колодках
Расчет расчетной сдвигающей силой. 3.1 Схема к расчету соединения бревен в составных пакетах с соединением на колодках Геометрические характеристики сечения составной балки пакета. Принятые размеры бруса пакета: ; Принятые размеры колодки: hk=0,1 La=0.21м; а=0.28 bk=0.1 =(1,5*406,2515*0,011)/(3*0.0 ...

Определение погрешности координат
Для определения погрешности расчёта координат, кроме погрешности псевдодальности, необходимо знать значение так называемого «геометрического фактора» (ГФ), характеризующего взаимную геометрию ВС и НКА. Практика решения навигационной задачи показывает, что значения ГФ в плане и по высоте могут сущес ...

Расчет поршневой и шатунной группы
Рисунок 3 — Расчетная схема поршня Таблица 5 — Конструктивные размеры поршневой головки Наименование Формула Значения, мм 1 2 3 Толщина днища поршня, δ δ=0,08D 6 Высота поршня, H H=1,1D 82,5 Высота верхней части поршня, h1 h1=0,65D 48,75 Высота юбки поршня, hю hю=0,7D 52,5 Диаметр бобышки ...