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: 5 из 6

2.4 Вывод

По полученным данным, представленным на графике видно, что условие запаса прочности не удовлетворяется по всем сечениям пера лопатки, кроме первого сечения лопатки.

Наиболее вероятным разрушение будет в четвертом сечении, так как его коэффициент запаса прочности самый низкий из шести рассматриваемых сечений.

Для повышения запаса прочности следует снизить температурные нагрузки на лопатку путём её охлаждения или снижения полной температуры на входе в турбину, что снизит тяговые показатели двигателя. Также можно увеличить площадь поперечного сечения или установить в корневой части пера бандажную полку.

Целесообразно использовать при изготовлении лопаток более жаропрочную сталь.

В настоящее время на двигателе ТВ2-117, устанавливаемом на вертолётах Ми-8Т, лопатки первой ступени турбины имеют две бандажные полки, в корневой и концевой её частях.

Лопатки изготовлены из жаропрочной деформируемой стали ЭИ-867, температура газа на входе в турбину на взлётном режиме не превышает 850 градусов. Воздухом охлаждается только замковая часть лопатки и обод диска.

3 Анализ динамической прочности лопатки

3.1 Исходные данные

– длина рабочей лопатки;

– хорда профиля лопатки;

– максимальная толщина профиля;

– максимальное отстояние средней линии от хорды профиля;

– число лопаток соплового аппарата первой ступени турбины;

– число форсунок в камере сгорания;

– обороты малого газа;

– обороты на взлётном режиме;

– плотность сплава лопатки;

– модуль упругости сплава.

3.2 Ход работы

Цель анализа заключается в проверке наличия опасных резонансных режимов работы исследуемой детали в рабочем диапазоне частот вращения ротора и в резервных зонах близи частот малого газа и взлётного режима.

Прежде всего необходимо вычислить частоты собственных колебаний рабочей лопатки по первым трем изгибным формам. Считается что при наличии резонансов по первым трем изгибным формам, выход действующих напряжений за предел усталостной прочности материала является наиболее вероятным.

Частота собственных колебаний по первой изгибной форме определяется зависимостью:

(36)

где – коэффициент, учитывающий степень изменения площади сечения рабочей лопатки по её высоте.


Для расчёта момента инерции корневого сечения рабочей лопатки в направлении минимальной жесткости используется эмпирическая зависимость:




Остальные более сложные формы колебаний характеризуются частотами, которые приближенно описываются формулами:





5051,28

5870,4


9556,47

10921,7
При построении частотной диаграммы принимается допущение о том, что частота собственных колебаний не зависит от частоты вращения ротора. При расчёте частот изменения возмущающих сил во внимание следует принимать наиболее существенные газодинамические неоднородности, создаваемые лопатками соплового аппарата первой ступени турбины и форсунками камеры сгорания.

Тогда:

– частота возмущающей силы, вызванной наличием сопловых аппаратов, 1/с;

– частота возмущающей силы, вызванной наличием форсунок, 1/с;

– число лопаток соплового аппарата первой ступени турбины и число форсунок в камере сгорания;

n – частота вращения ротора, об/мин.





Линии изменения частот возмущающей силы и частот собственных колебаний наносятся на график в координатах .

В случае близости резонансных точек к границам рабочего диапазона оборотов ротора двигателя определяется запас по частоте вращения.

Если в рабочем диапазоне частот вращения ротора окажутся резонансные точки, то делается вывод о том, что рабочая лопатка не удовлетворяет требованиям динамической прочности.

Линии изменения частот возмущающей силы и частот собственных колебаний наносятся на график (рис.6) в координатах .

В случае близости резонансных точек к границам рабочего диапазона оборотов ротора двигателя определяется запас по частоте вращения.

Если в рабочем диапазоне частот вращения ротора окажутся резонансные точки, то делается вывод о том, что рабочая лопатка не удовлетворяет требованиям динамической прочности.

об/мин

Рисунок 6 – Частотная диаграмма