6. Вибір підшипників ротора Вибираємо підшипники кочення.

1. Роликовий компресорний підшипник:

Оберти ротора n=10836,5 об/хв

Розміри підшипника 82×122×19

Навантаження:

• осьове А=0;

• радіальне R=150кГ=1500Н.

Параметр =1,01∙10

Довговічність h=1000 годин

Робоча температура t=120ºС

2. Кульковий компресорний підшипник:

Розміри підшипника 76×146×30

Навантаження:

• осьове А=618кГ=6180Н

• радіальне R=230кГ=2300Н

Параметр =0,95∙10

Довговічність h=1000 годин

Робоча температура t=120ºС

Подача масла – 4,4…5,8 л/хв.

Коефіцієнт працездатності підшипника:

(6.1)

Приведені умовні навантаження на підшипник:

(6.2)

де R – дійсні радіальні навантаження, кг (Н);

А – дійсні осьові навантаження, кг (Н);

М – коефіцієнт приведення осьового навантаження;

- коефіцієнт, котрий залежить від того, яке кільце обертається;

- коефіцієнт, який враховує вплив на довговічність характеру навантаження.

1. Роликовий компресорний підшипник:

А=0;

R = 33,35 кГ = 333,5 Н;

= 1 – при обертанні довкола внутрішнього кільця;

= 1 – для компресорів та турбін;

= 1

Q=R=33,35 кГ = 333,5 Н

Коефіцієнт працездатності підшипника:

n = 10836,5 об/хв;

h = 1000 годин.

С = (10836,5∙1000) ∙33,35 = 4301

2. Кульковий компресорний підшипник:

А = 301,01 кГ = 3010 Н;

R = 66,7 кГ = 667 Н;

= 1 – при обертанні довколо внутрішнього кільця;

= 1 – для компресорів та турбін;

= 1,14

Q = (66,7 + 1,5∙301,1) ∙1∙1∙1,14 = 590,9 кГ = 5909 H

В опорах компресорів використовуються переважно однорядні кулькові і роликові підшипники з бронзовими чи дюралюмінієвими сепараторами, які розподіляють кульки і ролики рівномірно по колу, що виключає тертя між ними. Використання сепараторів дозволяє зменшити розмір кульок і підшипників. На першій опорі вала компресора встановлено роликовий однорядний підшипник з бортами, виконаними на зовнішнім кульці, зо направляють ролики.

На другій опорі вала компресора встановлено кульковий однорядний підшипник із внутрішніми кільцями. Він має більше число кульок, ніж звичайний, велику глибину канавок у кільці і збільшений кут контакту , тому вони можуть сприймати велике радіальне і особливо осьове навантаження.

Масло подається через форсунку. Масло повинне проходити крізь зазор сепаратор і внутрішнього кільця, бігова доріжка якого змащується недостатньо через дію відцентрових сил.

Рисунок 6.1 – Розрахункова схема валу

7. Розрахунок пера лопатки на міцність

Робочі лопатки осьових компресорів знаходяться в роботі під впливом відцентрових та газових сил. Перші визивають у них напруження розтягування, а другі - згину.

Вихідні дані:

1. Геометричні розміри лопатки та її матеріал;

2. Швидкість обертання ротора;

3. Потужність двигуна (компресора);

4. Окружна швидкість потоку.

Рисунок 7.1 - Система координат та прийняті визначення для розрахунку лопатки на міцність.

7.1. Напруження розтягування у кореневому перетині лопатки розраховується за формулою:

(7.1)

де - відцентрова сила, Н;

- густина матеріалу лопатки (титановий сплав ВТ-8), кг/м ;

- кутова швидкість, с ;

- площа перетину периферії лопатки, м ;

- площа кореневого перетину, м ;

- радіус центра ваги, м.

Радіус центра ваги знаходимо таким чином:

(7.2)

Підставляємо геометричні параметри лопатки до формулі (7.2) й отримуємо:

Підставимо розраховані значення до формули (7.1):

Порівняємо отриманий результат з допустимим значеннями напружень, котрі дорівнюють :

97,3

Розрахункові напруження знаходяться у межах допустимих.

7.2. Напруження згину лопатки розраховується наступним чином. Знаходимо інтенсивність окружного навантаження:

(7.3)

де N - потужність двигуна, л.с;

R

z – кількість лопаток Р.К. компресора;

n – частота обертання, об/хв.

Підставляємо:

Знаходимо інтенсивність осьового навантаження за формулою:

(7.4)

де - статичний тиск на вході та виході робочого колеса, МПа;

- осьова швидкість потоку повітря на вході та виході Р.К., м/с.

Підставляємо:

Згинаючи моменти від газових сил у площині обертання XOr і в осьовій YOr будуть:

(7.5)

(7.6)

Якщо прийняти напрямки дії моментів від газових сил як позитивні, тоді сумарні згинаючі моменти в площині і в осьовій площині для поточного перетину лопатки, розташованого на радіусі R, будуть:

(7.7)

(7.8)

де С – відцентрова сила, Н.

(7.9)

- зсув лопатки, м:

(7.10)

Отримуємо:

Згинаючий момент відносно осі дорівнює:

(7.11)

де - кут між головною центральною віссю та віссю у.

Згинаючі навантаження:

(7.12)

де - координата розрахункової точки у розрахунковому перетині, м;

=4,83 – головний момент інерції розрахункового перетину лопатки, м .

Найбільші сумарні нормальні напруження у кореневому перетині:

(7.13)

З розрахунку бачимо, зо розрахункові навантаження лопатки знаходяться у межах допустимих напружень.