Нагрузки, действующие на диски

Статьи » Авиационный турбовальный двигатель » Нагрузки, действующие на диски

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 растяжение, 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, под действием гироскопических моментов, возникающих при эволюциях самолета.

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.

Допущения, принимаемые при расчете

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. Расчетная схема показана на рис. 4.4.1.

Рис. 4.4.1. Расчётная схема диска.

Исходные данные

1.Частота вращения диска =11388,6 об/мин;

2.Геометрические размеры диска в расчетных сечениях (указаны на рисунке);

3.Материал диска – титановый сплав ВТ3-1;

Плотность материала = 4500 кг/м;

5.Напряжение в корневом сечении пера лопатки от растяжения центробежными силами на расчетном режиме = 123,25 МПа;

6.Площадь корневого сечения лопатки =0.000132 м;

7.Число лопаток на рабочем колесе =30;

8.Площадь радиального сечения разрезной части обода =0,00026 м;

9.Радиус центра тяжести площади радиального сечения = 0.1912м;

10. Предел длительной прочности 1050 МПа

Определение номинального момента на валу двигателя
Номинальный момент на валу двигателя, Нм (24) где Р – мощность электродвигателя, кВт; n – число оборотов электродвигателя, мин-1. Определение среднего пускового момента Для двигателя с короткозамкнутым ротором можно принимать (25) где Тmax – максимальный момент двигателя, Нм. (26) где максимальная кратность пускового ...

Физические свойства
T - Температура, при которой получены данные свойства , [Град] E - Модуль упругости первого рода , [МПа] a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20° - T ) , [1/Град] l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] r - Плотность материала , [кг/м3] C - Удельная теплоемк ...

Понятие случайных Марковских процессов
Случайный процесс называется Марковским, если вероятность будущего состояния системы, отвечающее данному процессу, зависит только от её состояния в настоящий момент времени и не зависит от того в каких состояниях она была в прошлом. Действительно работоспособность автомобиля в будущем зависит только от фактического те ...