242

Конструкция и рабочие процессы авиационных двигателей

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Двигатель предназначен для установки на пассажирские и транспортные самолеты. Расчет на прочность рабочей лопатки первой ступени компрессора. Определение запасов прочности лопаток. Расчет на прочность диска первой ступени компрессора.

Русский

2012-11-14

358.5 KB

125 чел.

Министерство образования и науки Украины

Национальный аэрокосмический университет

им. Н.Е.Жуковского

“ХАИ”

Кафедра 203

Турбореактивный двухконтурный двигатель

 Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине:

“Конструкция и рабочие процессы авиационных двигателей ”

                                                                                      Выполнил: студент 243  группы

                                                                                       Горбатенко А.В.

                                                                    Проверил:  профессор

                                                                                        Шошин Ю.С.

                                                                         

Харьков 2012


Оглавление.

                                                                                               Стр.                                                                                                                                                                                             

Задание на проектирование……………………………………………………..3                                                                         

Общие сведения о двигателе 4

Термогазодинамический расчет ТРДД.………………………………………….6

Расчет на прочность рабочей лопатки первой ступени компрессора…….9

Расчет на прочность диска компрессора……………………………………..17

Расчет на прочность замка лопатки……………………………………………25

Расчет на прочность корпусов камеры сгорания…………………………….27

Заключение…………………………………………………………………………29

Список использованной литературы…………………………………………...30


Основные сведения о двигателе.

      Двигатель предназначен для установки на пассажирские и транспортные самолеты.

      Двигатель выполнен по трехвальной схеме с передним расположением вентилятора и укороченным каналом внешнего контура; состоит из осевого четырнадцатиступенчатого компрессора, промежуточного корпуса, кольцевой камеры сгорания, пятиступенчатой турбины и нерегулируемых сопел внешнего и внутреннего контуров. Взамен сопла внешнего контура на двигатель может быть установлено реверсное устройство.

      Особенность трехвальной схемы – разделение ротора компрессора на три самостоятельных ротора, каждый из которых приводится во вращение своей турбиной. При этом роторы имеют различные оптимальные для них обороты и связаны между собой только газодинамической связью.

      Выполнение двигателя по трехвальной схеме позволило:

  •  применить в компрессоре ступени, имеющие высокий КПД;
  •  обеспечить необходимые запасы компрессора по помпажу;
  •  использовать для запуска двигателя пусковое устройство малой мощности, так как необходимо раскручивать стартером только ротор высокого давления.

      Высокая степень двухконтурности двигателя (m= 6) и высокие параметры газодинамического цикла обеспечили его высокую экономичность.

      Основные агрегаты расположены в нижней части двигателя, что делает легким доступ к каждому из них. Для удобства монтажа и обеспечения нормальной эксплуатации двигателя на самолете все агрегаты масляной и топливной системы установлены на двигателе.

      Компрессор двигателя – осевой, трехкаскадный, состоит из сверхзвукового вентилятора, околозвукового компрессора среднего давления и дозвукового компрессора высокого давления.

      Одноступенчатый вентилятор не имеет входного направляющего аппарата и состоит из рабочего колеса, статора со справляющим аппаратом, вала с подшипниковым узлом и вращающегося обогреваемого воздухом кока. Соединение диска вентилятора с валом и коком – болтовое, лопатки соединены с диском замками типа “ласточкин хвост”. Рабочие лопатки вентилятора имеют бандажные антивибрационные полки, расположенные в тракте внешнего контура. Спрямляющий аппарат разборной конструкции, со звукопоглощающими панелями. Вал вентилятора соединен с валом турбины вентилятора шлицами. Оба подшипника ротора вентилятора установлены на масляных демпферах.

      Компрессор среднего давления (КСД) состоит из переднего корпуса со входным направляющим и поворотным аппаратами, ротора, статора, клапанов перепуска воздуха и подшипникового узла. Ротор компрессора барабанно–дисковой конструкции, соединен с передним и задним валами при помощи болтов. Оба подшипника ротора среднего давления установлены на масляных демпферах. Статор компрессора среднего давления со своими обтекателями разделяет поток воздуха за рабочим колесом вентилятора на два контура – внешний и внутренний. Наличие поворотных лопаток входного направляющего аппарата КСД позволяет производить отладку двигателя в стендовых условиях. Ротор компрессора соединен с ротором турбины при помощи шлицов.

      Компрессор высокого давления (КВД) состоит из входного направляющего аппарата, ротора, статора, клапанов перепуска воздуха и подшипникового  узла.

Ротор КВД барабанно-дисковой конструкции. Сварной барабан, диски последних ступеней, проставки и валы соединены между собой болтами. Соединение заднего вала КВД с турбиной высокого давления – также болтовое. Передний шариковый подшипник установлен в упругой опоре с жестким ограничителем хода. Задний роликовый подшипник ротора высокого давления установлен на масляном демпфере. Поворотные лопатки входного направляющего аппарата КВД позволяют производить отладку двигателя при стендовых испытаниях.

      Промежуточный корпус служит для формирования переходного тракта от КНД к КВД и тракта внешнего контура, размещения агрегатов и приводов к ним, а также размещения передней опоры ротора КВД и переднего пояса подвески двигателя. Кольцевые оболочки, формирующие тракт внутреннего и внешнего контуров, соединены между собой восемью полыми ребрами, внутри которых проходят коммуникации. Промежуточный корпус состоит из корпуса, центрального привода, коробки приводов и колонки приводов. Все приводные агрегаты двигателя получают вращение от ротора КВД.

      Камера сгорания состоит из корпуса, жаровой трубы, топливного коллектора с форсунками и воспламенителей. Жаровая труба – кольцевого типа, с 24 форсунками. Жаровая труба – сварной конструкции, состоит из отдельных колец, имеющих ряд отверстий для прохода вторичного воздуха. Рабочие форсунки – центробежные, одноканальные.

      Турбина – трехвальная, реактивная. Одноступенчатые турбины приводят во вращение компрессоры высокого и низкого давления, трехступенчатая турбина – вентилятор. Направление вращения всех трех роторов – левое.

      Турбина высокого давления состоит из соплового аппарата и рабочего колеса. Сопловой аппарат набирается из 8 отдельных секторов. Каждая лопатка имеет дефлектор для поджатия охлаждающего воздуха к внутренним стенкам лопатки. Диск турбины высокого давления – охлаждаемый, по ободу имеет елочные пазы для установки рабочих лопаток. Рабочая лопатка – охлаждаемая, состоит из замковой части, пера и бандажной полки с гребешками. Воздух на охлаждение подводится к замковой части, проходит по радиальным каналам в теле пера лопатки и выходит через отверстия на бандажной полке в тракт. В каждом пазу диска устанавливается по 2 лопатки.

      Турбина среднего давления состоит из статора и ротора. Статор включает корпус опор турбин высокого и низкого давления, в котором наружная и внутренняя оболочки соединены между собой спицами, проходящими внутри полых лопаток соплового аппарата второй ступени турбины. Через лопатки проходят также все коммуникации корпуса. Сопловые лопатки, отлитые в виде секторов по три лопатки в секторе, - охлаждаемые, рабочие лопатки – неохлаждаемые. Рабочие лопатки бандажированы. Диск охлаждается воздухом по полотну.

      Турбина вентилятора состоит из ротора и статора. Статор турбины вентилятора состоит из корпуса и трех сопловых аппаратов, набранных из отдельных литых секторов по пять лопаток в секторе. Ротор турбины – барабанно-дисковой конструкции. Диски соединяются между собой и с валом турбины вентилятора болтами. Лопатки как сопловые, так и рабочие – неохлаждаемые, диски турбины вентилятора охлаждаются воздухом, отбираемым от промежуточной ступени КВД. Рабочие лопатки бандажированы.

Термогазодинамический расчет ТРДД .

      Целью теплового расчета является:

  •  определение параметров потока воздуха (газа) (полного давления и полной температуры) в характерных сечениях по тракту двигателя;
  •  определение основных удельных параметров двигателя (удельной тяги, удельного расхода топлива), а также необходимого суммарного расхода воздуха для обеспечения заданной тяги  и часового расхода топлива.

Конструктивная схема двигателя.

Рисунок 1 Схема ТРДД

Н – Н      – невозмущенный поток, окружающая среда.

Вх – Вх   – сечение на входе в двигатель.

В – В      – сечение на входе в вентилятор.

Вн – Вн  – сечение за вентилятором, вход в компрессор низкого давления.

Вв – Вв  – сечение на входе в компрессор высокого давления.

К – К      –  сечение за компрессором.

Г – Г      –  сечение за камерой сгорания, перед турбиной.

Гн – Гн  –  сечение за турбиной высокого давления.

Гв – Гв  –  сечение на входе в турбину вентилятора.

Т – Т     –  сечение на выходе из турбины.

СICI   –  выходное сечение реактивного сопла первого контура.

СIICII –  выходное сечение реактивного сопла второго контура.

Исходные данные.

 1.Высота полета = 0

 2.Полетный мах = 0

 3.Параметры окружающей среды =288.15 К, =1.0132*10 Па

 4.Тяга двигателя R= 65000 Н

 5.Суммарная степень повышения давления =20,5  

 6.Степень двухконтурности =5.6

 7.Температура газа перед турбиной =1460 К

 8.Топливо – авиационный керосин: ТС-1

 9.Теплотворная способность = 43000 Дж/кг

 10.Удельная теплоемкость воздуха = 1005 Дж/(кг*К)

 11.Удельная теплоемкость газа = 1133 Дж/(кг*К)

 12.Показатели адиабаты =1.4; =1.34

 13.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива = 14.8 (кг)/(кг)

 14.Относительный расход воздуха на охлаждение = 5%.

   

      КПД компрессора и турбины принимаем для рассматриваемого типа двигателя:

  =0.87; =0.88; =0.88;

=0.91; =0.90; =0.93;

      Потери в проточной части двигателя оцениваем коэффициентом восстановления полного давления и принимаем для нашего двигателя:

  •  во входном устройстве =0.99;
  •  в камере сгорания =0.97;
  •  во втором контуре =0.99;

      Потери в реактивном сопле первого и второго контура оцениваем коэффициентом скорости

= 0.98;  = 0.98

      Коэффициент полноты сгорания топлива  

=0.97

      Расчет проводим для 1кг/c воздуха по программе кафедры 203 trdd3.exe. Результаты расчета приведены в таблице 1.

      Результаты расчета на взлетном режиме:

  •  удельная тяга: =259.9 Н/(кг/с);
  •  удельный расход топлива: =0.04233 кг/(Н*ч);
  •  удельный расход воздуха:=250.10 кг/с.
  •  

      Предварительно оценены диаметральные размеры сечения на входе в компрессор, при этом величина относительного диаметра втулки =0.420  и скорость на входе =200 (м/с).  

      В результате расчета получили:

  •  площадь входа в компрессор (КНД) =0.162 м;
  •  наружный диаметр входа =0.598 м;
  •  диаметр втулки =0.389 м;
  •  длина рабочей лопатки первой ступени КНД =0.105 м.

      Вывод: полученные результаты удельных параметров двигателя соответствуют параметрам, существующих в двигателе подобного класса.

Расчет на прочность рабочей лопатки первой ступени компрессора

      Рабочие лопатки осевого компрессора являются весьма ответственными деталями газотурбинного двигателя, от надежной работы которых зависит надежность работы двигателя в целом.

Нагрузки, действующие на лопатки.

      При работе авиационного газотурбинного двигателя на рабочие лопатки действуют статические, динамические и температурные нагрузки, вызывая сложную картину напряжений.

      Расчет на прочность пера лопатки выполняем, учитывая воздействие только статических нагрузок. К ним относятся центробежные силы масс лопаток, которые появляются при вращении ротора, и газовые силы, возникающие при обтекании газом профиля пера лопатки и в связи с наличием разности давлений газа перед и за лопаткой.

      Центробежные силы вызывают деформации растяжения, изгиба и кручения, газовые – деформации изгиба и кручения.

      Напряжения кручения от центробежных, газовых сил слабозакрученных  рабочих лопаток  компрессора малы, и ими пренебрегаем.

      Напряжения растяжения от центробежных сил являются наиболее существенными.

      Напряжения изгиба обычно меньше напряжений растяжения, причем  при необходимости для уменьшения изгибающих напряжений в лопатке от газовых сил ее проектируют так, чтобы возникающие изгибающие моменты от центробежных сил были противоположны по знаку моментам от газовых сил и, следовательно, уменьшали последние.

Допущения, принимаемые при расчете.

      При расчете лопатки на прочность принимаем следующие допущения:

  •  лопатку рассматриваем как консольную балку, жестко заделанную в ободе диска;
  •  напряжения определяем по каждому виду деформации отдельно;
  •  температуру в рассматриваемом сечении пера лопатки считаем одинаковой, т.е. температурные напряжения отсутствуют;
  •  лопатку считаем жесткой, а деформацией лопатки под действием сил и моментов пренебрегает;
  •  предполагаем, что деформации лопатки протекают в упругой зоне, т.е. напряжения в пере лопатки не превышают предел пропорциональности.

Цель расчета.

      Цель расчета на прочность лопатки – определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по длине пера лопатки.

      В качестве расчетного режима выбираем режим максимальной частоты вращения ротора и максимального расхода воздуха через двигатель. Этим условиям соответствует взлет или полет с максимальной скоростью у земли зимой.

Расчетная схема.

Рис.2. К определению геометрических характеристик расчетных сечений        лопатки компрессора

Исходные данные.

  1.  Материал лопатки: ВТ8;
  2.  Длина лопатки =0.040 м;
  3.  Радиус корневого сечения =0.210 м;
  4.  Объем бандажной полки =0 м;
  5.  Хорда профиля сечения пера
    •  в корневом сечении =0.021 м;
    •  в среднем сечении =0.021 м;
    •  в периферийном сечении =0.021 м;
  6.  Максимальная толщина профиля
    •  в корневом сечении =0.0025 м;
    •  в среднем сечении =0.0018 м;
    •  в периферийном сечении =0.0011 м;
  7.  Максимальная стрела прогиба профиля
    •  в корневом сечении =0.0027 м;
    •  в среднем сечении =0.0017 м;
    •  в периферийном сечении =0.0010 м;
  8.  Угол установки профиля
    •  в корневом сечении  =1.13 рад;
    •  в среднем сечении =0.89рад;
    •  в периферийном сечении =0.78 рад;
  9.  Интенсивность газовых сил на среднем радиусе в окружном направлении

;

10. Интенсивность  газовых сил в осевом направлении

;

      В формулах:  – радиус сечения; – число лопаток;  - плотность газа        – осевая составляющая скорости газа перед лопаткой; – окружные составляющие скорости газа перед и за лопаткой;– давление газа (воздуха) перед и за лопаткой.

=475 Н/м

=570 Н/м, =790 Н/м

    11. Частота вращения рабочего колеса =13960 об/мин;

    12. Плотность материала лопатки  =4530 кг/м;

    13. Предел длительной прочности =950 МПа;

Расчет рабочих лопаток на растяжение от центробежных сил.

      Напряжение растяжения в расчетном сечении  пера лопатки определяется по формуле

,

где  – центробежная сила части пера лопатки, расположенной выше расчетного сечения;  - угловая скорость вращения ротора.

Определение напряжений изгиба.

      Напряжения изгиба в каждой точке расчетного сечения определяются по формуле

                                        

                                    

      В целях упрощения расчета значения изгибающих моментов и моментов сопротивления берут без учета знаков (по модулю).

      Напряжение изгиба от газовых сил, как правило, определяют в трех точках, наиболее удаленных от оси (на рисунке .3. это точки А, В и С).

    

 

Рис.3. К определению изгибных напряжений в лопатке

 

Так в точке А

                                           

             в точке В

                                                 

         

             в точке С

                                     

      Вместе с тем знак при определении напряжения изгиба характеризует вид деформации волокон лопатки. Так, если волокна лопатки растянуты, то напряжение изгиба имеет знак "+", если же они сжаты, то "-". Заметим, что от действия газовых нагрузок на кромках профиля (в точках А и В) всегда возникают напряжения растяжения, а на спинке профиля (в точке С) – напряжения сжатия.

Определение запасов прочности лопаток.

      При определении запасов прочности следует учитывать напряжения как растяжения, так и изгиба лопатки. Суммарное напряжение в каждой точке расчетного сечения профильной части лопатки

         .

      Для компрессорных лопаток запас статической прочности в каждой точке расчетного сечения

                                  

                                                                ,

                                                                                                 

где - предел длительной точности материала лопатки с учетом температуры в данном сечении и длительность работы.

      Согласно нормам прочности минимальный запас по статической прочности профильной части рабочей лопатки компрессора должен быть не менее 1,5.    

      Вычисления  делаем по программе кафедры 203 Statlop.exe.

      Результаты расчета приведены в таблице 2 и на рисунках 4, 5.

      Вывод: полученные значения запасов прочности во всех сечениях удовлетворяют нормам прочности (k>1,5).            


Рисунок 4

Рисунок 5

Расчет на прочность диска первой ступени компрессора

      Диски компрессора – это наиболее ответственные элементы конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций дисков зависит надежность, легкость конструкций авиационных двигателей в целом.

Нагрузки, действующие на диски

      Диски находятся под воздействием инерционных центробежных сил, возникающих при вращении от массы рабочих лопаток и собственной массы дисков. Эти силы вызывают в дисках растягивающие напряжения. От неравномерного нагрева дисков турбин возникают температурные напряжения, которые могут вызывать как растяжения, так и сжатие элементов диска.

      Кроме напряжений растяжения и сжатия, в дисках могут возникать напряжения кручения и изгиба. Напряжения кручения появляются, если диски передают крутящий момент, а изгибные – возникают под действием разности давлений и температур на боковых поверхностях дисков, от осевых газодинамических сил, действующих на рабочие лопатки, от вибрации лопаток и самих дисков, под действием гироскопических моментов, возникающих при эволюциях самолета.

      Из перечисленных напряжений наиболее существенными являются напряжения от центробежных сил собственной массы диска и лопаточного венца, а также температурные (в случае неравномерного нагрева диска). Напряжения изгиба зависят от толщины диска и способа соединения дисков между собой и с валом и могут быть значительными лишь в тонких дисках. Напряжения кручения обычно невелики и в расчетах в большинстве случаев не учитываются.

      

Допущения, принимаемые при расчете

  При расчете принимаем следующие  допущения:

  •  диск считается симметричным относительно серединной плоскости,  перпендикулярной оси вращения;
  •  диск находится в плосконапряженном состоянии;
  •  температура диска меняется только по его радиусу и равномерна по толщине;
  •  напряжения на любом радиусе не меняются по толщине;
  •  наличие отверстий и бобышек на полотне диска, отдельных выступов и проточек на его частях не принимается во внимание.

Цель расчета

      Целью расчета  является определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по радиусу  диска.

Расчетная схема

Рисунок 6

Основные расчетные уравнения для определения упругих напряжений в диске от центробежных сил и неравномерного нагрева

      Для расчета диска на прочность используем два дифференциальных уравнения:

где и  - радиальные и окружные нормальные напряжения;  - текущие значения толщины и радиуса диска;  - угловая скорость вращения диска;  - плотность материала диска;  - модуль упругости материала диска;  - коэффициент Пуассона;  - коэффициент линейного расширения материала диска;  - температура элемента диска на радиусе.

      Точные решения дифференциальных уравнений могут быть получены только для ограниченного числа профилей. Применяем приближенный метод определения напряжений в диске – метод конечных разностей. Расчет диска этим методом основан на приближенном решении системы дифференциальных уравнений путем замены входящих в них дифференциалов конечными разностями. Для расчета диск разбиваем на сечения. При выборе расчетных сечений будем соблюдать следующие условия:

  •  нулевое сечение выбираем по радиусу центрального отверстия;
  •  следующие 2-3 сечения ,;
  •  остальные сечения ;.

Результаты разбиения приведены в таблице 3

Схема разбивки диска на сечения приведена на рисунке 7.

Рисунок 7

 Таблица 3

№ сеч.

R, мм

b, мм

Rn/Rn-1

bn/bn-1

0-0

129

13

1-1

133

13

1,02

1

2-2

136

13

1,038

1

3-3

140

13

1,037

1

4-4

145

11

1,036

0,889

5-5

150

7

1,034

0,833

6-6

153

6

1,033

0,75

7-7

160

5

1,032

0,8

8-8

180

5

1,063

1

9-9

200

5

1,117

1

9’-9’

200

12

1

1.83

10-10

210

12

1,05

1

      Замена дифференциалов на конечные разности производится по следующим формулам:

;;

;;

где индексы  указывают номер кольцевого сечения диска.

      Окончательные расчетные формулы имеют вид:

;,

где  

;

;

      ;

            .

      Величины коэффициентов   зависят от геометрических размеров и материала диска. Величины коэффициентов   наряду  с геометрическими  размерами и материалом диска зависят также от центробежных и температурных нагрузок, действующих в диске.

      Значения коэффициентов      определяются так:

; ;

; ;

; .

      Для нулевого сечения в случае диска со свободным центральным отверстием:

.

  

Неизвестное напряжение в нулевом сечении  вычисляется по известному радиальному напряжению , возникающего от центробежных сил лопаточного венца:

.

      Напряжение   от центробежных сил лопаток и замковой части обода может быть определено для случая, когда лопатки и диск изготовлены из материала с одинаковой плотностью, по формуле

,

где  - наружный радиус неразрезного обода диска;  - ширина обода диска на радиусе .

 

Расчетный режим. Расчет запасов прочности

      Расчетным режимом для проверочного расчета на прочность диска является режим максимальной частоты вращения диска, высота полета H=0м, температура окружающей среды t=-40о. В этом случае наибольшей величины достигают  напряжения от центробежных сил собственной массы диска и лопаточного венца.

      Так как диск находится в плосконапряженном состоянии, то за критерий прочности обычно принимается эквивалентное напряжение

.

      Запас прочности

,

где - предел длительной прочности материала.

      Согласно нормам прочности запас прочности должен быть не менее 1,5.

 Исходные данные для расчета на ЭВМ:

   1.Частота вращения диска =13960 об/мин;

   2.Геометрические размеры диска в расчетных сечениях (указаны в таблице 3);

   3.Материал диска – ВТ8;

   4.Плотность материала =4530кг/м;

   5.Напряжение в корневом сечении пера лопатки от растяжения             центробежными силами на расчетном режиме = 16,415 МПа;

   6.Площадь корневого сечения лопатки =0,250* м;

   7.Число лопаток на рабочем колесе =40;

   8.Площадь радиального сечения разрезной части обода            

 = 3,15* м;

   9.Радиус центра тяжести площади радиального сечения =0.265 м;

      Вычисления делаем по программе кафедры 203 Disk_epf.exe. Результаты расчета приведены в таблице 3 и на рисунках 8 и 9 .

      Вывод: полученные значения запасов прочности во всех сечениях удовлетворяют нормам прочности(k>1,5).


Рисунок 8

Рисунок 9


Расчет на прочность замка лопатки.

      В данном расчете определяется прочность замка лопатки проектируемого двигателя. Крепление лопатки трапециевидное типа “ласточкин хвост”.

Силы, действующие на ножку лопатки и замок.

      На лопатку действуют центробежная сила , окружная составляющая газовой силы , осевая составляющая газовой силы . Сила  вызывает растяжение, силы  и  - изгиб ножки лопатки. Кроме того, ножка лопатки испытывает напряжения изгиба от центробежных сил (так как центры тяжести пера лопатки и ножки не лежат на направлении одного радиуса) и напряжения кручения – от центробежных и газовых сил.

      Величины напряжений в замке лопатки зависят от величин действующих сил, от конструкции замка и от характера посадки ножки лопатки в пазу диска.

      Расчет замка лопатки ведем на центробежную силу , составляющие от газовых сил опускаем.

Цель расчета.

      Целью расчета является определение напряжения смятия на площадках контакта лопатки с диском от центробежных сил лопатки.  

Расчетная схема.

Рис.10 К расчету замка на прочность.

Расчет на прочность.

      Центробежная сила лопатки включает две составляющие: центробежную силу пера лопатки  и центробежную силу хвостовика лопатки

,

где , - напряжение в корневом сечении пера лопатки от растяжения центробежными силами на расчетном режиме, значение берем из расчета лопатки =16,415 Мпа;- площадь корневого сечения лопатки 2,5* м;

     

      Центробежная сила лопатки  раскладывается на две силы , действующих нормально к боковым граням.

      Условие равновесия сил, действующих в замке лопатки:

      Откуда сила  равна

      Напряжение смятия  

,

где - площадь боковой грани паза, на которой действует сила

,

- угол наклона боковой грани паза к поверхности перпендикулярной   оси лопатки, принимаем 60. Размеры  приведены на рис. 10    

h1=0.015 м;

h2=0.010 м;

=0,005 м;

- глубина паза.

      Подставляя исходные данные, получаем

   

      Вывод: замок лопатки удовлетворяет нормам прочности на смятие,   полученное значение =31.164 МПа меньше допускаемого =280 Мпа.

Расчет на прочность корпусов камеры сгорания.

Расчет наружного корпуса камеры сгорания

При расчёте камеры сгорания на прочность принимаем следующие допущения:

камеру сгорания рассматриваем как оболочку, нагруженную внутренним нормальным давлением равным давлению воздуха за компрессором, полученным при газодинамическом расчете;

на оболочку так же действует внешнее нормальное давление, равное атмосферному.

Рис.3.3.1. Схема оболочки, нагруженной внутренним и внешним нормальным давлениями.

Напряженное состояние таких оболочек, за исключением участков, расположенных вблизи фланцев или мест действия сосредоточенных сил, достаточно точно определится на основании безмоментной теории, которая предполагает отсутствие внутренних изгибающих и крутящих моментов, а следовательно, и перерезывающих сил.

Принимая толщину оболочки , напряжение действующее в окружном направление можно определить как

;

где R – радиус оболочки.

.

Запас прочности в оболочках можно определить как

;

где в – предел прочности материала с учетом температурного нагрева и длительности работы, (порядка 500МПа для легированных сталей).

.

Вывод: полученное значение коэффициента запаса прочности соответствует нормам прочности.

Расчет внутреннего корпуса камеры сгорания

Давления в камере сгорания и внутри корпуса приблизительно равны между собой, что обеспечивается конструктивными особенностями двигателя. А так как разность давлений отсутствует, то внутренний корпус находится в ненапряжённом состоянии, и расчёт на прочность внутреннего корпуса проводить не имеет смысла.

Заключение.

      В данном курсовом проекте был спроектирован узел компрессора ТРДД для самолетов гражданской авиации. В качестве прототипа использовался двигатель Д-36. Была разработана конструкция узла компрессора двигателя с внесением некоторых изменений.

     Были произведены расчеты:

  •  термогазодинамический расчет;
  •  расчет на прочность рабочей лопатки первой ступени компрессора;
  •  расчет на прочность диска первой ступени коипрессора.
  •  расчет на прочность замка рабочей лопатки;

Также в курсовом проекте был проведен расчет на прочность корпуса камеры сгорания

      Полученные результаты удельных параметров двигателя, значения запасов прочности во всех расчетных сечениях элементов компрессора, значения напряжений удовлетворяют нормам прочности и соответствуют значениям для двигателя подобного класса.

Список использованной литературы.

                                                                                                                                                               

1. Шошин Ю.С., Епифанов С.В., Шарков С.Ю. Расчет на прочность           рабочей лопатки компрессора или турбины. Учебное пособие. Харьков: Харьковский авиационный институт, 1993.

2. Шошин Ю.С., Епифанов С.В., Муравченко Ф.М. Расчет на прочность дисков компрессоров и турбин. Учебное пособие. Харьков: Харьковский авиационный институт, 1998.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17640. Организационная структура и функции управления 161 KB
  Тема 5. Организационная структура и функции управления 1. Выбор организационной структуры управления. 2. Функции управления. 3. Роль контроллинга в процессе управления. Вопросы для самоконтроля. Выбор организационной структуры управления Современ
17641. Организационные аспекты создания службы контроллинга 117 KB
  Тема 3. Организационные аспекты создания службы контроллинга 1. Принципы создания службы контроллинга. 2. Структура и персонал службы контроллинга. 3. Функции и задача службы контроллинга. 4. Информационные потоки на предприятии в системе контроллинга. 5.Возможны
17642. Амплітудні та фазові голограми 17.99 KB
  Амплітудні та фазові голограми. В залежності від того яким чином голограма модулює падаючий на неї світловий потік розрізняють: амплітудні голограми які модулюють світловий потік за рахунок зміни коефіцієнта пропускання середовища фазові голограми які модулюють лиш...
17643. Аналіз поляризованого світла 42.56 KB
  Аналіз поляризованого світла. Используя поляризатор можно определить направление поляризации линейно поляризованной световой волны. Для этого вращают поляризатор относительно оси светового пучка и наблюдают за изменениями интенсивности прошедшего света. Если при...
17644. Багатопроменева інтерференція еталон Фабрі-Перо 961.05 KB
  Багатопроменева інтерференція : еталон ФабріПеро. Дифракційна гратка – приклад багатопроменевої Інтерференції. Еталон ФабріПеро – 2 дзеркала розділені проміжком Пучок багато разів проходить через нього. форлиЕйрі: різниця фаз між 2ома сусідніми пучками: δ=2n ...
17645. Вектор Джонса для типових станів поляризації 83.63 KB
  Вектор Джонса для типових станів поляризації. Загальний вигляд для де tg=Ax/Ay Из конспекта Всё напечатанное далее взято из энциклопедии: При аналитич. описании пооляризации обычно не рассматриваються временные и пространственные изменений эл. магн. волны. Наиб. пр
17646. Властивості фотонів 30.19 KB
  Властивості фотонів. Поняття фотон вперше вивів Л’юіс 1929 р. Фотон – квант електромагн. поля. Властивості фотона: 1. Енергія і імпульс: стала Планка момент імпульсу фотона. / / коментар Для фотона: . Фотон завжди релятивіська частинка. 2. А точніше:...
17647. Голограма Лейта і Упатнієкса (позаосьова) 19 KB
  Голограма Лейта і Упатнієкса позаосьова. Голографія – метод запису та відновлення світлових хвиль що заснований на явищах інтерференції та дифракції когерентних пучків світла тобто безлінзове отримання оптичних зображень шляхом відновлення хвильового фронту. Іде
17648. Двопроменева інтерференція Інтерферометр Майкельсона 46.26 KB
  Двопроменева інтерференція: Інтерферометр Майкельсона. Світло від протяжного джерела світла S потрапляє на плоско паралельну розділювальну пластинку P1 покриту напівпрозорим тонким шаром срібла або алюмінію. Ця пластинка частково пропускає частково відбиває світло