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:

Основы системы воздушного транспорта
Существует множество факторов, влияющих на выбор воздушного авиаперевозчика: рекомендации знакомых, друзей, положительный прошлый опыт, репутация авиакомпании, тип самолета, график полета и т.д. Все эти и другие факторы зависят, прежде всего, от качества обслуживания как в аэропорту, так ...

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 ...

Технология ремонта масляного насоса
Тепловоз представляет собой сложную единую техническую систему, в которой отдельные элементы, в свою очередь, объединены в многочисленные узлы и агрегаты. Поэтому износ такой системы предусматривает суммарное наложение всех износов любых элементов (деталей), составляющих тот или иной узел ...