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:
Разработка производственного корпуса по ремонту грузовых дизельных автомобилей
Автомобильный транспорт
играет важнейшую роль в транспортном комплексе страны. Главной задачей
автомобильного транспорта является полное, качественное и своевременное
удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках при
возможности минимальных затратах материальны ...
Организация работы контейнерного пункта
Контейнерно-транспотная система (КТС) РФ – организационно технический
комплекс, действующий на основе единых правовых норм, системы планирования и
унифицированных технологических процессов перевозок. КТС охватывает
планирование и организацию перевозок грузов на всех видах транспорта.
В ...
Проектирование предприятий автомобильного транспорта
Главной задачей автомобильного
транспорта является полное, качественное и своевременное удовлетворение потребностей
производства и населения в перевозках при минимальных затратах материальных и трудовых
ресурсов.
Трудовые и материальные затраты
на поддержание подвижного состава в ...