4. Расчёт замкового соединения на прочность.

На элементы соединения лопатки к диску типа «ласточкин хвост» действует центробежная сила выступа диска, окружная и осевая составляющие от газодинамических сил потока. Последние две силы вызывают изгиб элемента соединения, но влияние их незначительно. Поэтому обычно напряженное состояние элементов соединения определяют только от действия центробежных сил.

Рис. 2.1 Расчетная схема соединения лопаток с диском типа «ласточкин хвост» при оценке прочности его элементов.

В расчете соединения необходимо определить:

- напряжение растяжения в основании межпазового выступа диска (сечение I – I) от центробежных сил массы лопатки и выступа диска;

- напряжение смятия на поверхностях контакта лопатки с диском;

- напряжения среза в элементах соединения лопатки по сечению II – II и в диске по сечению III – III от центробежной силы лопатки.

Лопатки установлены в ободах дисков в поперечных пазах с профилем «ласточкин хвост». Монтаж лопаток производится через специальное окно, прорезанное на ободе диска. Когда весь комплект лопаток одной ступени набран, лопатки сдвигают вдоль паза на половину шага. При этом окно в пазу располагается между замками двух соседних лопаток, которые соприкасаются между собой полками. В таком положении лопатки контрятся от перемещения в окружном направлении специальными резьбовыми фиксаторами, которые вворачиваются во вкладыши, установленные между замками лопаток. При заворачивании фиксатора нижний конец его отходит в глухое отверстие, просверленное в дне замкового паза диска. Упершись в дно отверстия, фиксатор прижимает вкладыш к проточке диска. Верхний конец фиксатора, проходящий через специальные выемки в полках между соседних лопаток, развальцовывается для предотвращения отворачивания, а выступающая часть его спиливается.

Соединения лопаток с дисками должны удовлетворять следующим условиям:

- позволять размещать необходимое количество лопаток на диске;

- обеспечивать необходимую точность крепления без увеличения массы;

- обеспечивать высокую точность установки лопаток на диске и неизменяемость их положения при работе;

- создавать одинаковую жесткость крепления всех лопаток для обеспечения предусмотренного конструктором разброса частот собственных колебаний;

- обладать технологичностью при изготовлении, обеспечивать простоту сборки и замены в условиях эксплуатации.

Сила раскладывается на две силы и . Последняя действует на элемент, фиксирующий лопатку от перемещения вдоль паза.

Сила в плоскости, перпендикулярной пазу, уравновешивается усилиями N, действующими нормально к боковым контактным поверхностям соединения. Пренебрегая силами трения, из уравнения равновесия лопатки определяем:

, (2.1)

где α – угол наклона контактных поверхностей к плоскости симметрии.

Напряжения смятия на контактных поверхностях соединения лопатки и диска:

, (2.2)

где l и – длина и ширина контактной поверхности.

В сечении I – I на диск действует сила Q, отрывающая межпазовый выступ и вызывающая напряжения растяжения . Сила Q определяется из условия равновесия сил:

; (2.3)