Авиационный винтовентиляторный двигатель

Турбина двигателя − осевая, реактивная, пятиступенчатая, преобразует энергию газового потока в механическую энергию вращения компрессоров двигателя, приводов агрегатов и нагнетателя.

Авиационный винтовентиляторный двигатель

Дипломная работа

Разное

Другие дипломы по предмету

Разное

Сдать работу со 100% гаранией
ряжения Во всех сечениях диска имеется достаточный запас прочности (соблюдается условие, согласно которому коэффициент запаса прочности для диска должен быть не менее 1,5).

 

 

4. Расчет замка крепления рабочей лопатки компрессора

 

Одним из основных видов крепления лопаток компрессора являются замки типа "ласточкин хвост". От осевого перемещения лопатки крепятся в пазах. Лопатки могут садиться с натягом до 0,05 мм и с зазором (0,03..0,06) мм. Обычно посадку производят с зазором.

При работе двигателя на лопатку компрессора действуют центробежные силы, газовые силы и вибрации лопатки, которые обычно определяются экспериментальным путем. В данном расчете замка лопатки, учитываем действие только центробежных сил, а коэффициент трения принимаем f = 0,2.

Расчетная схема замка лопатки представлена на рис. 4.1

 

Рис. 4.1 Расчетная схема замка лопатки

 

Центробежная сила лопатки

 

,

,

 

где - напряжение в корневом сечении лопатки от растяжения центробежными силами; Fк - площадь корневого сечения лопатки; центробежная сила от хвостовика лопатки.

 

 

где - масса хвостовика лопатки получена при твердотель-ном построении хвостовика в программе KOMPAS;

= 0,1251 м - радиус центра тяжести хвостовика лопатки;

угловая скорость рабочего колеса об/мин.

Таким образом, центробежная сила лопатки равна .

Напряжения смятия на гранях замка лопатки

 

 

Напряжение среза в сечении ІІ-ІІ замкового выступа диска

 

 

где - площадь среза диска;

 

 

Напряжение среза в сечении ІV-ІV замка лопатки

 

 

 

Напряжение изгиба в сечении ІІІ - ІІІ замка лопатки

 

 

Напряжение изгиба в сечении ІV - IV замка лопатки

 

 

Приведенные напряжения в сечении ІV - IV замка лопатки.

 

 

Напряжение изгиба в сечении І - І замкового выступа диска

 

 

 

Напряжение изгиба в сечении ІІ - ІІ замкового выступа диска

 

 

Приведенные напряжения в сечении ІІ - ІІ замкового выступа диска.

 

 

Напряжение растяжения в сечении V - V замка лопатки

 

 

Центробежная сила части лопатки выше сечения V - V.

 

,

 

где центробежная сила верхней части хвостовика лопатки.

 

 

где - масса хвостовика лопатки получена при твердотель-ном построении хвостовика в программе KOMPAS;

= 0,12724 м - радиус центра тяжести верхней части хвостовика лопатки;

 

 

Коэффициенты запаса прочности

 

 

Таблица 4.1 - Допускаемые напряжения.

Материал диска (МПа) (МПа) (МПа)Алюминиевый сплав40-8060-10060-160Сталь120-160200-480200-400Титановый сплав80-160150-330120-280

В результате расчета замка лопатки были получены напряжение растяжения, смятия и изгибающие напряжения.

Максимальные напряжения замок испытывает от действия изгибающего момента. Полученные в результате расчета запасы прочности гарантируют надежное закрепление лопаток в диске с помощью замка типа ласточкин хвост в кольцевом пазу.

 

5. РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ ПЕРВОЙ ФОРМЫ ИЗГИБНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТКИ РАБОЧЕГОКОЛЕСА КОМПРЕССОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

 

При работе авиационного газотурбинного двигателя на рабочие лопатки компрессора действуют периодически изменяющиеся газовые силы, что связано с неравномерностью газовоздушного потока по окружности в проточной части двигателя. Эти силы вызывают вынужденные колебания лопаток. При совпадении частот собственных колебаний лопатки с частотами вынужденных колебаний наступают резонансные колебания, при которых амплитуда колебаний резко возрастает, что может привести к разрушению лопатки. Опасных резонансных колебаний можно избежать путем изменения частоты собственных колебаний лопаток или частоты и величины возбуждающей силы.

Колебания лопаток могут быть изгибными, крутильными, изгибно-крутильными и высокочастотными пластиночными. Особенно легко возбуждаются колебания по основной (первой) изгибной форме.

Целью данного расчета является определение частоты собственных изгибных колебаний лопатки по первой форме, построение частотной диаграммы и нахождение резонансных режимов работы двигателя.

Исходные данные:

плотность материала ;

радиус корневого сечения ;

длина лопатки ;

площади сечения пера лопатки

 

;;;

 

 

- минимальные моменты инерции сечения пера

 

;;;

 

частота вращения

 

.

 

Расчет выполняется с помощью кафедральной программы DINLOP.exe, результаты расчета заносятся в файл RDL.rez (таблица 5.1).

 

Таблица 5.1 - Результаты расчета динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки компрессора

 

По результатам расчета построим частотную диаграмму. Для ТВВД за частоту вращения малого газа принимают (принимаем ).

Для определения резонансных режимов работы необходимо учесть частоты колебаний гармоник возбуждающих сил. В нашем случае наибольшее влияние на возможность возникновения резонансного режима оказывают опорные стойки (8 штук), а так же лопатки ВНА на входе в КВД (59 штук), и НА за 1-ой ступенью(55 штук). Их влияние описывается уравнением

 

,

 

Где - порядок гармоник возбуждающих сил;

- частота вращения ротора (об/с).

 

Рисунок 5.1 - Частотная диаграмма колебаний лопатки

 

По частотной диаграмме видно, что резонансные режимы работы лопаток первой ступени находятся за пределами рабочего диапазона частот вращений ротора высокого давления. Таким образом, возникновение резонансных колебаний лопаток при работе компрессора в его рабочем диапазоне невозможно.

 

 

6. Расчет наружного корпуса камеры сгорания на прочность от действия перепада давлений

 

Кожух камеры сгорания рассчитывают на прочность для максимального внутреннего давления газов (режим работы двигателя при полете у земли с максимальной скоростью в зимних условиях при ).

Напряжённое состояние оболочки, за исключением участков, расположенных вблизи фланцев или мест действия сосредоточенных сил, достаточно точно определится на основании безмоментной теории [5], которая предполагает отсутствие внутренних изгибающих и крутящих моментов, а, следовательно, и перерезывающих сил. Также предполагаем, что все нагрузки независимы схема изображена на рисунках 6.1 и 6.2.

Исходные данные:

материал - Сталь 12Х18Н9Т (;);

давление в рабочей полости ;

средний диаметр кожуха ;

толщина стенки .

 

Рисунок 6.1- Расчетная схема действия сил элемент наружного корпуса

 

Выделим из цилиндрической оболочки элемент, ограниченный отрезками двух параллельных кругов и двух образующих (рис. 8). Заменяя действие отброшенных частей оболочки соответствующими усилиями , рассмотрим равновесие этого элемента.

- радиус меридиана и параллели соответственно.

 

Рисунок 6.2 - Схема нагружения тонкостеной оболочки

 

- площадь элемента;

- сила от давления.

 

Для цилиндрической оболочки

 

 

При максимальной подаче расхода воздуха допускаемые напряжения равны: . В данном разделе был выполнен расчёт наружного корпуса КС на прочность, так как при очень большом перепаде давления существует опастность разрыва наружного корпуса. Входе проведенных расчетов определено что полученные напряжения растяжения вписываются предполагаемые значения для камер сгорания ТВВД, из чего следует что полученные результаты удовлетворяют нормам прочности [5], но всеже для для обеспечения надежной работы КС надо поставить колька проставки которые повысят ее жесткость.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В ходе выполнения курсового проекта по дисциплине: "Динамика и прочность АД и ЭУ", был спроектирован газогенератор двигателя для военно-транспортного самолета, прототипом которого является двигатель Д - 27.

Исходными данными для данных расчетов являлся курсовой проект по курсу "Теория ГТД", а также прототип проектируемой установки.

В данном проекте проведено окончательное проектирование и расчет лопатки первой ступени компрессора высокого давления .

При разработке конструктивно-силовой схемы особое внимание уделялось расположению и конструкции опор, передаче крутящего момента и осевым силам от ротора турбины к ротору компрессора, креплению рабочих лопаток к дискам, уплотнению проточного тракта и масляных полостей, противопомпажным устройствам, возможности сборки и разборки двигателя.

Проведен расчёт на прочность лопатки первой ступени компрессора, замка рабочей лопатки и диска первой ступени компрессора.

При расчёте лопатки на прочность получены допустимые запасы прочности по всей высоте пера лопатки. Минимальный запас прочности (К=2,98) получен в первом сечении.

При расчёте диска первой ступени компрессора на прочность получен удовлетворительный з

Похожие работы

<< < 1 2 3 4 5 >