Кр. Курсовая работа. Департамент образования и науки города москвы государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы
 Скачать 1.2 Mb.
|
|
2.2 Расчёт напряжений от действия газодинамической силы Напряжения изгиба от сил газов определяется по изгибающим моментам относительно главных осей инерции сечения. Положения главных осей инерции ξ и ղ находится по общим методам сопротивления материалов. Для практических расчётов принимаем, что ось наименьшей жесткости ξ проходит через центр тяжести сечения, параллельно хорде профиля (рис. 28).  Рис. 28 - Положения главных осей инерции ξ и ղ Положительное направление оси берётся по направлению от входа к выходу потока с лопатки. Ось ղ проходит через центр тяжести сечения, перпендикулярно оси ξ, причём положительное направление оси выбирается от вогнутой части профиля к выпуклой. Для определения изгибающих моментов Mx и My относительно осей Ox и Oy необходимо знать интенсивности нагрузок Px и Py, отнесённых к единице длины лопатки и действующих на лопатку в направлении указанных осей. Приближенно считаем, что интенсивность нагрузки постоянна по длине и равна интенсивности нагрузки на среднем радиусе лопатки:  (Н/м) (2.7) (Н/м) (2.8)где RK и RB – радиусы корневого и верхнего сечений лопатки. Изгибные моменты относительно осей Ox и Oy выразятся следующими зависимостями:  (Н/м) (2.9) (Н/м) (2.10)где R – текущий радиус. Результат расчёта сводим в табл. 2.6. Таблица 2.6 – Результаты расчёта изгибных моментов относительно осей Ox и Oy
Строим графики Mx = f (l) и My = f (l) (рис. 29).  Рис. 29 – График изгибающих моментов относительно осей Ox и Oy Для каждого из выбранных сечений лопатки необходимо найти напряжения изгиба σu в трёх точках (A, B и C), наиболее удаленных от оси наименьшей жёсткости. Для этого надо знать моменты инерции относительно осей  Определение моментов инерции можно вести любым из известных способов. Приближённо их можно определить с помощью сеток или по приближённым формулам:  , . Координаты центра тяжести профиля выражаются следующими зависимостями:  , .Значения моментов инерции и координат центра тяжести записываем в табл. 2.8. Табл. 2.8 – Значения моментов инерции и координат центра тяжести
По чертежу определяем координаты  точек А, В и С сечения и записываем их в табл. 2.9 с учётом знаков.Таблица 2.9 - координаты ξ и ղ точек A, B и C
Определяем проекции изгибающих моментов Mx и My на оси  и η: , Мη=Мx·sinβ - My·cosβ [Hм], где β - угол между осями 0х и 0ξ. Результаты расчёта по формулам сводим в табл. 2.10. \Таблица 2.10 – Результаты проекции изгибающих моментов Mx и My на оси ξ и ղ
Напряжение изгиба в точках А, В, и С в принятых сечениях выразятся формулами:  σuA =  ξA- ηA  2] ,σuB = ξB- ηB 2 ,σuC = ξС - ηС 2].По результатам расчёта строим графики σuA=f(l); σuB=f(l); σuC=f(l) (рис. 30).  Рис. 30. Графики σuA = f (l); σuB = f (l); σuC = f (l) В каждом сечении для наиболее нагруженной точки профиля определяем суммарное напряжение от изгиба газовыми и растяжными центробежными силами: σΣmax=σu+σp. Результаты расчёта по формулам сводим в табл. 2.11 и строим график σΣmax=f(l) (рис. 31).  Рис. 31. График σΣmax = f (l)
2.3 Расчет запаса прочности рабочей лопатки Для оценки работоспособности надо найти минимальный запас прочности лопатки. Для этого необходимо построить график запасов прочности лопатки n по сечениям:  , где σдл – предел длительной прочности материала (напряжение, вызывающее разрушение лопатки при данной температуре и длительности работы). Для определения σдл необходимо знать распределение температуры по длине лопатки. Считаем, что на периферии температура лопатки tп.в. равна температуре газа, заторможенного по относительной скорости на входе в лопатку, т.е.:  (̊С) Вследствие отвода тепла от лопатки в диск температура лопатки на 1/3 её длины от корня будет переменна по длине и ниже температуры газа на величину:  , где k – показатель степени: k = 3 – 5; l – текущая длина лопатки в диапазоне 2/3 lп – l; lп – полная длина лопатки; lk = 0 – длина лопатки в корневом сечении; можно принять, что  ̊С.Следовательно, температура в i-ом сечении лопатки будет:  . Для каждого сечения лопатки по справочнику находим σдл в зависимости от материала и температуры в данном сечении. Результаты расчёта по формулам записываем в табл. 2.12. Табл. 2.12 – Температура в i-ом сечении
Максимальные напряжения приходятся на сечение, проходящее через точку B. Строим графики tл = f(l), σдл = f(l) и n = f(l) (рис. 32, 33, 34)  Рис. 32 – График tл = f(l)  Рис. 33 – График σдл = f(l)  Рис. 34 – График n = f(l) По минимальному запасу прочности определяем опасное сечение лопатки. При значительных изгибных напряжениях от газовых сил лопатку можно разгрузить изгибными напряжениями сил, вводя в расчёт коэффициент компенсации γк:  .Заключение При выполнение данного курсового проекта было произведено прочностное проектирование лопатки компрессора ГТД, прототипом которого стал АЛ-31Ф. Были исследованы различные законы профилирования лопатки и зависимость площадей поперечных сечений от высоты. Была подобрана лопатка компрессора высокого давления, удовлетворяющая требованиям прочности при это имеющая минимальную массу. Были построены графики напряжений от действия центробежной и газодинамической силы, а также моментов инерции и изгибающих моментов. Список используемой литературы 1. Акимов В.М. «Основы надежности газотурбинных двигателей» / Акимов В.М. – М.: Машиностроение, 1981 – 207 с. 2. Братухина А.Г. «Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей» / Братухина А.Г., Язова Г.К., Карасева Б.Е. – М.: Машиностроение, 1997 – 416 с. 3. ADEM CAD/CAM/TDM «Черчение, моделирование, механообработка». Быков А. В., Силин В. В., Семенников В. В., Феоктистов В. Ю. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003 — 320 с. 4. Вьюнов С.А. «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей» / Вьюнов С.А., Гусев Ю.И. Карпов А.В. – М.: Машиностроение, 1989 — 368 с. 5. Геворкян А.М. «Экономика и организация производства аппаратов: Учебное пособие для студентов авиационных специальностей» / Геворкян А.М., — 100 с. 6. Гарфинкель В.Я. «Экономика. Предприятия. Учебник для вузов» / Гарфинкель В.Я. Банки и биржи. ЮНКГИ, 1996 г. — 670 с. 7. Гарькавый А.А. «Сборка авиационных двигателей» – М.: Машиностроение, 1981 – 223 с. 8. Генкин М.Д. «Вопросы акустической диагностики». В кн.: «Методы виброизоляции машин и присоединенных конструкций» / Генкин М.Д. – М.: Наука, 1975 – 288 с. 9. «Диагностирование состояния роторных машин по изменению параметров вибрации в процессе эксплуатации» Методические рекомендации МР 86 – 83 – М.: Госстандарт, 1983 – 28 с. 10. Егоров П.Е. курсовой проект на тему «Компрессор ГТД». к. 203 М. МАИ, 2010 «Система автоматизации проектных работ» в разделе Википедии на русском языке. 11. Ильяков А.И. «Основы сборки авиационных двигателей» / Ильяков А.И., Левин М.Е. – М.: Колос, 1996 – 320 с. 12. Иноземцев А.А. «Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок» учеб. / Иноземцев А.А., Нахимкин М.А., Сандрацкий В.Л. – М.: Машиностроение, 2008 – 200 с. 13. Иноземцев А.А. «Динамика и прочность авиационных двигателей и энергетических установок» учеб. / Иноземцев А.А., Нахимкин М.А. – М.: Машиностроение, 2008 – 204 с. 14. Кишалов А.Е. «Анализ нагрузок, действующих на элементы конструкции ГТД» / Кишалов А.Е., Кудоярова В.М., Маркина К.В., Игнатьев О.И. / Молодой ученый – 2012 - №11 – С. 52-60. 15. Лозовский В.Н. «Диагностика авиационных двигателей» / Лозовский В.Н., Бондал Г.В. – М.: Машиностроение, 1998 – 280 с. 16. Ловинский С.И. «Конструкция и основы проектирования авиационных двигателей» / Ловинский С.И., Анучкин Г.П. – М.: Машиностроение, 1977 – 318 с. 17. Нестеренко В.Г. «Атлас схемно-конструктивных решений ВРД» / Нестеренко В.Г., Любатуров А.М. – М.: МАИ, 1991 – 88 с. 18. Сиротин Н.Н. «Конструкция и эксплуатация, повреждаемость и работоспособность газотурбинных двигателей» / Сиротин Н.Н. – М.: РИА «ИМ-Информ», 2002 – 442 с. 19. Тетельбаум И.М. «Практика аналогового моделирования динамических систем. Справочное пособие» / Тетельбаум И.М., Шнейдер Ю.Р., 1987 – 384 с. 20. Третьяков О. «Эксплуатация РД-33 по техническому состоянию «К.Р.» / Третьяков О. – 1999 - №5 – 14 с. 21. Тютюнов В.А., Ловинский С.И. «Авиационные двигатели» - М.: Машиностроение, 1964 – 370 с. |
, м
, м4