Данные для курсового проекта. Для получения показателей, обеспечивающих высокую производительность компрессора, применяются меры для
 Скачать 492.69 Kb.
|
ВведениеВ современном авиа-двигателестроении все больше и больше предъявляют требования к качеству и техническому совершенству (техническим характеристикам) двигателя, в частности к компрессорам, так как от них зависит КПД (производительность двигателя), а также процесс сгорания топлива в жаровой трубе камеры сгорания и, соответственно, получение требуемой мощности, тяги, на выходе из двигателя. Поэтому главной задачей курсового проекта будет расчет геометрических и физических параметров компрессора, которые будут влиять впоследствии на работу компрессора и получения требуемых параметров.Объектом расчета двухконтурного турбореактивного двигателя Д-30, который был взят за основу, является компрессор первого каскада (компрессор низкого давления), у которого должны быть высокие параметры сжимаемости, непарности, производительности (мощности), низкого расхода воздуха, небольшие размеры, масса, а также высокой устойчивости к изменениям режимов работы. К негативным факторам, воздействующих на работу и получение высоких эксплуатационных показателей относятся внешние условия, это погодные условия, влажность воздуха, его температура, содержание каких-либо примесей, которые могут существенно повлиять на все характеристики не только компрессора, но и двигателя в целом. Для получения показателей, обеспечивающих высокую производительность компрессора, применяются меры для: 1. Обеспечения высокого КПД без увеличения количества ступеней путем увеличения частоты вращения за счет работы турбины; 2. Обеспечения хорошей напорности ступеней за счет высокой частоты вращения вентилятора (непрерывного подвода воздуха); 3. Низкого расхода воздуха за счет равномерного подвода воздуха к сужающимся каналам; 4. Повышения устойчивости к изменениям режимов работы (газодинамическая устойчивость) путем повышения прочности лопаток, надежности их крепления и повышения устойчивости к температурным нагрузкам; 5. Получения высокой сжимаемости воздуха за счет увеличения количества ступеней и уменьшения площади сечения канала. Конструкция осевого компрессораЗа основу был взят двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 (см. Рис.1)   Вход. устройство КНД ТНД ТВД КС КВД        Вых. устройство   Рис.1. Двигатель Д-30 Устройство компрессора низкого давления двигателя Д-30 КНД состоит из следующих основных узлов: переходника 1, входного корпуса 2, обтекателя 3, трех корпусов с направляющими аппаратами (статор) 4, ротора 5, вала привода 6, соединительного болта 7. Входной корпус является одновременно входным направляющим аппаратом. Он состоит из наружного корпуса, двадцати шести лопаток, внутреннего кольца, передней и задней крышек и корпуса подшипника (см. Рис.2).       4 2   1 3     7  5 6  Рис.2. Проточная часть КНД в разрезе КНД приводится во вращение II турбиной (ТНД) и имеет три ступени, из которых первая ступень сверхзвуковая, а остальные - дозвуковые. Выбор проточной части компрессора  Для компрессора низкого давления выгоднее всего подойдет проточная часть с постоянным внутренним диаметром ( , так как она позволяет получить более высокий КПД и уменьшить потери энергии за счет высоты лопаток. Также схема позволяет более удобно разместить агрегаты и упростить технологию изготовления элементов ротора (см. Рис.3)    - диаметр колеса    Рис.3. Проточная часть с постоянным внутренним диаметром Конструкция с обоснованиемРотор компрессора Ротор первого каскада компрессора (КНД)- барабанного типа, состоит из 3-х рабочих колес, заднего вала с опорой стяжного болта, деталей крепления и лабиринтного уплотнения. Диски РК и задний вал соединяются и центрируются между собой торцевыми шлицами и стягиваются стяжным болтом через сферические опоры. Первая ступень рабочей лопатки имеет крепление "ласточкин хвост", а также бандажные полки, повышающие выборочность лопаток. От осевого перемещения лопатки первого рабочего колеса фиксируются штифтом. Штифты предохраняют от выпадения кольцом, которое крепится к диску болтами, и используются при динамической балансировке собранного ротора. Лопатки рабочих колес 2 и 3 ступеней крепятся к дискам шарнирно, что позволяет им само устанавливаться под действием газовых и центробежных сил, приложенных к перу лопатки. Опоры ротора Ротор установлен на двух опорах: передней - роликовом подшипнике, воспринимающем радиальные усилия, и задней – шариковом подшипнике, воспринимающем радиальные и осевые усилия. Передняя цапфа ротора, на которую монтируется роликоподшипник, выполнена за одно целое с диском РК 1-ой ступени. Задняя цапфа ротора, на которой монтируется шарикоподшипник, выполнена на заднем валу. Подшипники расположены соответственно во входном и разделительном корпусах. Корпус компрессора Корпус первого каскада (КНД) состоит из 3-х корпусов с НА, соединяющихся между собой шпильками. В корпусе имеются лючки для осмотра лопаток в процессе эксплуатации двигателя и закрыты крышками, фиксированными на корпусах болтами. Входной направляющий аппарат. Направляющий аппарат ВНА состоит из наружного корпуса, 26 лопаток, внутреннего кольца, передней и задней крышек, корпуса подшипника с деталями упруго демпферной опоры и деталей воздушной и масляной систем. Лопатки устанавливаются между наружным корпусом и внутренним кольцом и крепятся к ним болтами. Для образования проточной части между наружными полками лопаток установлены вставки. НА корпусов 1,2,3 ступеней выполнены с одним рядом лопаток. Внутренние кольца НА с 1 по 3 ступени имеют по два кольцевых внутренних выступа, на цилиндрическую поверхность которых нанесена уплотнительная масса на основе грунт-эмали, которая служит лабиринтным уплотнением вместе с зубчиками на дисках ротора, препятствующие перетеканию воздуха между ступенями компрессора. Лопатки НА имеют цапфы с резьбой на втулочном конце и полочки на периферийном конце. Лопатки каждой ступени набираются во внутренние кольца и закрепляются в них гайками. Полочки периферийных концов лопаток образуют наружное кольцо НА. Лопатки фиксируются относительно друг друга резьбовыми штифтами. НА закрепляются в корпусах посредством штифтов. Система смазки подшипников Система смазки - подсистема маслосистемы, которая является циркуляционной (многократное использование масла). Принцип действия заключается в подаче масла из маслобака под действием основного масляного насоса в направлениях для смазывания деталей двигателей. В частности подачи масла по внутренним каналам в разделительном корпусе, в корпусе приводов, в корпусах коробок приводов на смазывание шарикоподшипника ротора 1-го каскада компрессора и подачи масла по внешней трубе, к входному корпусу 1-го каскада компрессора на смазку роликоподшипника ротора 1-го каскада компрессора. Для предотвращения утечек масла предусмотрены масляные уплотнения, для роликового подшипника уплотнение трехступенчатое, лабиринтного типа, для шарикового подшипника- двухступенчатое, лабиринтного типа. Противопожарная и противообледенительная системы Лопатки ВНА в передней их части имеют продольные полости, по которым циркулирует нагретый воздух (или нагретое масло) для предохранения лопаток от обледенения. Для предотвращения обледенения лопатки РК обогреваются горячим воздухом и маслом. Для устойчивости работы компрессора и избежания срыва потока воздуха предусмотрен антивибрационный бандаж шарнирным замком (поворот лопаток, самоцентровка). Расчет основных размеров компрессораОпределяем диаметральные размеры на входе в 1 ступень:  = 0,5 1.  =  0,935м 2.  = * =0,935*0,5=0,47мНаходим диаметральные размеры на выходе из последней ступени: 3. =  = 0,47м4.  0,7мНаходим ширину лопаток на внутреннем диаметре: 5.    = 0,23м 6.    = 0,115мШирина лопатки на проектируемом компрессоре  =  =
Lна- 10% меньше ширины лопатки РК Sос- 20% от ширины лопатки |