2. Расчёт рабочей лопатки на прочность

2.1 Исходные данные.

1. Геометрические размеры лопатки (М2.5:1 нарис.1):

2. Число лопаток z_k =113

3. Радиус корневого сечения лопатки .

4. Максимальное число оборотов ротора .

5. Температура газа по заторможенным параметрам на входе в ступень .

6. Массовый расход газа через ступень М=58.06 кг/сек.

7. Адиабатический теплоперепад на ступень по заторможенным параметрам .

8. Степень реактивности ступени на среднем радиусе .

9. Окружная скорость ротора на среднем радиусе .

10. Окружные составляющие абсолютных скоростей на среднем радиусе на входе и выходе и выходе из ступени.

11. Давление газа на среднем радиусе на входе и выходе из ступени

.

12. Материал лопатки – ЭИ 826, его массовая плотность ,модуль упругости для рабочих температур лопатки, предел длительной прочности материала .

Рис.2.1 Профиль лопатки компрессора (в мм).

2.2 Напряжения растяжения от центробежных сил.

Площадь поперечных сечений лопатки можно найти планиметрированием или по приближённой формуле:

. (1.1)

Где b – хорда профиля,

- максимальная толщина профиля.

По имеющимся площадям сечений лопатки строим график F=f(t) (рис.1.2).

Рис.2.2 график F=f(l).

Между выбранными ранее сечениями, в которых производилось профилирование, подсчитывает площади участков эпюры F_i=f(l). Площадь каждого участки эпюры равна объёму соответствующей части пера лопатки:

(1.2)

Здесь суммарный масштаб:

, (1.3)

F_i - среднее значение площади сечения лопатки между i –м и (i-1) – м сечениями,

радиальная протяжённость i – ого участка.

Зная объём всех участков и плотность материала лопатки, определяем массы указанных участков:

. (1.4)

По графику определяем центры тяжести каждого участка и расстояние их от оси вращения ротора:

(1.5)

Перед тем как найти центробежные силы, действующие в выбранных сечениях лопатки, находим центробежные силы каждого участки:

(1.6)

Величина центробежной силы в i-ом сечении определяется как сумма центробежных сил участков, расположенных выше i-ого сечения:

(1.7)

Напряжение растяжения от центробежных сил в принятых сечениях лопатки определится из формулы:

(1.8)

Проведенные расчёты записаны в таблицу:

Таблица 1.1.

Номер сечения	l/ln			кг	м	м	Н	Н 103	Н/м
1	1	0.78	-	-	-	-	-	-	0
2	0.5	1.689	4.567	0.021	0.04125	0.241	9.103	9.103	5.391
3	0	3.617	9.815	0.044	0.01375	0.214	17.33	26.44	7.309

По результатам расчетов строим график :

Рис. 1.3 График .

Получаем, что напряжения растяжения в лопатке уменьшаются от корня к периферии.