1.4. Расчет коэффициента запаса прочности.

Минимальный коэффициент запаса прочности пера лопатки определяется по

формуле:

где σ_дл – предел длительной прочности материала лопатки;

σ_Σmax – наибольшее суммарное напряжение в данном сечении пера лопатки.

Результаты представлены на графике

Выводы

Базовый расчет позволил нам оценить напряжения в характерных точках пера

лопатки. Так видно, что на входной кромке (точка А) изгибными напряжениями

вызывается растяжение волокон, а на спинке (точка Б) сжатие волокон. Причем при

совместном действии изгибающих напряжений и напряжений растяжения от

центробежных сил на спинке происходит частичная компенсация напряжений

изгиба, а на входной кромке суммарные напряжения получаются максимальными.

Все напряжения достигают своего максимального значения в корневом сечении

лопатки. Лопатка удовлетворяет требованиям по коэффициенту запаса.

2. Расчет статической прочности диска.

Исходными данными для расчета диска являются:

n = 7200 об/мин

σ_дл = 850 МПа

Материал – ЭИ787

z = 91

ρ = 8040 кг/м³

Также необходимо найти геометрические параметры диска по чертежу детали.

Приведем рисунок диска 1 ступени (см. рис. 1), для нахождения геометрических

параметров диска.

Целью данного расчета является расчет коэффициентов запаса в 9 расчетных

сечениях (см. рис. 2).

Обозначение	R, мм	b, мм	Т	σ
R1	132,4	30	500	1100
R2	183,6	30	550	1050
R3	212,8	26,1	580	1000
R4	263,6	19,2	635	980
R5	308	13,2	680	970
R6	310,6	46	685	960
R7	315	46	690	950
R8	319,3	24	695	940
R9	322	24	700	930

Кроме этих данных необходимы дополнительные параметры:

1. Масса лопатки (г) – 88,528 (берется из расчета статической прочности лопатки)

2. Радиус центра тяжести пера лопатки R_цтпл=1/3·h+R_к= 1/3·132+320=364 мм

3. Радиус центра тяжести выступа диска R_цтвд=(R_к+R₉)/2=(132,4+322)/2=227 мм.

4. Масса выступа диска:

m_вд=m/z=V·ρ/z=π(R_к²–R₉²)·b·ρ/z=3,14(0,322²–0,132²)·0,024·8040/91=0,574 кг=574 г.

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ (об/мин) NN=7200

ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА (кг/м**3) RO=8040

КОЛИЧЕСТВО РАСЧЕТНЫХ СЕЧЕНИЙ N=9 КОЛИЧЕСТВО ЛОПАТОК Z=91

МАССА ЛОПАТКИ (г) ML=88.528 МАССА ВЫСТУПА (г) MV=574

РАДИУС ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ЛОПАТКИ (мм) RZL=364

РАДИУС ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ВЫСТУПА (мм) RZV=227

В РАСЧЕТНЫХ СЕЧЕНИЯХ УКАЖИТЕ:

РАДИУС R (мм) ШИРИНУ B (мм) ПРЕДЕЛ ПРОЧН. SIG (МПА) k-Т ЗАПАСА KB

R1:=132.4 B1:=30 SIG1:=1100 KB= 1.403

R2:=183.6 B2:=30 SIG2:=1050 KB= 1.988

R3:=212.8 B3:=26.1 SIG3:=1000 KB= 1.929

R4:=263.6 B4:=19.2 SIG4:=980 KB= 1.834

R5:=308 B5:=13.2 SIG5:=970 KB= 1.682

R6:=310.6 B6:=46 SIG6:=960 KB= 3.040

R7:=315 B7:=46 SIG7:=950 KB= 3.118

R8:=319.3 B8:=24 SIG8:=940 KB= 2.304

R9:=322 B9:=24 SIG9:=930

Масса диска m_д=52.526 кг.

Выводы:

1. Статическая прочность диска обеспечена, так как коэффициенты запаса

в сечениях превышают минимальное допустимое значение коэффициента

запаса прочности для дисков к = 1,35…1,5.