2.3.3 Формированиеисходныхданных

1. Частота вращения диска =12882,9 об/мин.

. Геометрические размеры диска в расчетных сечениях (указаны на рисунке2.6).

. Характеристики конструкционного материала ЭП-741-НП:

­ плотность ;

­ коэффициент Пуассона .

. Напряжение в корневом сечении пера лопатки от растяжения центробежными силами на расчетном режиме =358,331 (МПа).

. Площадь корневого сечения лопатки F_к = 0,189·10^-3 м².

. Число лопаток на рабочем колесе z=89.

. Напряжения от центробежных сил лопаток и замковой части обода может быть определено по формуле:

,

.3.4 Расчёт на прочность диска турбины на эвм

Вычисления выполняем в программе DISK_EPF. exe.

Результаты расчета приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 -- Результаты расчета на прочность диска турбины

ОПТИМИЗАЦИЯ ДИСКОВ КОМПРЕССОРОВ И ТУРБИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ САПР

По полученным результатам построим графики:

Рисунок 2.7 - Распределение напряжений по высоте диска

Рисунок 2.8 - Изменение коэффициента запаса прочности по высоте диска

Вывод

В этом разделе был произведен расчет на прочность диска турбины с учетом изменение температуры. В результате расчета получены распределения напряжений и коэффициента запаса прочности по высоте диска.

Все коэффициенты запаса удовлетворяют требованиям по прочности, предъявляемым к дискам турбин.

Максимальный запас прочности получили на периферии диска (k=3,2). Минимальный запас прочности k=1,2 на ступице диска (в районе центрового отверстия). Такой запас прочности допустим, так как в корневом сечении диска могут происходить пластические деформации, что допустимо для турбинных дисков.

.4 Расчет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки турбины высокого давления

Расчет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки проводим с помощью методики указанной в пособии [7].

Цель расчета - определение частоты собственных колебаний рабочей лопатки ТВД, и анализ частотной диаграммы для проверки отсутствия резонансных режимов в рабочей области частот вращения ротора.

Расчет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки будем проводить с помощью методики указанной в пособии [6].

Для определения частоты собственных колебаний используют энергетический метод Релея, который основан на законе сохранения энергии совбодноколеблющейся упругой системы. Сущность метода состоит в том, что вычисляются максимальные значения потенциальной энергии лопатки в ее крайнем положении, а кинетической энергии - в среднем. Приравнивая эти энергии, получают формулу для определения частоты.

где Е, ρ - модуль упругости и плотность материала;

F, I - площадь и момент инерции сечения лопатки при изгибе ее в плоскости наименьшей жесткости;

ω - угловая скорость вращения;

V_п - объем бандажной полки;

R_п -расстояние от центра тяжести полки до оси вращения рабочего колеса;

X_п - расстояние от центра тяжести полки до корневого сечения;

l - длина лопатки;

R_к - расстояние от центра тяжести корневого сечения пера лопатки до оси вращения рабочего колеса;

Х - текущее значение координаты;

у₀ - функция прогиба лопатки при колебаниях, у₀=сх^q;

с - может быть назначен любым;

q - показатель степени, выбираемый из условия получения минимального значения частоты первой формы колебания лопатки.

Тогда частота собственных колебаний будет рассчитывается по формуле:

.

Динамическая частота собственных колебаний с учетом температуры определяется по формуле:

,

где n - частота вращения ротора, об/с;

Е₀, Е_Т - модули упругости материала лопатки при нормальной и рабочей температуре;

В - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрии лопатки.