Кривая прочности по высоте (радиусу) лопатки.
ВЫВОД
Коэффициент запаса прочности позволяет использование данной лопатки в заданных условиях. Наименьший запас прочности на радиусе 0,115 (средняя часть пера).
Теоретическая часть анализа динамической прочности рабочей лопатки первой ступени турбин гтд.
Для анализа динамической прочности рабочей лопатки строится частотная диаграмма с графиками изменения частот собственных колебаний рабочей лопатки и частот изменения возмущающих сил в зависимости от частоты вращения ротора ГТД.
Прежде всего определяются частоты собственных колебаний рабочей лопатки по первым трём изгибным формам, так как считается, что при наличии резонансов по трём первым изгибным формам выход действующих напряжений за предел усталостной прочности материала является наиболее вероятным.
АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ |
|||
|
|
|
|
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ |
|||
Наименование |
Обозначение |
Величина |
Ед.измерения |
Тип двигателя |
|
ТВ2-117 |
. |
Материал лопатки |
|
ЖС-6К |
|
Модуль упругости материала |
Е |
2,24 х 1011 |
Н / м2 |
Плотность материала лопатки |
ρ |
8000 |
кг / м3 |
Продолжительность использования |
Ƭ |
100 |
ч |
Мин.допустимый коэфф. запаса прочности |
Кminзп |
1,3 |
|
Частота вращения ротора на режиме малого газа |
nмг |
13 200 |
об / мин |
Частота вращения ротора на взл.режиме |
nвзл |
21 400 |
об / мин |
Внутренний радиус |
R1 |
0,095 |
м |
Наружний радиус |
R2 |
0,135 |
м |
Площадь сечения у корневой части |
F1 |
0,000050 |
м2 |
Площадь сечения у концевой части |
F2 |
0,000027 |
м2 |
Масса бандажной полки |
mп |
0,012 |
кг |
Температура газа на входе в турбину |
Т*г |
1120 |
°К |
Длина лопатки |
l |
0,040 |
м |
Хорда лопатки |
b |
0,0160 |
м |
Максимальная толщина профиля |
δ |
0,004 |
м |
Макс.расст. от хорды до средней линии профиля |
Δ |
0,006 |
м |
Число лопаток соплового аппарата 1 ст.турбины |
Zса |
46 |
|
Число форсунок в камере сгорания |
ZФ |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Определение частоты собственных колебаний по |
|
f1= |
a |
√ |
E J1 |
|
, где : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
первой изгибной форме: |
|
|
|
|
|
|
|
|
ℓ2 |
ρ F1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
а - коэфф.учитывающий степень изменения площади сечения рабочей лопатки по высоте; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
а= |
1,0792 |
|
|
|
а= |
0,709626512 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
1,9808-[ |
F1 F2 |
] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
F1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ℓ - |
длина рабочей лопатки; |
|
|
ℓ= |
0,040 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Е - |
Модуль упругости материала лопатки; |
|
|
224 000 000 000,00 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
J - |
момент инерции корневого сечения рабочей лопатки в направлении минимальной жёсткости; |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
J1= |
b δ (0,04 δ2 + 0,03 Δ2 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
J1= |
0,0000000001101 |
= |
11,01 х 10-11 |
(м4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Отсюда: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
f1= |
3482,2 |
(Гц) |
|
|
f2= |
6442,1 |
(Гц) |
|
|
|
f3= |
12187,8 |
(Гц) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7486,8 |
(Гц) |
|
|
|
|
13928,9 |
(Гц) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Частоты возмущающих сил: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
fвозмСА = |
zса n |
|
- частота возмущающей силы, вызв.наличием сопловых аппаратов |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
fвозмф = |
zф n |
|
- частота возмущающей силы, вызв.наличием форсунок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
fвозмСА мг= |
10 120,00 |
(1/с) |
|
|
|
|
|
fвозмфмг = |
1 540,00 |
(1/с) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
fвозмСА взл= |
16 406,67 |
(1/с) |
|
|
|
|
|
fвозмфвзл = |
2 496,67 |
(1/с) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||