27

Министерство образования РФ

Сибирский Государственный Аэрокосмический Университет

имени академика М.Ф. Решетнева

Кафедра ТЭЛАД

Курсовой проект по курсу КиПАД:

«Прочность деталей роторов двигателей ЛА»

Выполнил:

ст-т гр.

Проверил:

Карасев В.П.

Красноярск 2013 Содержание

Красноярск 2013 1

Содержание 2

Введение 3

1. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ РАБОЧЕЙ ЛОПАТКИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ 4

1.1 Постановка задачи. 4

1.2 Исходные данные и принятые допущения. 4

1.3 Определение напряжений растяжения от центробежных сил. 5

1.4. Определение изгибающих моментов от действия газовых сил. 8

1.5. Определение изгибающих моментов от действия центробежных сил. 9

1.6. Определение изгибающих моментов относительно главных центральных осей. 12

1.7. Определение напряжений изгиба. 14

16

1.8. Определение суммарных напряжений и запаса прочности. 16

1.9. Расчет замка типа «ласточкин хвост». 18

2. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ВАЛА ГТД 20

3. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ДИСКОВ ГТД 21

3.1. Постановка задачи. 21

3.2. Исходные данные и принимаемые допущения. 21

3.3. Распределение температуры по радиусу диска. 22

3.4. Расчет на прочность вращающегося диска методом конечных разностей. 23

Введение

Рабочие лопатки и диски являются наиболее нагруженными и весьма от­ветственными деталями турбин и компрессоров, определяющими надеж­ность двигателя в целом. При работе двигателя рабочие лопатки подверже­ны воздействию статических, динамических и температурных нагрузок. Расчетное определение динамических напряжений, вызываемых колебания­ми лопаток, затруднительно, поэтому величина их обычно определяются экспериментально. Температурные напряжения в лопатках обусловлены неравномерным нагревом. Распределение температуры по сечению лопатки зависит от режима работы двигателя. Температурные напряжения в лопат­ках обычно не рассчитываются из-за сложности аналитического решения, а влияние их на прочность лопатки учитывается при выборе запаса прочности.

Таким образом, расчет на прочность лопаток производится исходя толь­ко из статических нагрузок, к которым относятся центробежные силы, воз­никающие при вращении ротора, и газовые силы, возникающие при обтека­нии профиля лопатки газовым потоком. Центробежные силы вызывают де­формации растяжения, изгиба и кручения; газовые — деформации изгиба и кручения. Напряжения кручения от центробежных и газовых сил ввиду их малости в расчете не учитываются.

Диски турбин и компрессоров в процессе работы подвержены значи­тельным нагрузкам различного характера и происхождения. Напряжения и деформации в дисках возникают в результате действия центробежных и га­зовых сил, неравномерность нагрева и натяга при посадке на вал. Наиболее существенными являются напряжения от центробежных сил при вращении диска и лопатки и температурные напряжения.

Принятые допущения позволяют проводить упрощенный поверочный расчет с достаточной степенью точности. Конечным результатом расчетов являются определение запасов прочности.

1. Расчет на прочность рабочей лопатки газотурбинного двигателя

1.1 Постановка задачи.

Работа включает в себя:

1. Поверочный расчет на прочность рабочей лопатки ГТД, в резуль­тате которого в расчетных сечениях определяются:

• напряжения растяжения от центробежных сил;

• напряжения изгиба от газовых и центробежных сил;

• суммарные максимальные напряжения от растяжения и изгиба;

• запас прочности К.

2. Построение графиков изменения по длине лопатки:

• площади сечений лопатки;

• напряжения от центробежных сил;

• моментов от газовых и центробежных сил;

• выносов центров тяжести сечений лопаток;

• максимальных напряжений в точках А, В, С;

• запаса прочности лопатки.