Розрахунок деталі компресора на міцність

Крутильний момент створюють окружні газодинамічні сили від робочих лопаток до валу:

(5.1)

де N – потужність компресора, Вт;

ω – кутова швидкість, рад/с;

n – частота обертання, об/хв.

Вага ротора:

(5.2)

де - вага лопаток ротора;

- вага дисків ротора;

- маса ротора, кг;

і – елемент ротора.

Осьова сила інерції мас ротора, які з’являються під час розходження та гальмування (її позитивний напрямок співпадає з напрямком потоку газу):

(5.3)

де - коефіцієнт експлуатаційного перенавантаження (під час розбігу дорівнює 2).

Осьова сила, яка передається на вал від одного робочого колеса компресора:

(5.4)

де - середній діаметр проточної частини;

- висота робочої лопатки;

і - відповідно тиск газу перед та за робочими лопатками;

і - осьові швидкості на вході та виході робочого колеса;

- радіус кореневого перетину робочої лопатки;

- зовнішній радіус вала;

і - тиск газу на передню та задню стінки диска;

м;

= 0,132 м.

Третю складову в формулі не враховуємо, тому отримуємо:

Радіальна сила інерції неврівноважених мас ротора:

, (5.5)

де =10…50 г∙см – величина статичного дисбалансу.

ω=0,105n=0,105∙10836,5=1137,8 хв^-1 – кутова швидкість обертання ротора.

Відцентрова сила інерції, яка виникає при криволінійних еволюціях в вертикальній площині:

(5.6)

Поперечна сила:

(5.7)

Згинаючі моменти від сили знаходять, визначивши зусилля реакції в опорах ротора:

(5.8)

(5.9)

(5.10)

Кутова швидкість еволюції літака:

(5.11)

де – швидкість польоту, м/с (400 км/год)

- коефіцієнт експлуатаційного перевантаження, під час виходу літака з крутого пікетування ( = 3…4).

Полярний момент інерції ротора є мірою його інертності в обертальній дії:

(5.12)

де - емпіричний коефіцієнт (0,25…0,35);

z – кількість ступеней компресора;

- зовнішній діаметр ротора, см.

Гіроскопічний момент створюють радіальні коріолісові сили інерціх мас ротора, які виникають під впливом зовнішніх сил під час криволінійних еволюцій літальних апаратів (ЛА).

(5.13)

Гіроскопічний момент діє в сумісній площині векторів і в напрямку повороту першого вектора до другого за найкоротшим шляхом.

Реакції:

(5.14)

Сумарний згинаючий момент визначається за правилом векторного підсумовування:

(5.15)

Визначаємо навантаження валу.

Для розрахунку вибирають кілька розрахункових перетинів валу, в яких можливо виникнення .

Напруження кручення:

(5.16)

де - момент опору крученню, см ;

- зовнішній і зовнішній діаметр в даному перетині.

Напруження вигину:

(5.17)

де - момент опору вигину, м .

Напруження розтягання (стиску) в осьовому напрямку:

(5.18)

Сумарні нормальні напруження, які діють вздовж осі валу:

(5.19)

Вони досягають максимального значення на зовнішній поверхні валу.

Критерієм складного напруженого стану валу прийняте еквівалентне напруження, яке визначають за теорією найбільших дотичних напружень.

(5.20)

Еквівалентне напруження рівнозначне за характером дії одноосному напруженню розтягання.

Міцність оцінюється коефіцієнтом запасу:

(5.21)

Висновок: конструкція валу відповідає умовам міцності з достатньо великим запасом.

Дата добавления: 2015-07-15