.4.1Формирование исходныхданных

Исходные данные:

материал лопатки ЖС6-К;

- плотность материала ;

объем бандажной полки V_п=0 кг/м³;

расстояние от ц.т. бандажной полки до оси вращения м;

- расстояние от ц.т. бандажной полки до корневого сечения l_б=0,058м;

- радиус корневого сечения ;

длина лопатки ;

площади сечения пера лопатки , ,

;

минимальные моменты инерции сечения пера ,

, ;

максимальное число оборотов в секунду об/с.

Определение температуры лопатки и модуля упругости:

Температуру охлаждаемой лопатки принимаем t_{л max}=934⁰C. Температуру на разных режимах определим по формуле:

t_л= t_{л max}· ;

- определим из рисунка 2.11.

Рисунок 2.11 - Зависимость температуры от оборотов двигателя

2.4.2 Расчет динамической частоты

Расчет проводим на ЭВМ с помощью программы Dinlop.exe.

Результаты расчета приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Расчет динамической частоты 1 формы изгибных колебаний

.4.3 Построение частотной диаграммы

По данным таблицы 2.6 строим зависимость f_д = f(n_с).

Для построения частотной диаграммы необходимо нанести на график диапазон рабочих частот вращения двигателя от оборотов малого газа до максимальных оборотов. За частоту вращения ротора на режиме малого газа принимаем для ТРДД

.

Для определения резонансных режимов работы двигателя с учетом принятого масштаба наносим на этот же график частоты возбуждающих сил, кратные частоте вращения ротора:

.

где k - порядок гармоник возбуждающих сил;

n_c - частота вращения ротора.

Для турбинных лопаток наиболее сильными возбудителями вынужденных колебаний являются камера сгорания (k₁ = 24 - число форсунок) и лопатки соплового аппарата (k₂ = 41 - число лопаток).

С помощью прямых n_мг=129,86 и n_max=236,1 показываем границы рабочих режимов двигателя по секундной частоте вращения.

Ищем координаты точек пересечения прямых с кривой динамической частоты колебаний лопатки, и определяем резонансные частоты.

Для удобства построения диаграммы составим таблицу 2.7:

Таблица 2.7 - Исходные данные для построения частотной диаграммы

nc	fд		fв1(СА1)			nmax
0	2100,359		k1	41		236,1	0
21,5	2101,411		nc	fв1		236,1	2110
42,9	2104,564		0	0		nмг
64,4	2109,808		52,44	2110		129,86	0
85,9	2015,722					1800	129,86
107,3	1930,786		fв2(форсунки)
128,8	1943,335		k2	24
150,3	1935,4		nc	fв2
171,8	1935,429		0	0
193,2	1909,068		75,357	2110
214,7	1819,776

Рис 8.1-Частотная диаграмма колебаний лопатки

Выводы: В результате расчета были получены динамические

частоты колебаний рабочей лопатки турбины и построена частотная диаграмма, из которой видно, что пучок прямых линий, выходящий из начала координат, которые представляют собой частоты колебания гармоник возбуждающих сил не пересекают в рабочем диапазоне двигателя от n_мгдо n_mах динамические частоты полученные в результаты расчета, что не является опасным для работы двигателя в этом диапазоне

3. Расчет замка лопатки турбины на прочность

Расчет на прочность замка состоит из расчета замковой части лопатки (хвостовика) и замковой части обода диска (гребня).

Если конструкция имеет детали крепления (штифты, пальцы), следует выполнить расчет и этих деталей.

Методика упрощенных расчетов дает возможность провести сравнительный анализ прочности замков. За расчетный случай обычно принимают режим максимального числа оборотов ротора двигателя при максимальном расходе воздуха (у земли).

Трудности расчета замков связаны со сложной их конфигурацией, вызывающей неравномерность распределения напряжений, и со сложным характером нагружения замка статическими и динамическими силами и моментами сил.

Сложность форм хвостовиков лопаток и замковой части обода вызывает концентрацию напряжений в элементах замкового соединения. Фактические напряжения, как правило, в полтора два раза превышают напряжения полученные расчетным путем. Указанное обстоятельство учитывается при определении запасов прочности применением соответственно заниженных допускаемых напряжений.

Допускаемые напряжения для каждого типа замка устанавливаются на основании результатов статистики по указанным напряжениям в ранее изготовленных и успешно отработавших свой ресурс ГТД.

При упрощенных расчетах замков обычно принимают во внимание лишь нагружение элементов центробежными силами масс пера и хвостовика лопатки, Действием на лопатку газового потока, инерционными силами пера, трением хвостовика лопатки в пазе - пренебрегают.

Таким образом, методика упрощенных расчетов замковых соединений имеет следующие допущения:

 на замок действует только центробежная сила лопатки;

 центробежная сила пере лопатки Pц.п. и центробежная сила хвостовика лопатки Pц.х. направлены по одному радиусу, проходящему через центр тяжести хвостовика лопатки;

 центробежная сила лопатки распределяется между опорными площадками замкового соединения пропорционально величинам контактирующих поверхностей.