Розрахунок пера лопатки на міцність

Робочі лопатки осьових компресорів знаходяться в роботі під впливом відцентрових та газових сил. Перші визивають у них напруження розтягування, а другі - згину.

Вихідні дані:

1. Геометричні розміри лопатки та її матеріал;

2. Швидкість обертання ротора;

3. Потужність двигуна (компресора);

4. Окружна швидкість потоку.

Рисунок 7.1 - Система координат та прийняті визначення для розрахунку лопатки на міцність.

7.1. Напруження розтягування у кореневому перетині лопатки розраховується за формулою:

(7.1)

де - відцентрова сила, Н;

- густина матеріалу лопатки (титановий сплав ВТ-8), кг/м ;

- кутова швидкість, с ;

- площа перетину периферії лопатки, м ;

- площа кореневого перетину, м ;

- радіус центра ваги, м.

Радіус центра ваги знаходимо таким чином:

(7.2)

Підставляємо геометричні параметри лопатки до формулі (7.2) й отримуємо:

Підставимо розраховані значення до формули (7.1):

Порівняємо отриманий результат з допустимим значеннями напружень, котрі дорівнюють :

97,3

Розрахункові напруження знаходяться у межах допустимих.

7.2. Напруження згину лопатки розраховується наступним чином. Знаходимо інтенсивність окружного навантаження:

(7.3)

де N - потужність двигуна, л.с;

R

z – кількість лопаток Р.К. компресора;

n – частота обертання, об/хв.

Підставляємо:

Знаходимо інтенсивність осьового навантаження за формулою:

(7.4)

де - статичний тиск на вході та виході робочого колеса, МПа;

- осьова швидкість потоку повітря на вході та виході Р.К., м/с.

Підставляємо:

Згинаючи моменти від газових сил у площині обертання XOr і в осьовій YOr будуть:

(7.5)

(7.6)

Якщо прийняти напрямки дії моментів від газових сил як позитивні, тоді сумарні згинаючі моменти в площині і в осьовій площині для поточного перетину лопатки, розташованого на радіусі R, будуть:

(7.7)

(7.8)

де С – відцентрова сила, Н.

(7.9)

- зсув лопатки, м:

(7.10)

Отримуємо:

Згинаючий момент відносно осі дорівнює:

(7.11)

де - кут між головною центральною віссю та віссю у.

Згинаючі навантаження:

(7.12)

де - координата розрахункової точки у розрахунковому перетині, м;

=4,83 – головний момент інерції розрахункового перетину лопатки, м .

Найбільші сумарні нормальні напруження у кореневому перетині:

(7.13)

З розрахунку бачимо, зо розрахункові навантаження лопатки знаходяться у межах допустимих напружень.

Дата добавления: 2015-07-15