Конструкция авиа двигателя. Конструкция и прочность АД Тараканов Д.Е 0919.0007. Курсовой проект по дисциплине конструкция и прочность авиационных двигателей тема Анализ статической и динамической прочности рабочей лопатки первой ступени турбины гтд тв2117

• Название: Курсовой проект по дисциплине конструкция и прочность авиационных двигателей тема Анализ статической и динамической прочности рабочей лопатки первой ступени турбины гтд тв2117
• Анкор: Конструкция авиа двигателя
• Дата: 23.04.2023
• Размер: 2.01 Mb.
• Имя файла: Конструкция и прочность АД Тараканов Д.Е 0919.0007.docx
• Тип: Курсовой проект; #1082142
• страница: 3 из 6

2 Анализ статической и динамической прочности рабочей лопатки первой ступени турбины компрессора

Цель работы заключается в том, чтобы сделать заключение о выполнении или невыполнении условия прочности рабочей лопатки первой ступени турбины, при действии статических нагрузок на взлётном режиме работы двигателя в условиях, соответствующих исходным данным.

В случае выполнения условия прочности необходимо определить наиболее слабое с точки зрения прочности сечение лопатки.

В данном случае для анализа статической и динамической прочности используется рабочая лопатка первой ступени турбины ГТД ТВ2-117 изображенные на рисунках 1-4.

Рисунок 1 – Двигатель ТВ2-117 вид слева [фото автора]

Рисунок 2 – Компрессор двигателя ТВ2-117 [9]

Рисунок 3 – Двигатель ТВ2-117 вид спереди [9]

2.1 Исходные данные

В данном случае для анализа статической прочности используется рабочая лопатка первой ступени турбины ГТД ТВ-2-117, после 100 часов нагрузки взлётного режима.

- плотность материала лопатки;

- время работы двигателя на взлётном режиме;

- минимально допустимый запас прочности;

- частота вращения ротора на взлётном режиме;

- радиус корневого сечения пера лопатки;

- радиус концевого сечения пера лопатки;

- площадь поперечного сечения в корневой части пера лопатки;

- площадь поперечного сечения в концевой части пера лопатки;

- сосредоточенная масса бандажной полки лопатки;

- полная температура на входе первой ступени турбины.

2.2 Ход работы

Определим шаг изменения радиуса сечений по длине пера лопатки используя формулу:

(28)
где z – установленное число сечений.

Пусть z = 6, тогда согласно формуле получим:


Получим шесть значений радиуса сечений по длине пера лопатки:



Определим напряжения, возникающие от действия центробежных сил, действующие на массу пера лопатки в n - ом сечении по закону:
29)
где – циклическая частота вращения ротора;

– коэффициент сужения лопатки;




Пример расчета:


Определим значения напряжений от центробежных сил, действующих на массу бандажной полки в каждом сечении пера лопатки. Расчёт производится по формуле:

(30)

где – сосредоточенная масса бандажной полки.

Пример расчета :


Напряжения изгиба от газодинамических сил в каждом сечении пера лопатки определим по упрощённой методике:

31)

где m – коэффициент пропорциональности (для лопаток с бандажной полкой m = 0,25).

Пример расчета:



В общем случае суммарные действующие напряжения в каждом сечении пера лопатки определяются суммой напряжений от центробежных и газодинамических сил в этих сечениях.
. (32)

Пример расчета:

188,84 + 229,16 + 47,21 = 465,21 МПа
Результаты термометрирования двигателей в стендовых условиях позволяют получить эмпирическую зависимость, которая с достаточной степенью точности описывает распределение температуры по высоте пера лопатки:

(33)

где - температура газа на входе в турбину, .

Далее следует воспользоваться характеристиками длительной прочности жаропрочного сплава ЖС-6К, и определить допустимые напряжения в каждом сечении пера лопатки по формулам:

Пример расчета дл:




(34)



(35)
Будем производить расчёт по второй формуле, т.к. .

Пример расчета :

839,81
Найдём коэффициент запаса прочности для каждого сечения.

. (36)

Пример расчета:

839,81/465,21 = 1,805