Диски компрессора – это наиболее ответственные элементы конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций дисков зависит надежность, легкость конструкций авиационных двигателей в целом.
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.
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.
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.
Целью расчета является определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по радиусу диска.
Метод конечных разностей основан на приближенном расчете дифференциальных уравнений (3.1) и (3.2):
, (3.1)
,
где уR и уТ – радиальные и окружные напряжения;
b, R – текущее значение толщины и радиуса;
w – угловая скорость вращения диска;
r – плотность материала диска;
Е – модуль упругости первого рода;
t – температура элемента диска на радиусе R;
a – коэффициент линейного расширения материала диска;
m – коэффициент Пуассона.
Замена дифференциалов на конечные разности производится по таким формулам:
, ,
, , , (3.3)
где индексы n, принимающие значения от 0 до k, указывают номер кольцевого сечения диска.
Окончательные расчетные формулы:
, , (3.4)
где , , (3.5)
, . (3.6)
Значения xn, nn, jn, Cn, ln и yn определяются так:
, , ,, , . (3.6)
Другое по теме:
Совершенствование логистического управления пассажирским транспортом
Пассажирский транспорт
является одним из основных элементов социальной инфраструктуры города,
обеспечивающим потребность жителей в городских, пригородных и междугородных
перевозках. Надежная и эффективная работа общественного транспорта для города
является важнейшим показателем социально ...
Исследование процесса технической эксплуатации топливных форсунок системы распределённого впрыска
Системы впрыска топлива
изобретены практически одновременно с созданием автомобильного двигателя. Еще в
1881 году, когда большинство автомобилестроителей совершенствовали карбюратор,
француз по имени Этив получил патент на систему измерения массы сжатого
воздуха. В1883 году немецкий инже ...
Проектирование производственного участка по ТО-2 автомобилей
Автомобильный транспорт
является наиболее массовым видом транспорта. Его особенности и преимущества
связаны с мобильностью и гибкостью доставки грузов и пассажиров. Эти свойства
во многом определяются уровнем работоспособности и техническим состоянием
автомобилей и парков, а также рацион ...