Lastkenmerke en berekeningstatus van kompresor- en turbineskewe van vliegtuigmotore

Lastkenmerke en berekeningstatus van kompresor- en turbineskewe van vliegtuigmotore

Hoewel daar verskille is in die funksies en strukture van kompresor- en turbine rotor, ten opsigte van sterkte is die werksomstandighede van die wiele van die twee ongeveer dieselfde. Die turbine-skyf is egter by 'n hoër temperatuur, wat beteken dat die werkomgewing van die turbine-skyf strenger is.

Die belastings wat deur die kompresorskyf of turbineskyf van 'n vliegmootor gedra word, is as volg:

1. Massa Sentrifugaalkrag

Die impellermoes moet die sentrifugaalkrag van die blare en selfs die impeller wegsit as gevolg van die rotasie van die rotor. Die volgende spoedtoestande moet in ag geneem word tydens sterkteberekeninge:

Vaste-toestands-bewegingsspoed by die sterkteberekeningpunt gespesifiseer binne die vlugomhulsel;

Maksimum toelaatbare vaste-toestands-bewegingsspoed gespesifiseer in die modelspesifikasie;

115% en 122% van die maksimum toelaatbare vaste-toestands-bewegingsspoed.

Die skepe, slotte, verstoringe, skroewe, moerse en skrube wat op die dis geïnstalleer is, is almal geleë aan die rand van die wiel dis. Gewoonlik is die buitekant van die wiel dis by die onderkant van die groef. Veronderstel dat hierdie ladings gelykmatig versprei is oor die oppervlak van die buitekant van die wiel dis, dan is die gelyke belasting:

Waar F die som van al die buiteladings is, R die radius van die buiteling van die wiel is, en H die assiale wydte van die buitekant van die wiel is.

Wanneer die onderkant van die mortaise- en tenongroef parallel is met die rotasie-as van die wiel dis, word die buitekantstraal geneem as die straal van die posisie waar die onderkant van die groef geleë is; wanneer die onderkant van die mortaise- en tenongroef 'n skuins hoek in die radiale rigting met die rotasie-as van die wiel dis het, word die buitekantstraal ongeveer geneem as die gemiddelde waarde van die voorkant- en agterkantgroefbodemstrale.

2. Termiese Belasting

Die wielskoot moet die termiese belasting drags wat deur ongelykmatige verhitting veroorsaak word. Vir die kompresor-skaal kan die termiese belasting gewoonlik genegeer word. Maar met die toename van die motor se totale drukverhouding en vlugtempo, het die kompresor-uitstroomlughede reeds 'n baie hoë temperatuur bereik. Dus is die termiese belasting van die skaale voor en agter die kompresor soms nie te negeer nie. Vir die turbine-skaal is termiese spanning die belangrikste beïnvloedende faktor na sentrifugekrag. Die volgende tipes temperatuurvelde moet tydens die berekening oorweeg word:

Stasionêre temperatuurveld vir elke sterkteberekening gespesifiseer in die vlugomhulsel;

Stasionêre temperatuurveld in 'n tipiese vlugsiel;

Oorgangstemperatuurveld in 'n tipiese vlugsiel.

Wanneer jy ram, as die oorspronklike data nie volledig verskaf kan word nie en daar geen gemeetde temperatuur vir verwysing is nie, kan die lugvloei parameters onder die ontwerpsstatus en die hoogste hittebelastingstatus gebruik word vir ram. Die empiriese formule vir die ram van die temperatuurvel in die skijf is:

In die formule is T die temperatuur by die vereiste radius, T0 die temperatuur by die middelpuntgat van die skijf, Tb die temperatuur by die rand van die skijf, R 'n willekeurige radius op die skijf, en die subskripte 0 en b stem ooreen met die middelpuntgat en rand onderskeidelik.

m=2 stem ooreen met titaniumlegering en ferrietstael sonder geforseerde koeling;

m=4 stem ooreen met nikkelgebaseerde legeringe met geforseerde koeling.

• Voor hoë druk kompresor skeef

Stasionêre temperatuurvel:

Wanneer daar geen koelingslugvloei is nie, kan aanvaar word dat daar geen temperatuursverskil is nie;

Wanneer daar koelingslughede is, kan Tb ongeveer geneem word as die uitstroomtemperatuur van die lug by elke vlak van die kanaal + 15 ℃ en kan T0 ongeveer geneem word as die uitstroomtemperatuur van die lug by die vlak van die ekstraksie-koeling + 15 ℃ .

Tydelike temperatuurvelde:

Tb kan ongeveer geneem word as die uitstroomtemperatuur van die lug by elke vlak van die kanaal;

T0 kan ongeveer geneem word as 50% van die wielrimtemperatuur wanneer daar geen koelingslughede is; wanneer daar koelingslughede is, kan dit ongeveer geneem word as die uitstroomtemperatuur van die koelingslug-ekstraksievlak.

• Voor turbinedisken

Stasionêre temperatuurvel:

Is Tb0 die dwarsdoorsnittetemperatuur van die bladwortel; △ T is die temperatuuronderskil van die tenon, wat ongeveer soos volg geneem kan word: △ T=50-100 ℃ wanneer die tenon nie gekoel word nie; △ T=250-300 ℃ wanneer die tenon gekoel is.

Tydelike temperatuurvelde:

Die skoot met koelblaaie kan as volg benader word: tydelike temperatuurgradiënt = 1.75 × vasttoestandstemperatuurgradiënt;

Die skoot sonder koelblaaie kan as volg benader word: tydelike temperatuurgradiënt = 1.3 × vasttoestandstemperatuurgradiënt.

3. Gas krag (aksiale en omtrekkende krag) oorgedra deur die blaaie en gasdruk op die voorkant en agterkant van die impeller

• Gas krag oorgedra deur die blaaie

Voor kompresorblaaie, is die gas kragkomponent wat op eenheidblaa hoogte werk:

Aksiaal:

Waar Zm en Q die gemiddelde radius en aantal blade is; ρ 1m en ρ 2m die digtheid van lugvloei by die invoer- en uitvoers Greenwoode is; C1am en C2am die assiggte spoed van lugvloei by die gemiddelde radius van die invoer- en uitvoers Greenwoode is; p1m en p2m die statiese druk van lugvloei by die gemiddelde radius van die invoer- en uitvoers Greenwoode is.

Omtreklike rigting:

• Voor turbinblade

Die rigting van die gas krag op die gas verskil van die twee formules hierbo deur 'n negatiewe teken. Daar is gewoonlik 'n sekere druk in die holte tussen die twee-stadium impeller (veranderlik die kompresor impeller). As die druk in die aangrensende ruimtes verskil, sal dit 'n drukverskil veroorsaak op die impeller tussen die twee holtes, △ p=p1-p2. Gewoonlik, △ het p min invloed op die statiese sterkte van die impeller, veral wanneer daar 'n gat in die impeller spreek is, △ kan p genegeer word.

4.Gyroskopiese wentelkracht wat tydens manewerende vlugte voortgebring word

Voor groot-diameter ventilator skeere met ventilatorblaaie, moet die invloed van gyroskopiese momente op die buigingsspanning en -vervorming van die skeer in ag geneem word.

5.Dinamiese belastings wat deur blaar- en skeervibrasies voortgebring word

Die vibrasie-spanning wat in die skeer voortgebring word wanneer die blaaie en skeere vibreer, moet by die statiese spanning optel word. Die algemene dinamiese belastings is:

Die periodieke ongelykbare gaskrag op die blaaie. As gevolg van die teenwoordigheid van die steunstang en die afsonderlike brandkamer in die vloei-kanaal, is die lugvloei ongelykmatig langs die omtrek, wat 'n periodieke onbalanse gas-opwekkingskrag op die blaaie veroorsaak. Die frekwensie van hierdie opwekkingskrag is: Hf = ω m. Daaronder, ω is die spoed van die motor rotor, en m is die aantal steunstange of brandkamers.

Die periodieke ongelykbare gasdruk op die oppervlak van die skeer.

Die opwindende krag wat deur die verbonden as, verbindingsring of ander dele na die skijf oorgedra word. Dit is as gevolg van die onevenwichtigheid van die assistelsel, wat die trilling van die hele masjien of die rotorstelsel veroorsaak, waardeur die verbondene skijf saam tril.

Daar is komplekse stoorsels tussen die blare van die meer-rotor turbine, wat die trilling van die skijf-en-plaatstelsel sal beïnvloed.

Skijfverbindings-trilling. Die skijfrand-verbindings-trilling het verwantskap met die inherente trillingskenmerke van die skijfstelsel. Wanneer die opwindende krag op die skijfstelsel naby 'n sekere orde van dinamiese frekwensie van die stelsel is, sal die stelsel resoneer en trillingsspanning voortbring.

6.Monteerspanning by die verbindingspunt tussen die skijf en as

Die inpassingsverband tussen die skoot en die as sal monteerv spanning op die skoot genereer. Die grootte van die monteerv spanning hang af van die inpassingsverband, die grootte en materiaal van die skoot en as, en is verwant tot ander belastings op die skoot. Byvoorbeeld, die bestaan van sentrifugale belasting en temperatuurstress sal die middelpuntsgat van die skoot vergroot, die inpassing verminder, en dus die monteerv spanning verminder.

Onder die bogenoemde belastings is massa sentrifugaalkrag en termiese belasting die hoofkomponente. Tydens die berekening van sterkte moet die volgende kombinasies van rotasiesnelheid en temperatuur oorweeg word:

Die snelheid van elke sterkteberekeningspunt wat in die vlugomhulsel gespesifiseer is en die temperatuurvlak by die ooreenstemmende punt;

Die vaste-toestandstemperatuurvlak by die punt van maksimum warmtelasting, of die maksimum temperatuursverskil tydens vlug, en die maksimum toegelaatbare vaste-toestandsbedryfsnelheid, of die ooreenstemmende vaste-toestandstemperatuurvlak wanneer die maksimum toegelaatbare vaste-toestandsbedryfsnelheid bereik word tydens vlug.

Vir die meeste motors is afsteek dikwels die ergste spanningstoestand, so dat die kombinasie van die tussetoestandstemperatuurvlak tydens afsteek (wanneer die maksimum temperatuursverskil bereik word) en die maksimum bedryfsnelheid tydens afsteek in ag geneem moet word.