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

Построение внешней скоростной характеристики
Внешняя скоростная характеристика двигателя необходима для получения тяговой характеристики автомобиля. Наиболее точно внешнюю скоростную характеристику вновь проектируемого двигателя можно построить по результатам теплового расчета, проведенного для нескольких режимов работы (при различных числах ...

Технологическая карта на возведение земляного полотна
1. Область применения Технологическая карта составлена на возведение насыпи земляного полотна высотой 1,4 м при разработке грунта II группы экскаваторами типа ЭО-5122 в карьерах и перевозке грунта автомобилями-самосвалами, а также при разработке в выемках и перемещении грунта самоходными скреперами ...

Описание агрегатов топливной системы
Подкачивающий топливный насос ДЦН44-ПЗТ Подкачивающий топливный насос ДЦН44-П3Т создает и поддерживает постоянное давление топлива 0,19 .0,39 МПа (2 .4 кrc/cM2) перед НР-30КУ-4 и уменьшает его пульсацию. Устанавливается на задней коробке приводов агрегатов. Получает вращение от ротора КБД. Создание ...