1.3.Расчетная часть.

Определим показатель в экспоненциальном законе изменения площади сечении рабочей лопатки по её высоте:

,

к = = 14.7

Шаг измерения радиуса:

h =

h = = 0.007

это предыдущее значение радиуса сечений рабочей лопатки;

, = 0.11 + h, = + h, = + h

Определим значения угловой скорости вращения ротора на взлетном режиме, рад/с:

,

n_взл - частота вращения ротора на взлетном режиме, об/мин

= 2198 рад/с

1.3.1.Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₁

Мпа

K=

1.3.2.Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₂

Мпа

K=

1.3.3.Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₃

Мпа

K=

1.3.4.Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₄

Мпа

K=

1.3.5.Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₅

Мпа

K=

1.3.6.Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₆

Мпа

K=

1.3.7.Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₇

Мпа

K=

1.3.8.Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₈

Мпа

K=

1.3.9.Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₉

K=

1.4. Графические расчеты.

1.5.Заключение к разделу «Анализ статической прочности рабочей лопатки первой ступени турбины ГТД»

Вывод: т.к. минимальный допустимый коэффициент запаса прочности 1,3 по условию, то на основе произведенных расчетов мы можем сделать вывод о том, что запас прочности рабочей лопатки является достаточным во всех сечениях. Сечение, в котором, наиболее вероятно, может произойти разрушение рабочей лопатки от действия статических сил сечение r₇, хотя он является достаточным K= 1,4.

На основе произведенных математических и графических расчетов мы можем сделать вывод о том, что статическая прочность в исследуемой детали обеспечивается без применения охлаждения.

2.Анализ динамической прочности рабочей лопатки ступени турбины гтд

2.1.Исходные данные.

, м	, м	, м	, м	zса	zф	nмг об/мин	nвзл об/мин
0,040	0,0160	0,004	0,006	47	7	13300	21300

Модуль упругости сплава ЖК – 6К E = 22,4 * 10¹¹

Плотность сплава ЖС - 6К

2.2.Основные теоретические положения и расчетные зависимости. Расчет динамической прочности рабочей лопатки

Для анализа динамической прочности рабочей лопатки необходимо построить частотную диаграмму, на которую нанесены графики и изменения частот собственных колебаний рабочей лопатки и частот изменения возмущающих сил в зависимости от частоты вращения ротора.

Цель анализа заключается в проверке наличия опасных резонансных режимов работы исследуемой детали в рабочем диапазоне частот вращения ротора и в резервных зонах вблизи частот малого газа и взлетного режима.

Сначала вычислим коэффициент, учитывающий степень изменения площади сечения рабочей лопатки по её высоте:

Для расчета момента инерции корневого сечения рабочей лопатки в направлении минимальной жесткости используется эмпирическая зависимость:

, , - геометрические размеры сечения рабочей лопатки

Частота собственных колебаний по первой изгибной форме определяется зависимостью:

=R₂-R₁ – длина рабочей лопатки, м

E – модуль упругости материала рабочей лопатки,

– плотность материала рабочей лопатки,

Остальные более сложные формы колебаний характеризуются частотами, которые приближенно описываются формулами:

При построении частотной диаграммы принимается допущение о том, что частота собственных колебаний не зависит от частоты вращения ротора. При расчете частот изменение возмущающих сил во внимание следует принимать наиболее существенные газодинамические неоднородности, создаваемые лопатками первой ступени турбины и форсунками камеры сгорания:

Z_са, z_ф – число лопаток соплового аппарата первой ступени турбины и число форсунок в камере сгорания

n - частота вращения ротора, об/мин

Если в рабочем диапазоне частот вращения ротора окажутся резонансные точки, то делается вывод о том, что рабочая лопатка не удовлетворяет требованиям динамической прочности.