.1 Формирование исходных данных

Для расчета необходимы следующие данные:

­ материал: ЖС6-К;

­ плотность материала: 8250 (кг/м3);

­ число оборотов турбины: 12882.9 (об/мин);

­ угол наклона контактной площадки: α = 30⁰;

­ угол клина замка: 2φ = 30⁰;

­ напряжение растяжения в лопатке у корня:358,331(МПа);

­ площадь корневого сечения лопатки: 0,189·10^-3 (м²).

У правильно спроектированного замка напряжения смятия, изгиба и среза на всех зубьях должны быть одинаковыми.

Учитывая, что целью проверочного расчета является проверка правильности создания замка лопатки, расчет следует выполнять для всех зубьев.

Напряжения растяжения в различных сечениях хвостовика лопатки и гребня диска отличаются по своим значениям.

Рисунок 2.13 - Хвостовик лопатки

Рисунок 2.14 - Гребень диска

Рисунок 2.15 - Зуб хвостовика лопатки

Таблица 2.8- Геометрия замка лопатки

№ сеч.	Размеры хвостовика лопатки, мм								Размеры гребня диска, мм
	l	b			c		e	a		d
I	7,72	28,2	3,87	323,3	3	3,55	1,4	4,58		28,2	329,1
II	6,93	28,2	3,87	318,3	3	3,55	1,4	7,64		28,2	322,5
III	5,09	28,2	3,3	313,5	3	3,55	1,4	11,08		28,2	316,9

.2 Порядок выполнениярасчета

. Определяем центробежную силу пера лопатки:

P_цб.п.=σ_рк·F_к=358.331·10⁶·0,189·10^-3=67724,4 Н=68кН;

. Определяем центробежную силу хвостовика лопатки:

P_цб.х.=m_x·R_ц.т.х.·ω²=0,03135·0,3291·1348,41²=18758,98 Н=18,75кН;

m_x=V_х·ρ=3.8·10^-6·8250=0,03135кг - масса хвостовика лопатки;

объем хвостовика найдем как половину объема треугольной призмы:

V= b_x·0,5·l₀·h₀= 0,0282·0,5·0,0212·0,03115=9,31·10^-6м³;

ц.т.х = 323,3(мм) - радиус центра тяжести хвостовика.

ω - угловая скорость вращения диска .

. Определяем полную центробежную силу лопатки, учитывая, что в один замковый паз диска устанавливается две лопатки:

Р_цб.л. = 2·Р_цб.п +Р_цб.х.= 136+17,75=153,75 кН;

4. Определяем нагрузку на один зуб. Так как ширина полос контакта у всех зубьев одинакова, то нагрузка Рi для ''i'' зуба определяется из выражения:

:

. Определяем напряжения смятия на контактных площадках каждого зуба:

:

.

. Определяем напряжения изгиба зубьев:

,

где ,

.

7. Определяем напряжения среза зубьев:

,

где h(1)- высота зуба у конца контактной поверхности

.

. Определим центробежные силы элементов хвостовика:

;

. Определяем напряжения растяжения в перемычке хвостовика лопатки:

,

,

. Определим центробежные силы элементов гребня:

. Определение напряжения растяжения в сечениях гребня диска турбины:

В качестве предельно допустимых напряжений для материала лопатки принимаем:

Определим запасы прочности в элементах хвостовика лопатки:

коэффициенты запаса прочности по растягивающим напряжениям:

коэффициенты запаса прочности по напряжениям изгиба:

- коэффициенты запаса прочности по напряжениям среза:

В качестве предельно допустимых напряжений для материала диска принимаем

Определим запасы прочности по растягивающим напряжениям в элементах обода диска:

Определим запасы прочности по растягивающим напряжениям в элементах обода диска:

турбина двигатель газодинамический расчет

Вывод

В результате расчета были получены напряжения смятия, изгиба, среза и растяжения в замке лопатки и напряжения растяжения в сечениях гребня диска турбины.

Напряжения смятия, изгиба и среза во всех сечениях одинаковые. Это связано с постоянством ширины замка и одинаковой геометрией зубьев.

Окончательная оценка прочности определяется запасом прочности для каждого вида напряжений отдельно. Наиболее опасными являются изгибные напряжения воспринимаемые зубом замка лопатки ( ).

В целом полученные коэффициенты запаса удовлетворяют нормам прочности.