Расчет на прочность диска компрессора

Диски компрессоров и турбин как наиболее ответственные элементы конструкций газотурбинных двигателей. Характеристика напряжений, возникающих в дисках при работе двигателя. Расчет надежности диска на основании значений коэффициентов запаса по прочности.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 30.06.2012
Размер файла 75,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения

диск двигатель напряжение надежность

Диски компрессоров и турбин - это наиболее ответственные элементы конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций дисков зависят надежность, легкость конструкций авиационных двигателей в целом.

При работе двигателя диски подвергаются нагрузкам различного характера. При этом возникают напряжения:

- растяжения от центробежных сил массы лопаток и собственной массы диска;

- температурные, возникающие при неравномерном нагреве диска по радиусу;

- изгибные, которые могут вызываться гироскопическим моментом, действующим на диск, разностью давлений и температур газов на боковых поверхностях диска, вибрациями дисков;

- кручения, возникающие в случае, если диск передает крутящий момент

- другие.

Из перечисленных напряжений наиболее существенными являются напряжения от центробежных сил собственной массы диска и лопаточного венца, а так же температурные (в случае неравномерного нагрева диска). Напряжения кручения обычно не велики и в расчетах (в большинстве случаев) не учитываются. Напряжения изгиба зависят от толщины диска и способа соединения дисков между собой и с валом и могут быть значительными лишь в тонких дисках.

Для оценки напряженности диска расчеты ведутся в предположении его упругого состояния. Однако в некоторых случаях напряжения могут превышать пределы упругости и текучести материала, в результате чего деформации наиболее нагруженных участков диска будут иметь пластический характер.

При расчете на прочность принимаются следующие допущения:

- диск считается симметричным относительно срединной плоскости, перпендикулярной к оси вращения;

- диск находится в плосконапряженном состоянии;

- температура диска меняется только по его радиусу и равномерна по толщине;

- напряжения на любом радиусе не меняются по толщине;

- наличие отверстий и бобышек на полотне диска, отдельных выступов и проточек на его частях не принимаются во внимание.

Цель расчета на прочность диска - определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по радиусу диска.

2. Исходные данные

- расчетная частота вращения диска n = 14000 об/мин;

- плотность материала диска (30ХГСА) = 7800 кг/м3;

- температура диска по радиусу постоянна и равна 20 оС;

- предел длительной прочности ДЛ = В =1100 МПа;

- модуль упругости Е=1,8•1011 Па;

- коэффициент линейного расширения материала б=12·10-6 1/с;

- коэффициент Пуассона = 0,3;

- толщина обода диска bК=0,030 м;

- радиус неразрезного части диска RК = 0,210 м;

- внутренний радиус обода (радиус скачка) RК-1=0,202 м;

- толщина диска на радиусе скачка bК-1=0,006 м;

- радиус части диска постоянной толщины R*=0,060 м;

- толщина части диска постоянной толщины b*=0,012 м;

- материал диска - сталь 30ХГСА;

- контурная нагрузка уRК=45МПа.

3. Порядок расчета

1. Вычерчиваем радиальное сечение диска до оси (профиль диска) в масштабе 1:1.

2. Профиль диска разбиваем на расчетные сечения от нулевого до 14-го. На радиусе скачка проведено два сечения (13-13 и 13'-13'). Число сечений - 16. Нулевое сечение для сплошного диска проведено на расстоянии (0,05…0,1) RК=0,0105 м. Отношение радиусов сечений Rn/Rn-1 не должно превышать 1,4…1,5, т.е. Rn/Rn-11,4…1,5, а отношение толщин дисков bn/bn-1 должно находиться в пределах 0,8…1,2.

3. Для каждого сечения вычисляем вспомогательные величины, которые зависят от геометрических размеров диска, его материала, угловой скорости щ и распределения температур по радиусу диска.

Для диска компрессора .

4. Последовательным расчетом (от центра к периферии диска) определяем для каждого сечения величины коэффициентов An, Bn, Qn, Nn.

Значения коэффициентов в нулевом сечении для сплошного диска:

A0=1; B0=0; N0=1; Q0=0.

Значения этих коэффициентов для сечения соответствующего радиусу скачка рассчитываются по следующим формулам:

5. По найденным значениям коэффициентов АК, BК и напряжению от лопаточного венца определяем напряжение в нулевом сечении по формуле:

6. В каждом сечении вычисляем напряжения уRn, уTn по формулам:

Значения этих напряжений для сечения соответствующего радиусу скачка рассчитываются по следующим формулам:

7. В каждом сечении диска находим величину уэкв. по формуле:

8. В каждом сечении диска находим запас прочности по формуле:

Для дисков компрессоров должно быть.

9. По результатам расчета строим графики изменения напряжений уRn, уTn по радиусу диска (рисунок 1).

Результаты расчетов приведены в таблице 1.

Таблица 1

номер сечения

Rn, м

Rn/

Rn-1

bn, м

bn/bn-1

Rn^2, м^2

Сn/10^5

оn

нn

цn

лn

An

Bn/10^5

Nn

Qn/10^5

уR,

МПа

уТ,

МПа

уэкв,

МПа

К

0-0

0,0147

-

0,012

0,0002161

-

-

-

-

-

1

0

1

0

345,6

345,6

345,6

3,18

1-1

0,019

1,29

0,012

1

0,000361

26,8

0,707

0,293

0,707

0,293

1

-7,828

1

-2,348

344,9

345,4

345,1

3,19

2-2

0,0283

1,49

0,012

1

0,0008009

44,7

0,511

0,489

0,511

0,489

1

-27,028

1

-11,595

342,9

344,4

343,7

3,20

3-3

0,0316

1,12

0,012

1

0,0009986

99,2

0,883

0,117

0,883

0,117

1

-36,793

1

-16,864

342,0

343,9

342,9

3,21

4-4

0,038

1,20

0,012

1

0,001444

123,7

0,797

0,203

0,797

0,203

1

-57,802

1

-28,414

339,9

342,8

341,3

3,22

5-5

0,045

1,18

0,012

1

0,002025

178,8

0,816

0,184

0,816

0,184

1

-85,329

1

-43,709

337,1

341,2

339,2

3,24

6-6

0,052

1,16

0,012

1

0,002704

250,8

0,844

0,156

0,844

0,156

1

-117,863

1

-61,886

333,9

339,4

336,7

3,27

7-7

0,06

1,15

0,012

1

0,0036

334,9

0,846

0,154

0,846

0,154

1

-160,767

1

-85,953

329,6

337,0

333,3

3,30

8-8

0,08

1,33

0,01115

0,9292

0,0064

445,8

0,738

0,333

0,667

0,355

1,071

-295,821

1,021

-158,888

340,5

337,1

338,8

3,25

9-9

0,108

1,35

0,00997

0,8942

0,011664

792,6

0,756

0,350

0,650

0,382

1,167

-556,595

1,073

-299,425

347,6

340,7

344,2

3,20

10-10

0,134

1,24

0,00887

0,8897

0,017956

1444,4

0,870

0,241

0,759

0,274

1,273

-903,826

1,134

-484,079

349,6

343,5

346,6

3,17

11-11

0,15

1,12

0,0082

0,9245

0,0225

2223,6

0,956

0,119

0,881

0,142

1,352

-1187,484

1,179

-634,331

348,7

344,1

346,4

3,18

12-12

0,18

1,20

0,00693

0,8451

0,0324

2786,3

0,955

0,200

0,800

0,246

1,527

-1818,033

1,277

-967,315

346,1

344,5

345,3

3,19

13-13

0,202

1,12

0,006

0,8658

0,040804

4012,3

1,012

0,122

0,878

0,162

1,702

-2448,428

1,369

-1291,603

343,3

343,9

343,6

3,20

13'-13'

0,202

1,00

0,03

5

0,040804

5053,0

-

-

-

-

0,340

-489,686

0,961

-703,981

68,7

261,5

234,9

4,68

14-14

0,21

1,04

0,03

1

0,0441

7903,4

0,960

0,040

0,960

0,040

0,365

-811,179

0,936

-789,396

45,0

244,5

225,4

4,88

Рисунок 1 - Диск компрессора со скачкообразным изменением толщины.

Распределение напряжений по радиусу диска

Вывод

Из полученных значений коэффициентов запаса по прочности диска можно сделать вывод о надёжности диска, так как все коэффициенты превышают минимально необходимую величину - 1,5.

Список используемой литературы

1. Расчет на прочность дисков компрессоров и турбин./ Ю.С. Шошин,

С.В. Епифанов, Р.Л. Зеленский. - Учеб.пособие. - Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2007. - 28 с.

2. Конспект лекций по курсу «Конструкция и прочность авиационных ГТД», лектор - Шошин Ю.С., 2007.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Основные элементы конструкций газотурбинных двигателей самолетов. Диски компрессоров и турбин. Оценка напряженности диска. Пределы упругости и текучести материала. Деформации наиболее нагруженных участков диска. Коэффициенты запаса по прочности диска.

    курсовая работа [40,9 K], добавлен 14.06.2012

  • Конструкция компрессора ГТД. Расчет надежности лопатки компрессора с учетом внезапных отказов. Графики функций плотностей распределения напряжений. Зависимость вероятности неразрушения лопатки от коэффициента запаса прочности. Расчёт на прочность диска.

    курсовая работа [518,8 K], добавлен 15.02.2012

  • Газодинамический расчет центробежного компрессора. Выбор и определение основных параметров компрессора. Расчет безлопаточного, лопаточного диффузора. Определение диска на прочность. Ознакомление с таблицами напряжений. График результатов расчета диска.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 02.05.2019

  • Расчет на длительную статическую прочность элементов авиационного турбореактивного двигателя р-95Ш. Расчет рабочей лопатки и диска первой ступени компрессора низкого давления на прочность. Обоснование конструкции на основании патентного исследования.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 07.08.2013

  • Описание конструкции компрессора газотурбинного двигателя. Расчет вероятности безотказной работы лопатки и диска рабочего колеса входной ступени дозвукового осевого компрессора. Расчет надежности лопатки компрессора при повторно-статических нагружениях.

    курсовая работа [868,6 K], добавлен 18.03.2012

  • Расчет на прочность рабочей лопатки первой ступени компрессора, диска рабочего колеса компрессора, динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки рабочего колеса компрессора, деталей камеры сгорания. Опасные сечения и запасы прочности.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 22.02.2012

  • Описание конструкции двигателя. Термогазодинамический расчет турбореактивного двухконтурного двигателя. Расчет на прочность и устойчивость диска компрессора, корпусов камеры сгорания и замка лопатки первой ступени компрессора высокого давления.

    курсовая работа [352,4 K], добавлен 08.03.2011

  • Расчет на прочность узла компрессора газотурбинного двигателя: описание конструкции; определение статической прочности рабочей лопатки компрессора низкого давления. Динамическая частота первой формы изгибных колебаний, построение частотной диаграммы.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 04.02.2012

  • Термогазодинамический расчет двигателя. Согласование работы компрессора и турбины. Газодинамический расчет осевой турбины на ЭВМ. Профилирование рабочих лопаток турбины высокого давления. Описание конструкции двигателя, расчет на прочность диска турбины.

    дипломная работа [3,5 M], добавлен 22.01.2012

  • Основные сведения о двигателе, описание конструкции компрессора высокого давления. Расчет на прочность рабочей лопатки первой ступени и диска рабочего колеса. Динамическая частота первой формы изгибных колебаний. Прочность деталей камеры сгорания.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 19.02.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.