5.3 Расчет хвоста рабочей лопатки

При расчете хвоста рабочей лопатки обычно учитывается только суммарная центробежная сила пера лопатки, бандажной ленты, связной проволоки и частей самого хвоста, вызывающая напряжение растяжения, смятия и среза.

Перед расчетом составляется эскиз хвоста, закрепленного в ободе диска, с назначением всех основных размеров.

B₂-ширина рабочей решетки = 0,025; К₁-ширина шейки = 0,017; К₂-ширина хвоста = 0,025; H₁-высота корня = 0,006; H₂-высота шейки = 0,01; H₃-высота хвоста = 0,01;

Расчет Т образного хвоста:

Эскиз такого хвоста дан на рис. 11. Наибольшее напряжение растяжения возникает в сечении АВ, смятия – по площадкам КА и BG и среза – по сечениям AD и BC.

Обозначим центробежную силу участка MNOL C¹_x, участка EFBA – C^II_x, участка ABCD – C^III_x, и участка KGHR – C^IV_x, а площади расчетных сечений AB-f₁ (м²) AD=BC-f₂ и KA=BG-f₃

Размер каждого участка по окружности равен шагу рабочих лопаток на данном радиусе.

C=f*H₁**²*r₁= 0,00038*0,006*7750*314,15²*0,4625=810 Н

C= f₁*H₂**²*r₂= 0,00026*0,01*7750*314,15²*0,4545=887 Н

C= K₁*t₄*H₃**²*r₄= 0,017*0,0147*0,01*7750*314,15²*0,4335=848 Н

C= K₂*t₄*H₃**²*r₄= 0,025*0,0147*0,01*7750*314,15²*0,4335=1248 Н

Эскиз Т образного хвоста

Напряжение растяжения в сечении АВ

Напряжение в сечениях AD и BC

Напряжение смятия по площадкам КА и BG

Допустимые напряжения:

На растяжение: 420/1,7=247,1 МПа 243,11

На срез:0,75247,1=185,3 МПа  178,05

На смятие: 1,75247,1 = 432,4 МПа  417,3

5.4 Расчет рабочих лопаток на вибрацию

При расчете рабочих лопаток на вибрацию, как правило, скрепленных бандажной лентой в пакеты, должна быть проверена возможность появления резонансных колебаний в двух случаях: при колебаниях всех лопаток в пакете в одной фазе и при колебаниях отдельных лопаток в пакете в разных фазах.

На первом этапе расчета определяется статическая частота собственных колебаний лопаток в пакете в одной фазе, зависящая от физических свойств, массы и конфигурации пера лопатки.

Для лопаток с постоянным профилем, скрепленных в пакеты бандажной лентой, статическая частота находится из выражения.

где E – модуль упругости с учетом температуры, при которой работает лопатка, 176000 МПа

-плотность материала, 7750 кг/м³

J – момент инерции сечения лопатки, 0,2046*10^-7 м⁴

f-площадь сечения пера лопатки, 0,01853 м²

l₂-длинна лопатки, 0,024 м

Далее определяется динамическая частота собственных колебаний с учетом влияния центробежных сил, возникающих в пере при вращении ротора:

где В=

n_c-частота вращения ротора, об/сек

Если частота собственных колебаний совпадет с частотой вынужденных колебаний, то наступает явление резонанса.

Условие резонанса выражается зависимостью:

v_g=Kn_c

где К – любое число, то есть, К=1,2,3,4,5…

Далее строится диаграмма резонансных чисел оборотов рис. 12 Далее производится проверка на отсутствие внутрипакетных резонансных колебаний

Работу лопаточного венца с лопатками постоянного профиля считают надежной если:

19050/6868=1,32

то есть, для обеспечения надежной работы эта величина НЕ ДОЛЖНА лежать в пределах от 4 до 8.

Диаграмма резонансных чисел оборотов