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 статической прочности в каждой точке расчетного сечения

где - предел прочности.

Для компрессорных лопаток последних ступеней запас прочности определяют по формуле

где - предел длительной точности 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.

Расчет проводим по методике [1]. Вычисления делаем по программе кафедры 203 Statlop.exe.

Результаты расчета на ЭВМ приведены в таблице 4.1. После выполнения расчетов на ЭВМ строим графики изменение напряжений, предела длительной прочности и запасов прочности и коэффициентов запаса прочности по длине лопатки, которые приведены ниже

Исходные данные

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПЕРА ЛОПАТКИ1

 

Работу выполнил:

Узел двигателя:

Компрессор

Материал:

ВТ9

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПЕРА ЛОПАТКИ:

Тип лопатки

Сплошная

Длина лопатки, м:

0,0865

Радиус корневого сечения, м:

0,2

Радиус центра масс бандажной полки, м:

Объем бандажной полки, м^3:

Хорда профиля, м:

корневое сечение:

0,0238

среднее сечение:

0,0238

периферийное сечение:

0,0238

Максимальная толщина профиля, м:

корневое сечение:

0,001666

среднее сечение:

0,00119

периферийное сечение:

0,000714

Максимальный прогиб средней линии, м:

корневое сечение:

0,001666

среднее сечение:

0,00119

периферийное сечение:

0,000714

Угол установки профиля, рад:

корневое сечение:

0,79

среднее сечение:

0,689

периферийное сечение:

0,487

Вынос ц.м. бандажной полки в окружном направлении, м:

Вынос ц.м. бандажной полки в осевом направлении, м:

Относительный вынос центра тяжести пера лопатки в окружном направлении (по отношению к длине пера лопатки):

Относительный вынос центра тяжести пера лопатки в осевом направлении (по отношению к длине пера лопатки):

НАГРУЗКИ

Интенсивность газовых сил, Н/м:

В окружном направлении (среднее сечение):

2203,18

В осевом направлении (корневое сечение):

1532,4

В осевом направлении (периферийное сечение):

1071,61

Частота вращения ротора, об/мин:

14168,2

СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА

Плотность, кг/м^3

Предел длительной прочности (массив из 11 значений):

N

slg

 

Таблица 4.1 – Расчет на прочность пера рабочей лопатки компрессора

 

Продолжение таблицы 4.1

Рисунок 4.2 - Изменение напряжения по высоте лопатки в критических точках

Рисунок 4.3 -Изменение коэффициент запаса прочность по высоте лопатки

Вывод: Произведен расчет на статическую прочность пера рабочей лопатки первой ступени компрессора давления. В качестве материала был использован титановый сплав ВТ9. Характер изменения коэффициентов запаса в точках А и В полого падающий от периферии ко втулке, как видно из рисунка 4.3, что связано со значительным уменьшением величины центробежных сил и незначительным изменением газодинамических. Коэффициенты же запаса в точке С по сравнению с остальными очень велики и характер их изменение по высоте переменный. В целом, полученные значения запасов во всех сечениях удовлетворяют нормам прочности.

 

РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ ЧАСТОТ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА И ПОСТРОЕНИЕ ЧАСТОТНОЙ ДИАГРАММЫ

 

Цель расчета - определение частоты собственных колебаний рабочей лопатки осевого компрессора, и анализ частотной диаграммы для проверки отсутствия резонансных режимов в рабочей области частот вращения.

 

Исходные данные

 

Исходные данные для расчета:

-геометрия рабочей лопатки;

-характеристики конструкционного материала ВТ9: плотность , коэффициент Пуассона , предел длительной прочности , модуль упругости ;

-диапазон рабочих частот вращения ротора двигателя.