3.3 Выбор хвостовика лопатки
3.3.1 Выбор геометрии хвостовика
По чертежу определяем высоту хвостовика. По ОСТ I 10975-73, приведенному в таблицах [9], находим размеры хвостовика.
Число пар зубьев принято брать равным пяти.
Рис. 3.1. Геометрия хвостовика елочного типа
3.3.2 Нагрузка на хвостовик
Считаем, что на лопатку действует только центробежная сила, которая определяется по формуле:
,
(3.1)
где
-
масса лопатки по заданию;
-
угловая скорость;
-
радиус центра масс лопатки.
Центробежная сила, приходящаяся на один зуб хвостовика:
,
(3.2)
где z – число зубьев.
3.3.3 Напряжения в хвостовике
По графикам
напряжения [рис. 3.4, рис. 3.5, рис. 3.6 [9]]
определяются напряжения от единичной
силы на единицу длины зуба -
Определяем длину паза в диске по формуле:
,
(3.3)
где - длина паза с чертежа,
-
угол установки лопатки в диске.
Напряжения смятия, изгиба и среза в одном зубе замка определяются следующим образом:
,
(3.4)
,
(3.5)
,
(3.6)
где
– центробежная сила, приходящаяся на
один зуб,
– длина паза в диске,
– шаг зубьев.
3.3.4. Коэффициенты запаса
Коэффициенты запаса на смятие, изгиб и срез:
,
(3.7)
,
(3.8)
,
(3.9)
где
– пределы прочности.
3.4 Выбор системы охлаждения лопаток
Определим
безразмерную величину
- глубину охлаждения лопаток, позволяющую
судить об эффективности системы
охлаждения (при некотором фиксированном
расходе охладителя
)
для всех охлаждаемых лопаток РК и СА.
Принимаем допустимую
температуру лопатки
,
температуру охладителя
и температуру, которая срабатывается
в турбине.
Глубина охлаждения определяется по формуле:
,
(3.10)
где – температура за камерой сгорания,
– допустимая температура лопатки,
– температура охладителя.
По статической зависимости [11] находим схему охлаждения лопатки.
Заключение
Методические указания представляют собой продолжение опыта реализации курсовой работы в ходе курсов «Основы проектирования АД и ЭУ», «Компьютерное проектирование основных узлов АД и ЭУ». Первое издание проектных заданий было осуществлено в 1992 году. По-сравнению с предыдущим изданием, которое в основном базировалось на хорошо известных отечественных и зарубежных образцах авиационного двигателестроения, в настоящее издание включены задания по самым современным и наиболее известным двигателям. Это стало возможным благодаря созданию и развитию на кафедре КиПДЛА СГАУ электронной базы двигателей под руководством профессора Старцева Н.И.
Также в методические указания были добавлены разделы, касающиеся расчета осевых сил в турбокомпрессоре, выбора радиально-упорного подшипника, трехмерного проектирования системы подвески двигателя с расчетом силовых стержней, описания узла радиально-упорного подшипника и стяжного устройства, выбора радиальных и осевых зазоров в турбокомпрессоре, расчета хвостовиков елочного типа и типа «ласточкин хвост», расчета корпуса на непробиваемость, расчета бандажной полки, проектирования системы охлаждения турбины. В рамках совершенствования учебного процесса в задания по каждому разделу введены элементы трехмерного проектирования.
В дальнейшем планируется развивать выбранное направление широкого внедрения такого подхода. Твердотельное моделирование позволяет в ходе занятии показать особенные места в конструкции двигателя, которые зачастую невозможно представить на натурном _вкете или двухмерном изображении. Понимание особенностей конструкции может быть значительно улучшено путем наглядной демонстрации процесса сборки отдельных элементов или даже всего двигателя. Это приводит к мысли о необходимости созданий электронной базы данных трехмерных моделей двигателей.