Расчет на прочность лопатки компрессора или турбины из газодинамического расчета

СОДЕРЖАНИЕ

Исходные данные…………….…………………………………………….3

1.Определение напряжений в 11 сечениях от действия

центробежных сил…………………………………………………………4

1.1 Определение площади сечения лопатки в среднем, периферийном

и корневом сечениях……………………………………………………….4

1.2Координаты центра тяжести сечения………………………………….4

1.3 Главные центральные моменты инерции сечения…………………...4

1.4 Определение расстояния до і-го сечения .............................................4

1.5 Определим площадь і-го сечения лопатки…………………………....5

1.6 Определение плотности и угловой скорости……….………………...5

2.Определение напряжений в 11 сечениях в точках  А, В, С от действия

изгибающего момента………………………………………..…………....6

2.1 Определение момента сопротивления корневого, среднего, периферийного сечения в точках А,В,С…………………………………………………………………….....6

2.2 Определение момента сопротивления і-го сечения в точках А,В....7

2.3 Определение значения плотности воздуха……………………….....7

2.4 Определение значения давлений Ра и Рu…………………………....8

2.5 Определение окружной составляющей изгибающего момента..…..8

2.6 Определение осевой составляющей изгибающего момента ……....8

2.7 Определение результирующего изгибающего момента…………....8

2.8 Определение угла установки лопатки……………………………… 9

2.9 Определение угла……………………………………………………. 9

2.10 Определение проекций результирующего изгибающего момента на оси……………………………………………………………………     9

2.11Определение напряжений изгиба в точках А,В,С……………………………………………………………………....10

3.Определение коэффициентов запаса в точках А,В,С для 11         сечений…………………………………………………………………….10

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

    Для расчета на прочность лопатки компрессора или турбины из газодинамического расчета за исходные данные берут:

Rк - радиус корневого сечения,

Rк = 80мм;

          Rп - радиус концевого (периферийного сечения),

Rп = 175мм;

n - частота вращения ротора,

n = 15100 об/мин

ρ – плотность материала лопатки,

ρ=7850

σ – предел длительной прочности,

σ=1100 МПа

L - длина лопатки,

L=95мм

 Параметры профилей пера лопатки:

bк,bc,bп - хорда профиля лопатки соответственно в корневом, среднем, периферийном сечения;

bк  = 41мм  , bc  =41мм    , bп =41мм

δк,δс,δп – максимальная толщина профиля в корневом, среднем и периферийном сечениях;

δк=3,4мм;δс=2,4мм;δп=1,3мм

Ак,Ас,Ап – максимальная стрела прогиба средней линии профиля в соответствующих сечениях;

Ак=3,3мм;Ас=2,3мм;Ап=1,1мм

αк,αс,αп – угол установки профиля в соответствующих сечениях;

αк=1,14рад;αс=0,91рад;αп=0,71рад

Материал лопатки: Ст.30ХГСА

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В 11 СЕЧЕНИЯХ ОТ ДЕЙСТВИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ

1.1 Площади сечений лопатки в среднем, периферийном корневом сечениях  составляют:

 

        

  

 Указанные площади вычислены по формуле :

                                                    ,

  где   b - хорда профиля;

         - толщина профиля.

 1.2  Координаты центров тяжести  в среднем, периферийном корневом сечениях найдены так:

                                         , ,

  Хтк=17,589    (мм)                          Yтк=2,5146(мм)

  Хтс=17,589    (мм)                          Yтс=1,7526(мм)

  Хтп=17,589    (мм)                          Yтп=0,8382(мм)

1.3 Глaвные центральные моменты инерции сечений вычислены по формулам:

    

                           

                                   

                   

1.4    Расстояния до і-го сечения составляют(занесены в таблицу1):

r,

где   Rк - радиус корневого сечения

                                                                                              Таблица1

І	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
r, мм	80	89,5	99	108,5	118	127,5	137	146,5	156	165,5	89,5

1.5   Площади І-го сечения лопатки вычислены по формуле:

    Значения коэффициентов, приведенных в формуле равны:

  B=1,070389

  A=0,455829мм

  Площади сечений приведены в таблице2:

                                                                                    Таблица2

і	1	2	3	4	5	6
F,

і	7	8	9	10	11
F,

1.6  Определение плотности и угловой скорости.

Лопатка  изготовлена из Ст.30ХГСА,    плотность которой составляет

 ρ =7850 кг/м^3

Угловая скорость равна

=1580,4671/с

 1.7 Определение центробежных сил в і-м сечении

     Значения коєффициентов найдены по формулам

  

 ,  

Величины коэффициентов составляют (приведены в таблице3):

                                                                                                          Таблица3

C1	C2	C3	C4	C5	C6
19,6083178	1372559,12	7728,336	17,6132748	48,3021	0,14845974