Входное устройство

Осевая сила во входном устройстве ГТД с осевым компрессором (рис.1.1), может быть рассчитана по зависимости:

Рис. 1.1. Входное устройство

(1.1)

где: – статические давления перед входным устройством, за входным устройством и задним торцом внутреннего обтекателя;

C_1а; C_2а – осевые скорости воздуха на входе и выходе входного устройства;

_В – массовый расход воздуха;

F₁; F₂; F₃ - соответствующие площади;

Р_а.внеш. – осевая сила, действующая на внешнюю поверхность от давления набегающего потока р_Г, определяется продувкой.

Осевой компрессор

При расчете осевых нагрузок на детали компрессора, определяются осевые силы, действующие на ротор и статор, как сумма осевых сил действующих на каждое рабочее колесо (РК) и направляющий аппарат (НА) от газового потока (Рис.1.2).

Осевая газодинамическая сила на лопатках рабочего колеса ступени S определяется по формуле:

, (1.2)

а б

Рис.1.2. Схема расчёта осевых сил ступени компрессора:

а – рабочее колесо; б – направляющий аппарат

где: – статические давления и осевые скорости на среднем радиусе проточной части рабочего колеса компрессора ступени S (рис.1.2,а); . .

Это приближенное определение т.к. и изменяются по радиусу.

Полная осевая сила, действующая на все рабочее колесо ступени S, определяется как сумма равнодействующих всех сил статического давления, действующих на боковые поверхности рабочего колеса.

, (1.3)

где и – статические давления, действующие на боковые поверхности колеса, равные соответствующим давлениям в корневом сечении лопаток;

– статические давления слева и справа внутри барабана. Обычно , но силы от них разные, так как и – не равны; площади и - определяются радиусами уплотнений и барабанов, и легко определяются по формулам:

Осевые усилия, действующие на лопатки направляющего аппарата ступени S, рассчитывается по зависимости аналогичной (1.2)

(1.4)

где - статические давления и осевые скорости на входе и выходе направляющего аппарата ступени S (рис. 1.2,б)

Полное осевое усилие, действующее на направляющий аппарат, складывается из суммы:

, (1.5)

где - статические давления, действующие на кольцевые участки от корневого сечения лопатки НА до радиуса уплотнения на входе и выходе;

Осевые силы на рабочем колесе и направляющем аппарате компрессора действует в сторону входа, и достигают сотен килоньютонов. От действия осевых сил в элементах корпуса и ротора возникают напряжения растяжения или сжатия. Усилие растяжения возрастает от первой ступени к последней, т.к. происходит сложение осевых сил ступеней. Наибольшее усилие за последней ступенью компрессора.

Для снижения суммарной осевой силы ротора перед торцевой поверхностью первой ступени рабочего колеса компрессора создается думистная полость П (Рис.1.3.), в которую подается воздух повышенного давления от промежуточной ступени.

Рис.1.3. Разгрузка ротора компрессора от осевых сил

За торцевой поверхностью последней ступени также создается думистная полость З, между уплотнениями с диаметрами D_УЗ и d_УЗ с почти атмосферным давлением . В результате возникает разгружающая положительная сила как разность сил слева и справа

, (1.6)

где