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 съемника самолетного ремкомплекта
Цель этой работы состоит в
том, чтобы спроектировать винтовой механизм авиационных устройств (съёмник).
Назначение передачи винт-гайка – преобразование вращательного движения в
поступательное. Передачи обеспечивают большой выигрыш в силе, возможность
получения медленного движения, большу ...
Агрегатный участок
Эффективность использования
автотранспортных средств зависит от совершенства организации транспортного
процесса и свойств автомобилей сохранять в определенных пределах значения
параметров, характеризующих их способность выполнять требуемые функции. В
процессе эксплуатации автомобиля его ...
Производственно-техническая инфраструктура предприятий автомобильного сервиса
Основным назначением
транспорта является перевозка грузов и пассажиров, и автомобильный транспорт
перестал быть роскошью и стал неотъемлемой частью нашей жизни.
Автомобиль – этот механизм, он нуждается в
своевременном осмотре, обслуживании и ремонте для того, чтобы в полной мере
выпол ...