3.1 Методика расчета диска по разрушающим оборотам.

Запас прочности по разрушающей частоте вращения (несущей способности) определяется как отношение частоты вращения, при которой происходит разрушение диска, к расчётной частоте вращения ротора (максимальной):

В диаметральном сечении диска действует сила:

Она уравновешивается вертикальными составляющими результирующей контурной нагрузки P_ку и центробежной силы собственной массы полудиска P_цу:

Напряжение на внешнем контуре диска пропорционально квадрату угловой скорости и при разрушающей частоте вращения n_разр:

Вертикальная составляющая элементарной силы, действующей на внешней поверхности диска:

интегрируя в пределах от 0 до p, получим:

Вертикальная составляющая элементарной центробежной силы:

Вертикальную составляющую от центробежной силы массы всего полудиска получим, интегрируя элементарную силу вначале в пределах от 0 до p, а затем по радиусу от R_a до R_b:

Интеграл, входящий в это уравнение, - это момент инерции половины диаметрального сечения диска относительно оси вращения:

тогда

По условию равновесия P_ку + P_цу – P_д = 0 получим:

откуда

Интеграл вычисляем как сумму

где i – номер участка профиля сечения диска; n – кол-во участков, на которые разбит профиль.

Аналогично определяем момент инерции:

Если величина предела прочности мало меняется по радиусу, то

где F – площадь половины диаметрального сечения диска. В этом случае запас прочности по разрушающей частоте вращения:

Вычисленный коэффициент К_b1 должен быть ³ 1,4.

3.2 Выбор материала диска и его обоснование. Характеристики материала.

Принимаем материал диска - ЭИ787.

При T=830К по графику σ_дл=850 [МПа]

Плотность материала ρ = 8040 [кг/м³]

3.3 Определение основных размеров диска. Схематизация диска.

Исходными данными для расчета диска являются:

Принимаем максимальную частоту вращения 7200 [об/мин] Из условия

z = 91 Из курсового по турбомашинам

Также необходимо найти геометрические параметры диска по чертежу детали.

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

Целью данного расчета является расчет коэффициентов запаса в 9 расчетных

сечениях.

Рис№7

Обозначение	R, мм	b, мм	Т	σ
R1	37	30	500	1100
R2	88	30	550	1050
R3	117,6	26,1	580	1000
R4	168,2	19,2	635	980
R5	212,5	13,2	680	970
R6	215,2	46	685	960
R7	219,5	46	690	950
R8	224	24	695	940
R9	226,5	24	700	930

Таблица 3.

3.4 Определение контурной нагрузки, приложенной к ободу диска.

Расчет в программе предусматривает наличие контурной нагрузки на ободе диска. Для ее расчета нужно знать:

- массу пера лопатки (она известна из ранее выполненных расчетов);

m_п.л. = 89 [г]

- массу выступа диска (замок лопатки, выступ диска, ножка лопатки),

Найдем ее как сумму массы кольца замочной части и масс всех ножек лопаток.

Масса выступа диска:

кг =50 г

- радиус центра тяжести пера лопатки, принимаем на высоте ⅓ высоты пера лопатки. R_цтпл=1/3·h+R_к= 1/3·133+258,6=325 мм

- радиус центра тяжести выступа диска. Принимаем на высоте ⅓·(высота замочной части + высота ножки лопатки), так как ножки лопаток расположены с увеличивающимся по радиусу зазором и в них имеются полости. R_цтвд=(R_к+R₉)/2=(258,6+226,5)/2=242,55 мм.