12 Определение суммарных напряжений в рабочих лопатках гтд.

σ_Σ=изгиб. напряж.+ растяг. напряж.+ термич. напряж.+ вибрационных напряж.

значения для каждого узла ГТД зависят от тех или иных составляющих .Например для входа в компрессор преобладают растяг. напряжения, для последних ступеней компрессора наибольшие изгибающие напряж.

Для турбины учитываются термич. напряж. и вибрац. напряж. поэтому суммарные напряжения становятся больше

13 Запас прочности лопаток. Основным критерием прочности лопатки является запас проч­ности по напряжениям. Как известно, запас прочности представ­ляет собой отношение предельного напряжения, при котором про­исходит разрушение материала, к наибольшему напряжению, действующему в каком-либо сечении или точке лопатки. В качестве предельного напряжения здесь принимается предел длительной прочности. Это — напряжение, которое выдерживает материал в течение определенного времени t при рабочей темпе­ратуре T. Оба индекса указываются при выборе предела длитель­ной прочности. Тогда

Запас прочности может определяться по среднему напряжению в сечении или по местному наибольшему напряжению в отдельных точках сечения.

Среднее напряжение определяется как отношение растяги­вающей центробежной силы к площади поперечного сечения: σ_ср=N/F. Изгибающие моменты и температурные напряжения продольной силы в сечении не создают. Тогда

В турбинных лопатках предел длительной прочности материала изменяется вдоль лопатки соответственно изменению температур. σ^T_t выби-рается по средней температуре сечения. Опасное сечение лопатки, где запас прочности минимальный, не совпадает с сече­нием, где напряжение макси-мально.

Запас прочности по местным напряжениям определяется по суммарному напряжению в отдельных точках сечения с учетом изгибающих моментов и температурных напряжений:

14 Расчет температурных напряжений

Рассмотрим элементарный участок лопатки протяженностью ∆z вдоль оси z (рис. 5.21). Площадь поперечного сечения элемента, положение главных осей ξ и η относительно осей x и y определяются общей формой пера лопатки. На элемент действуют продольная сила N и изгибающие моменты М_ξ и М_η. Кроме того, элемент нагрет, но распределение температур нагрева по его сечению неравномерно. Определяем перемещения нижнего сечения элемента параметрами ω₀, φ_ξ, φ_η , а верхнего —

ω₀+∆ ω_0; φ_ξ+∆ φ_ξ; φ_η+ ∆φ_η где ω₀ — перемещение центра се­чения, а φ_ξ и φ_η — углы поворота сечения

С другой стороны выражение для определения деформации можно представить в виде суммы .

Первый член представляет собой растяжение волокна под дейст­вием силовой нагрузки, второй — его температурное удлинение, третий член учитывает наличие ползучести материала. Отсюда формула распределения напряжений по сечению лопатки принимает вид

.