Нагрузки, действующие на лопатки

1). Для рабочих лопаток турбин (особенно охлаждаемых) наибольшими являются растягивающие центробежные нагрузки.

Это определяется следующими причинами:

- лопатки турбин имеют большую относительную толщину профиля (отклонение максимальной толщины к хорде), что повышает жесткость сечений и снижает напряжения изгиба и кручения;

- для газогенератора средний радиус турбины обычно больше среднего радиуса соответствующего каскада компрессора;

- лопатки турбин обычно оснащаются бандажными полками, расположенными на наружном радиусе; эти полки создают дополнительную нагрузку.

2). Изгибающий момент от газовых сил.

Как известно, вследствие неоднородности локальных скоростей на асимметричном профиле, помещенном в поток, возникает неоднородное поле статистического давления, взаимодействие которого с профилем приводит к появлению в каждом поперечном сечении суммарной аэродинамической силы. Эта распределенная по высоте лопатки нагрузка приводит к ее изгибу.

3). Крутящий момент от центробежных сил.

4). Крутящий момент от газовых сил.

5). Переменные нагрузки вследствие нестационарных воздействий:

- со стороны потока вследствие его неоднородности;

- со стороны дисков, передающих через замковую часть колебания ротора;

- со стороны соседних лопаток через бандажную полку.

6). Термические напряжения.

Долговечность охлаждаемых лопаток турбин определяется совместным действием повреждений, вызванных длительным статическим нагружением и малоцикловой усталостью.

Повреждения от действия длительного статического нагружения накапливаются при работе двигателя на стационарных режимах.

Малоцикловая усталость лопаток определяется размахом напряжений за цикл нагружения. Как правило, его значение определяется работой лопаток на переходных режимах. На этих режимах температурные градиенты в поперечных сечениях лопаток существенно повышаются, что обуславливает рост термических и суммарных напряжений. Вследствие кратковременного действия они не вызывают заметного повреждения лопатки. Однако, когда размах напряжений за цикл работы двигателя достаточно большой, в лопатке в каждом цикле накапливаются усталостные повреждения.

Дата добавления: 2015-08-26