Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Расчет осевого усилия КНД и вентилятора 3 страница

Расчет осевого усилия КНД и вентилятора……………………..…243 16 страница | Расчет осевого усилия КНД и вентилятора……………………..…243 17 страница | Расчет осевого усилия КНД и вентилятора……………………..…243 18 страница | Расчет осевого усилия КНД и вентилятора……………………..…243 19 страница | Расчет осевого усилия КНД и вентилятора……………………..…243 20 страница | Расчет осевого усилия КНД и вентилятора……………………..…243 21 страница | Расчет осевого усилия КНД и вентилятора……………………..…243 22 страница | Расчет осевого усилия КНД и вентилятора……………………..…243 23 страница | Расчет осевого усилия КНД и вентилятора……………………..…243 24 страница | Расчет осевого усилия КНД и вентилятора 1 страница |


Читайте также:
  1. 1 страница
  2. 1 страница
  3. 1 страница
  4. 1 страница
  5. 1 страница
  6. 1 страница
  7. 1 страница

Рис. 8.3. Определение осевого момента инерции площади поперечного сечения лопатки относительно оси

Таблица 8.3.

Определение осевых моментов инерции

           
0,941 0,8133 0,503 -0,503 -0,8133 -0,941
  Втулочное сечение
13,132 11,350 7,020 -7,020 -11,350 -13,132
1,657 1,432 0,886 -0,886 -1,432 -1,657
9,278 8,019 4,959 -4,959 -8,019 -9,278
0,374 0,860 1,559 2,517 2,017 1,282
5,808 10,266 16,551 12,485 4,822 2,440
0,380 0,854 1,725 4,012 3,788 2,587
  Среднее сечение
13,132 11,350 7,020 -7,020 -11,350 -13,132
1,120 0,968 0,599 -0,599 -0,968 -1,120
9,270 8,012 4,955 -4,955 -8,012 -9,270
0,248 0,572 1,039 1,677 1,346 0,865
5,731 10,199 16,460 12,247 4,702 2,391
0,280 0,635 1,238 2,601 2,328 1,549
  Наружное сечение
13,132 11,350 7,020 -7,020 -11,350 -13,132
0,751 0,649 0,401 -0,401 -0,649 -0,751
9,278 8,019 4,960 -4,960 -8,019 -9,278
0,207 0,477 0,866 1,399 1,121 0,714
6,022 11,131 17,956 27,872 8,998 4,862
0,267 0,614 1,140 2,164 1,713 1,120
Сечение Втулочное Среднее Наружное
0,868 0,593 0,276
2599,532 1735,427 1444,544
31,773 9,691 4,332
1421,282 916,766 747,356
                   

 

8.1.4. Главные центральные моменты инерции площади поперечного сечения лопатки

Величина главных центральных моментов инерции определяется по формулам:

,

,

а положение задается углом поворота относительно осей и :

(положительный угол откладывается против часовой стрелки, отрицательный – по часовой).

Рис. 8.4. Переход от центральных осей и к главным центральным осям и

Для выполнения расчетов необходимо знать:

- осевой момент инерции площади поперечного сечения лопатки относительно оси :

;

- осевой момент инерции площади поперечного сечения лопатки относительно оси :

;

- осевой момент инерции площади поперечного сечения лопатки относительно оси :

;

- центробежный момент инерции площади поперечного сечения лопатки относительно осей и :

.

Приближенные значения моментов инерции могут быть определены по формулам:

,

.

Таблица 8.4.

Определение главных центральных моментов инерции

Сечение Втулочное Среднее Наружное
31,036 9,439 4,320
2432,038 1622,236 1349,249
1381,632 904,545 745,167
-150,095 -88,708 -68,383
-0,125 -0,110 -0,102
-3,563 -3,139 -2,903
21,690 4,575 0,852
2441,385 1627,101 1352,717
24,356 7,219 3,637
2249,348 1499,565 1249,638

 

Рис. 8.5. Изменение главного центрального момента инерции по высоте лопатки

Рис. 8.6. Изменение главного центрального момента инерции по высоте лопатки

 

8.2. Расчет напряженного состояния лопатки

8.2.1. Напряжение растяжения под действием центробежной силы

 

В сечении напряжение растяжения лопатки может быть определено по формуле:

,

где центробежная (растягивающая) сила;

площадь поперечного сечения лопатки.

Центробежная сила в сечении лопатки:

,

где плотность материала лопатки (титановый сплав);

частота вращения ротора.

Так как распределение площади по высоте лопатки линейное, то:

,

где площадь поперечного сечения лопатки у втулки;

площадь поперечного сечения лопатки на периферии;

радиус лопатки у втулки;

радиус лопатки на периферии.

Выведем формулу вычисления интеграла в выражении для центробежной силы:

.

Таблица 8.5

Определение напряжения растяжения

R F, мм2 I, мм2 Np, Н σр, МПа
0,259 52,651458 1,058 4378,523 83,161
0,268 50,2655235 0,940 3889,931 77,388
0,277 47,879589 0,824 3408,630 71,192
0,286 45,4936545 0,710 2936,114 64,539
0,294 43,10772 0,598 2473,877 57,388
0,303 40,7217855 0,489 2023,414 49,689
0,312 38,335851 0,383 1586,219 41,377
0,320 35,9499165 0,281 1163,785 32,372
0,329 33,563982 0,183 757,608 22,572
0,338 31,1780475 0,089 369,182 11,841
0,346 28,792113 0,000 0,000 0,000

 

Из рис.2.1 видно, что максимального значения растягивающее напряжение достигает у втулки: .

Рис. 8.7. Изменение растягивающего напряжения по высоте лопатки

 

Так как лопатка сильно закручена, то напряжения от растяжения по поперечному сечению распределяются неравномерно (в центральной части – выше, у кромок – ниже). Поэтому у оси лопатки:

.

Коэффициент увеличения напряжения зависит от параметра закрученности профиля и относительной изогнутости профиля , [8, с.19] которые для данного случая составляют: , . Из рис. 8.2 находим, что .

Рис. 8.8. Зависимость коэффициента увеличения напряжения в закрученной лопатке от параметров и

Таким образом, максимальное растягивающее напряжение у оси лопатки у втулки:

.

 

8.2.2. Напряжение изгиба под действием газовых сил

Распределенная нагрузка от действия газовых сил находится по формулам (рис.3.3):

,

,

где осевая составляющая абсолютной скорости потока перед лопаткой;

осевая составляющая абсолютной скорости потока за лопаткой;

число лопаток.

Найдем оставшиеся параметры:

- давление газа перед лопаткой:

;

- давление газа за лопаткой:

;

- плотность газа:

;

- окружная составляющая абсолютной скорости потока перед лопаткой:

;

- окружная составляющая абсолютной скорости потока за лопаткой:

.

Таким образом, получаем:

.

Рис. 8.9. Определение изгибающих моментов

 

Изгибающие моменты в осевой плоскости и в плоскости вращения:

,

Таблица 8.6

Определение изгибающих моментов в осевой плоскости и в плоскости вращения

R, м Mη, Нˑм Mξ, Нˑм
0,259 -5,079 -3,250
0,268 -4,152 -2,632
0,277 -3,310 -2,080
0,286 -2,557 -1,592
0,294 -1,895 -1,170
0,303 -1,328 -0,812
0,312 -0,857 -0,520
0,320 -0,486 -0,292
0,329 -0,218 -0,130
0,338 -0,055 -0,032
0,346 0,000 0,000

 

Рис. 8.10. Изменение изгибающих моментов в осевой плоскости и в плоскости вращения по высоте лопатки

 

Для втулочного и среднего сечений рассчитаем составляющие изгибающих моментов по главным центральным осям:

,

,

,

где угол установки профиля.

Таблица 8.7

Определение изгибающих моментов по главным центральным осям

Сечение
Втулочное 68,717 17,719 -4,642 -3,849
Среднее 59,653 27,209 -1,330 -0,809

 

Под действием изгибающих моментов происходит сжатие и растяжение лопатки. Максимальные значения напряжений растяжения-сжатия характерны для точек, наиболее удаленных от нейтральной оси (точки А и Б на рис.2.5), положение которой находится с помощью формулы:

,

где угол между главной центральной осью и нейтральной осью (при положительном значении откладывается против часовой стрелки, при отрицательном значении – по часовой стрелке).

Напряжения в точках и равняются:

,

,

где расстояние от точки до оси ;

расстояние от точки до оси .

 

Рис. 8.11. Положение опасных точек

 

 

Таблица 8.8

Определение напряжений в опасных точках

Сечение Втулочное Среднее
Точка
0,422 0,098
13,880 1,818 13,894 0,141
2,188 0,729 1,619 1,201
83,161 49,689
83,651 83,002 50,166 49,340

 

Максимальное напряжение действует во втулочном сечении в точке :

.

В качестве материала лопатки выберем титановый сплав , для которого предел прочности и предел текучести равны: , . Тогда:

,

,

то есть запас прочности и запас текучести превышают минимально допустимое значение .

8.3. Расчет хвостовика лопатки

 

Проектировать хвостовик типа «ласточкин хвост» будем, используя рекомендации:

- глубина замка составляет длины лопатки;

- угол (рис.3.1) выбирается в пределах .

Рис. 8.12. Хвостовик типа «ласточкин хвост»

 

При расчете хвостовика будем учитывать действие центробежных и газодинамических сил.

 

8.3.1. Напряжение смятия на поверхности контакта

На поверхности контакта хвостовика с диском возникает напряжение смятия от центробежных сил лопатки (рис.3.2):

,

где сила, действующая со стороны лопатки на хвостовик в месте контакта;

длина площадки контакта;

ширина площадки контакта (рис.3.2).

 

Рис. 8.13. Ширина площадки контакта

Центробежная сила складывается из двух составляющих: первая приходится на лопатку , вторая - на хвостовик , поэтому:

,

,

,

где плотность материала хвостовика (титановый сплав);

угловая скорость вращения ротора;

радиус центра тяжести сечения хвостовика;

объем хвостовика;

площадь сечения хвостовика.


Дата добавления: 2015-10-24; просмотров: 43 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Расчет осевого усилия КНД и вентилятора 2 страница| Расчет осевого усилия КНД и вентилятора 4 страница

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.031 сек.)