Laseienskappe en berekeningstatus van kompressor- en turbineskywe van vliegtuigenjins

Laseienskappe en berekeningstatus van kompressor- en turbineskywe van vliegtuigenjins

Alhoewel daar verskille in die funksies en strukture van kompressor- en turbinerotors is, wat sterkte betref, is die werksomstandighede van die wiele van die twee min of meer dieselfde. Die turbineskyf is egter by 'n hoër temperatuur, wat beteken dat die werksomgewing van die turbineskyf moeiliker is.

Die vragte wat deur die kompressorskyf of turbineskyf van 'n vliegtuigenjin gedra word, is soos volg:

1. Massa sentrifugale krag

Die waaier moet die sentrifugale krag van die lemme en waaier self weerstaan ​​wat veroorsaak word deur die rotasie van die rotor. Die volgende spoedtoestande moet in die sterkteberekening in ag geneem word:

Bestendige bedryfspoed by die sterkteberekeningspunt gespesifiseer binne die vlugkoevert;

Maksimum toelaatbare bestendige-toestand bedryfspoed gespesifiseer in die model spesifikasie;

115% en 122% van die maksimum toelaatbare bestendige bedryfspoed.

Die lemme, slotte, baffles, boute, moere en skroewe wat op die skyf geïnstalleer is, is almal aan die rand van die wielskyf geleë. Gewoonlik is die buitenste rand van die wielskyf aan die onderkant van die groef. As aanvaar word dat hierdie vragte eweredig op die oppervlak van die buitenste rand van die wielskyf versprei is, is die eenvormige lading:

Waar F die som van alle eksterne belastings is, R die radius van die buitenste sirkel van die wiel is, en H die aksiale breedte van die buitenste rand van die wiel is.

Wanneer die onderkant van die steek- en tapgroef parallel aan die rotasie-as van die wielskyf is, word die buitenste randradius geneem as die radius van die posisie waar die onderkant van die groef geleë is; wanneer die onderkant van die steek- en tapgroef 'n hellingshoek in die radiale rigting met die rotasie-as van die wielskyf het, word die buitenste randradius ongeveer geneem as die gemiddelde waarde van die voorste en agterrandgroef se onderste radiusse.

2. Termiese las

Die wielskyf moet die termiese las wat deur ongelyke verhitting veroorsaak word, dra. Vir die kompressorskyf kan die termiese las oor die algemeen geïgnoreer word. Met die toename van die enjin se totale drukverhouding en vlugspoed het die kompressor se uitlaatlugvloei egter 'n baie hoë temperatuur bereik. Daarom is die termiese las van die skywe voor en na die kompressor soms nie weglaatbaar nie. Vir die turbineskyf is termiese spanning die belangrikste beïnvloedende faktor na sentrifugale krag. Die volgende tipes temperatuurvelde moet tydens berekening in ag geneem word:

Bestendige-toestand temperatuur veld vir elke sterkte berekening gespesifiseer in die vlug koevert;

Bestendige temperatuurveld in 'n tipiese vlugsiklus;

Oorgangstemperatuurveld in 'n tipiese vlugsiklus.

By skatting, as die oorspronklike data nie volledig verskaf kan word nie en daar geen gemete temperatuur vir verwysing is nie, kan die lugvloeiparameters onder die ontwerptoestand en die hoogste hitteladingstoestand vir skatting gebruik word. Die empiriese formule vir die skatting van die temperatuurveld op die skyf is:

In die formule is T die temperatuur by die vereiste radius, T0 is die temperatuur by die middelste gat van die skyf, Tb is die temperatuur by die rand van die skyf, R is 'n arbitrêre radius op die skyf, en die subskripsies 0 en b stem ooreen met die middelgat en rand, onderskeidelik.

m=2 stem ooreen met titaniumlegering en ferritiese staal sonder gedwonge verkoeling;

m=4 stem ooreen met nikkel-gebaseerde legering met gedwonge verkoeling.

• Vir hoëdruk kompressorskyf

Bestendige toestand temperatuur veld:

Wanneer daar geen verkoelende lugvloei is nie, kan dit beskou word dat daar geen temperatuurverskil is nie;

Wanneer daar verkoelende lugvloei is, kan Tb ongeveer geneem word as die uitlaattemperatuur van die lugvloei op elke vlak van die kanaal + 15℃, en T0 kan ongeveer geneem word as die uitlaattemperatuur van die lugvloei by die onttrekking verkoeling lugvloei vlak + 15℃.

Verbygaande temperatuur veld:

Tb kan ongeveer geneem word as die uitlaattemperatuur van elke vlak van kanaallugvloei;

T0 kan ongeveer as 50% van die wielvelgtemperatuur geneem word wanneer daar geen verkoelende lugvloei is nie; wanneer daar verkoelende lugvloei is, kan dit ongeveer geneem word as die uitlaattemperatuur van die verkoelende lugvloei-onttrekkingstadium.

• Vir turbineskyf

Bestendige toestand temperatuur veld:

Tb0 is die deursneetemperatuur van die lemwortel; △T is die temperatuurval van die pen, wat ongeveer soos volg geneem kan word: △T=50-100℃ wanneer die pen nie afgekoel is nie; △T=250-300℃ wanneer die pen afgekoel is.

Verbygaande temperatuur veld:

Die skyf met koellemme kan soos volg benader word: verbygaande temperatuurgradiënt = 1.75 × bestendige temperatuurgradiënt;

Die skyf sonder koellemme kan soos volg benader word: verbygaande temperatuurgradiënt = 1.3 × bestendige temperatuurgradiënt.

3. Gaskrag (aksiale en omtrekskrag) oorgedra deur die lemme en gasdruk op die voor- en agterkant van die stuwer

• Gaskrag wat vanaf die lemme oorgedra word

Vir kompressorlemme is die gaskragkomponent wat op eenheidslemhoogte inwerk:

Aksiaal:

Waar Zm en Q die gemiddelde radius en aantal lemme is; ρ1m en ρ2m is die digtheid van lugvloei by die inlaat- en uitlaatgedeeltes; C1am en C2am is die aksiale snelheid van lugvloei by die gemiddelde radius van die inlaat- en uitlaatgedeeltes; p1m en p2m is die statiese druk van lugvloei by die gemiddelde radius van die inlaat- en uitlaatgedeeltes.

Omtrek rigting:

• Vir turbine lemme

Die rigting van die gaskrag op die gas verskil van die twee formules hierbo deur 'n negatiewe teken. Daar is oor die algemeen 'n sekere druk in die holte tussen die twee-stadium waaier (veral die kompressor waaier). As die druk in die aangrensende spasies verskil, sal 'n drukverskil op die stuwer tussen die twee holtes veroorsaak word, △p=p1-p2. Oor die algemeen, △p het min effek op die statiese sterkte van die waaier, veral wanneer daar 'n gat in die waaierspeek is, △p kan geïgnoreer word.

4.Gyroskopiese wringkrag gegenereer tydens maneuvervlug

Vir groot deursnee waaierskywe met waaierblaaie moet die effek van gyroskopiese momente op die buigspanning en vervorming van die skyf in ag geneem word.

5.Dinamiese vragte gegenereer deur lem- en skyfvibrasie

Die vibrasiespanning wat in die skyf gegenereer word wanneer die lemme en skywe vibreer, moet op die statiese spanning geplaas word. Die algemene dinamiese ladings is:

Die periodieke nie-uniforme gaskrag op die lemme. As gevolg van die teenwoordigheid van die hakie en die afsonderlike verbrandingskamer in die vloeikanaal, is die lugvloei ongelyk langs die omtrek, wat 'n periodieke ongebalanseerde gas opwindende krag op die lemme produseer. Die frekwensie van hierdie opwindende krag is: Hf = ωm. Onder hulle, ω is die spoed van die enjinrotor, en m is die aantal hakies of verbrandingskamers.

Die periodieke nie-eenvormige gasdruk op die skyfoppervlak.

Die opwindende krag wat na die skyf oorgedra word deur die gekoppelde as, verbindingsring of ander dele. Dit is as gevolg van die wanbalans van die asstelsel, wat die vibrasie van die hele masjien of die rotorstelsel veroorsaak, en sodoende die gekoppelde skyf aandryf om saam te vibreer.

Daar is komplekse interferensiekragte tussen die lemme van die multi-rotor-turbine, wat die vibrasie van die skyf- en plaatstelsel sal beïnvloed.

Skyf koppeling vibrasie. Die skyfrandkoppelvibrasie hou verband met die inherente vibrasiekenmerke van die skyfstelsel. Wanneer die opwindende krag op die skyfstelsel naby 'n sekere orde van dinamiese frekwensie van die stelsel is, sal die stelsel resoneer en vibrasiespanning genereer.

6.Montagespanning by die verbinding tussen die skyf en die as

Die interferensiepassing tussen die skyf en die as sal samestellingspanning op die skyf genereer. Die grootte van die samestellingspanning hang af van die interferensiepassing, die grootte en materiaal van die skyf en die as, en hou verband met ander vragte op die skyf. Byvoorbeeld, die bestaan ​​van sentrifugale las en temperatuurspanning sal die middelgat van die skyf vergroot, die interferensie verminder en dus die samestellingspanning verminder.

Onder die bogenoemde vragte is massa sentrifugale krag en termiese las die hoofkomponente. Wanneer die sterkte bereken word, moet die volgende kombinasies van rotasiespoed en temperatuur in ag geneem word:

Die spoed van elke sterkteberekeningspunt gespesifiseer in die vlugkoevert en die temperatuurveld by die ooreenstemmende punt;

Die bestendige toestand temperatuur veld by die maksimum hitte las punt of die maksimum temperatuur verskil in vlug en die maksimum toelaatbare bestendige toestand bedryfspoed, of die ooreenstemmende bestendige toestand temperatuur veld wanneer die maksimum toelaatbare bestendige toestand bedryf spoed tydens vlug bereik word.

Vir die meeste enjins is opstyg dikwels die ergste spanningstoestand, dus moet die kombinasie van die verbygaande temperatuurveld tydens opstyg (wanneer die maksimum temperatuurverskil bereik word) en die maksimum bedryfspoed tydens opstyg oorweeg word.