Министерство Транспорта РФ

Федеральное Агентство Воздушного Транспорта (РОСАВИАЦИЯ)

Санкт - Петербургский Государственный Университет Гражданской Авиации

Курсовая работа.

На тему: «Анализ статической и динамической прочности рабочей лопатка I-ой ступени турбины турбовального двигателя ТВ2-117».

Дисциплина: Конструкция и прочность авиационных двигателей

Выполнил: студент 4курса ИТФ, группа 891

Диабанкана Арнотти

Проверил:

Глазков Александр Сергеевич

Санкт-Петербург

2012

Содержание:

1. Анализ статической прочности рабочей лопатки первой ступени турбины гтд……………………………………………………………............................3

   1. Исходные данные………………………………………………………...3

   2. Основные теоритические положения и расчетные зависимости

   3. Расчетная часть…………………………………………………………...5

      1. Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₁…………5

      2. Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₂…………5

      3. Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₃…………6

      4. Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₄…………7

      5. Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₅…………8

      6. Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₆…….......8

      7. Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₇…………9

      8. Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₈…………9

      9. Расчет для значения радиуса сечения рабочей лопатки r₉..............10

   4. Графические расчеты…………………………………………………….10

   5. Заключение к разделу «Анализ статической прочности рабочей лопатки первой ступени турбины ГТД»………………………………………….14

2. Анализ динамической прочности рабочей лопатки ступени турбины ГТД…………………………………………………………………………………...15

   1. Исходные данные…………………………………………………………15

   2. Основные теоретические положения и расчетные зависимости. Расчет динамической прочности рабочей лопатки……………………………..15

   3. Заключение к разделу «Анализ динамической прочности рабочей лопатки ступени турбины ГТД»…………………………………………18

1.Анализ статической прочности рабочей лопатки первой ступени турбины гтд

1.1.Исходные данные.

nвзл	R1	R2	F1	F2		mг (кг)
21000	0,110	0,152	0,000052	0,000028	1120	0,15

r1	r2	r3	r4	r5	r6	r7
0,11	0,117	0,124	0,131	0,138	0,145	0,152

; ;

1.2.Основные теоритические положения и расчетные зависимости

Цель данной курсовой работы проверить выполнение, или не выполнение условия прочности рабочей лопатки первой ступени турбины при действии статических нагрузок на взлетном режиме работы двигателя в условиях, соответствующих исходным данным.

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

,

F₁ и F₂ - площади корневого и концевого сечения рабочей лопатки, м²

R₁ и R₂ – радиусы корневого и концевого сечения лопатки, м

к = = 14.7

Шаг измерения радиуса рассчитывается по формуле:

h =

где Z – число расчетных сечений

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

,

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

Известно, что величина допустимого напряжения зависит от температуры материала и продолжительности нагружения. В соответствие с исходными данными продолжительность нагружения составляет 100 часов работы двигателя на взлетном режиме.

Результаты термометрирования двигателей в стендовых условиях позволяют получить эмпирическую зависимость которая с достаточной степенью точности описывает распределение температуры по высоте лопатки:

– температура газа на входе в турбину, ⁰С

Приведенная формула характеризует типичные закономерности температурного поля рабочей лопатки турбины, которая формируется под влиянием теплового потока от горячего газа, от тока тепла в более холодную замковую часть и обдува концевой части более холодным пристеночным слоем газа.

Далее следует воспользоваться характеристиками длительной прочности жаропрочного сплава ЖС–6К,которая имеет следующий вид:

Т.к. t_л 850 мы используем данную формулу.

Теперь определим напряжения в рабочей лопатке, возникающая от действия центробежных сил. При этом используется зависимости для экспоненциального изменения площади сечения лопатки по её высоте.

Напряжение от центробежных сил действующих на массу пера лопатки:

Напряжение действующие на массу бандажной полки:

m - масса бандажной полки

r – значение радиуса сечения рабочей лопатки, в котором определятся напряжение, м

Расчет изгибающих напряжений от действия газовых сил выполняется по упрощенной методике:

При наличии бандажной полки m=0,25

В общем случае суммарные действующие напряжения в каждом сечении лопатки равны:

Рассчитаем коэффициент запаса прочности в каждом сечении рабочей лопатки, определяемый по формуле: