विमान इंजन के संपीड़क और टर्बाइन डिस्क का भार विशेषताएं और गणना स्थिति

विमान इंजन के संपीड़क और टर्बाइन डिस्क का भार विशेषताएं और गणना स्थिति

हालांकि कम्प्रेसर और टरबाइन रोटर की कार्यप्रणालियों और संरचनाओं में अंतर है, बल्कि मजबूती के संदर्भ में, दोनों के पहिए की कार्य परिस्थितियां लगभग एक ही होती हैं। हालांकि, टरबाइन डिस्क का तापमान अधिक होता है, जिसका अर्थ है कि टरबाइन डिस्क की कार्य परिस्थिति अधिक कठिन होती है।

विमान इंजन के कम्प्रेसर डिस्क या टरबाइन डिस्क द्वारा सहन की गई भारिता निम्न है:

1. द्रव्यमान केंद्रीय बल

इंपेलर को रोटर के घूर्णन से कारण चालू ब्लेड्स और इंपेलर स्वयं के केंद्रीय बल को सहन करना पड़ता है। मजबूती गणना में निम्न गति प्रतिबंधों को ध्यान में रखा जाना चाहिए:

उड़ान अनुमान के भीतर निर्दिष्ट मजबूती गणना बिंदु पर स्थिरावस्था चाल;

मॉडल विनिर्देश में निर्दिष्ट स्थिरावस्था चाल की अधिकतम अनुमति;

अधिकतम अनुमति स्थिरावस्था चाल का 115% और 122%।

चाकू, लॉक्स, बैफल्स, बोल्ट, नट और स्क्रूज़ जो डिस्क पर लगाए गए हैं, वे सभी पहिये के डिस्क के किनारे पर स्थित होते हैं। आमतौर पर, पहिये के डिस्क का बाहरी किनारा ग्रोव के नीचे होता है। मान लीजिए कि ये भार बाहरी किनारे की सतह पर समान रूप से वितरित हैं, तो समान भार है:

जहाँ F सभी बाहरी भारों का योग है, R पहिये के बाहरी वृत्त की त्रिज्या है, और H पहिये के बाहरी किनारे की अक्षीय चौड़ाई है।

जब ग्रोव का तल पहिये के डिस्क के घूर्णन अक्ष के समानांतर होता है, तो बाहरी किनारे की त्रिज्या को ग्रोव के तल की स्थिति की त्रिज्या के रूप में लिया जाता है; जब पहिये के डिस्क के घूर्णन अक्ष के साथ ग्रोव का तल त्रिज्यानुदिश झुकाव कोण रखता है, तो बाहरी किनारे की त्रिज्या को आगे और पीछे के किनारे के ग्रोव तल की त्रिज्याओं के औसत मान के रूप में लिया जाता है।

2. तापीय भार

पहिये की चादर को असमान गर्मी से उत्पन्न थर्मल भार सहना पड़ता है। कंप्रेसर चादर के लिए, थर्मल भार को आमतौर पर नजरअंदाज किया जा सकता है। हालांकि, इंजन के कुल दबाव अनुपात और उड़ान गति में बढ़ते हुए, कंप्रेसर के निकासी वायु प्रवाह बहुत ऊंचे तापमान तक पहुंच गया है। इसलिए, कंप्रेसर से पहले और बाद की चादरों का थर्मल भार कभी-कभी नगण्य नहीं होता है। टर्बाइन चादर के लिए, थर्मल तनाव केंद्रीय बल के बाद सबसे महत्वपूर्ण प्रभावकारी कारक है। गणना के दौरान निम्नलिखित प्रकार के तापमान क्षेत्रों को ध्यान में रखा जाना चाहिए:

उड़ान के अंतर्गत निर्दिष्ट प्रत्येक ताकत की गणना के लिए स्थिरावस्था तापमान क्षेत्र;

एक सामान्य उड़ान चक्र में स्थिरावस्था तापमान क्षेत्र;

एक सामान्य उड़ान चक्र में परिवर्तन तापमान क्षेत्र।

जब अनुमान लगाया जाता है, यदि मूल डेटा पूरी तरह से प्रदान नहीं किया जा सकता है और कोई मापी गयी तापमान उपलब्ध नहीं है, तो डिजाइन स्थिति और सर्वाधिक ऊष्मा भार स्थिति के तहत हवा के प्रवाह पैरामीटरों का उपयोग अनुमान के लिए किया जा सकता है। डिस्क पर तापमान क्षेत्र का अनुभवजन्य सूत्र है:

सूत्र में, T अपेक्षित त्रिज्या पर तापमान है, T0 डिस्क के केंद्रीय छेद पर तापमान है, Tb डिस्क के किनारे पर तापमान है, R डिस्क पर किसी भी त्रिज्या है, और 0 और b के उपस्क्रिप्ट क्रमशः केंद्रीय छेद और किनारे को संदर्भित करते हैं।

m=2 बिना बलपूर्वक शीतलन के टाइटेनियम संकर और फेरिटिक स्टील के लिए है;

m=4 बलपूर्वक शीतलन वाले निकेल-आधारित संकर के लिए है।

• उच्च दबाव वाले संपीड़क डिस्क के लिए

स्थिरावस्था तापमान क्षेत्र:

जब कोई शीतलन हवा प्रवाह नहीं होता है, तो यह माना जा सकता है कि कोई तापमान अंतर नहीं है;

जब शीतलना वायु प्रवाह होता है, Tb को चैनल के प्रत्येक स्तर पर वायु प्रवाह के निकासी तापमान + 15 के रूप में लगभग लिया जा सकता है ℃ और T0 को शीतलना वायु प्रवाह स्तर पर वायु प्रवाह के निकासी तापमान + 15 के रूप में लगभग लिया जा सकता है ℃ .

अस्थायी तापमान क्षेत्र:

Tb को चैनल वायु प्रवाह के प्रत्येक स्तर के निकासी तापमान के रूप में लगभग लिया जा सकता है;

T0 को शीतलना वायु प्रवाह की अनुपस्थिति में पहिये के फ़्लेट के तापमान का 50% लगभग लिया जा सकता है; जब शीतलना वायु प्रवाह होता है, तो इसे शीतलना वायु प्रवाह निकासी स्तर के तापमान के रूप में लगभग लिया जा सकता है।

• टर्बाइन डिस्क के लिए

स्थिरावस्था तापमान क्षेत्र:

Tb0 प्लेट रूट का काट-सेक्शन तापमान है; △ T दंड का तापमान गिरावट है, जिसे लगभग निम्नानुसार लिया जा सकता है: △ T=50-100 ℃ जब दंड को शीतल नहीं किया जाता है; △ T=250-300 ℃ जब टेनन को ठंडा किया जाता है।

अस्थायी तापमान क्षेत्र:

ठंडे पंखे वाली डिस्क को लगभग इस प्रकार सन्निकटित किया जा सकता है: क्षणिक तापमान ढाल = 1.75 × स्थिरावस्था तापमान ढाल;

ठंडे पंखे वाली डिस्क को लगभग इस प्रकार सन्निकटित किया जा सकता है: क्षणिक तापमान ढाल = 1.3 × स्थिरावस्था तापमान ढाल।

3. गैस बल (अक्षीय और परिधीय बल) पंखों द्वारा और प्रेरणक के अग्र और पीछे के छोरों पर गैस दबाव द्वारा प्रसारित किया जाता है

• पंखों द्वारा प्रसारित गैस बल

कम्प्रेशर पंखों के लिए, इकाई पंख ऊँचाई पर कार्य करने वाला गैस बल घटक है:

अक्षीय:

जहाँ Zm और Q औसत त्रिज्या और पंखों की संख्या है; ρ 1m और ρ 2m, प्रवाह की घनत्व को इनलेट और आउटलेट खण्डों पर है; C1am और C2am, अक्षीय वेग को प्रवाह के औसत त्रिज्या पर इनलेट और आउटलेट खण्डों पर है; p1m और p2m, शांत दबाव को प्रवाह के औसत त्रिज्या पर इनलेट और आउटलेट खण्डों पर है।

परिधि की दिशा:

• टर्बाइन पंखों के लिए

गैस पर गैस बल की दिशा उपरोक्त दो सूत्रों से नकारात्मक चिह्न द्वारा भिन्न है। दो-स्टेज इम्पेलर (विशेष रूप से कंप्रेसर इम्पेलर) के बीच की छेद में आमतौर पर कुछ दबाव होता है। यदि आसन्न अंतरालों के बीच दबाव में अंतर होता है, तो दो छेदों के बीच इम्पेलर पर दबाव अंतर होगा, △ p=p1-p2. आमतौर पर, △ p, इम्पेलर की शांत बल पर कम प्रभाव डालता है, विशेष रूप से जब इम्पेलर स्पोक में छेद होता है, △ p को नज़रअंदाज़ किया जा सकता है।

4.मैनिवरिंग उड़ान के दौरान उत्पन्न जाइरोस्कोपिक टोक़

फ़ैन ब्लेड्स वाले बड़े व्यास के फ़ैन डिस्क के लिए, डिस्क के झुकाव प्रतिबल और विकृति पर जाइरोस्कोपिक क्षणों का प्रभाव ध्यान में रखना चाहिए।

5.ब्लेड और डिस्क की घबराहट द्वारा उत्पन्न गतिशील भार

जब ब्लेड्स और डिस्क घबराते हैं, तो डिस्क में उत्पन्न घबराहट प्रतिबल को स्थिर प्रतिबल के साथ जोड़ा जाना चाहिए। सामान्य गतिशील भार हैं:

ब्लेड्स पर आवर्ती असमान गैस बल। ब्रैकेट और अलग-अलग दहन कक्ष की उपस्थिति के कारण प्रवाह पथ में हवा का प्रवाह परिधि के साथ असमान होता है, जिससे ब्लेड्स पर आवर्ती असंतुलित गैस उत्तेजक बल उत्पन्न होता है। इस उत्तेजक बल की आवृत्ति है: Hf = ω m. उनमें से, ω इंजन रोटर की गति है, और m ब्रैकेट्स या दहन कक्षों की संख्या है।

डिस्क सतह पर आवर्ती असमान गैस दबाव

जिस बल को डिस्क में जुड़े हुए शाफ्ट, कनेक्टिंग रिंग या अन्य भागों के माध्यम से पहुंचाया जाता है। यह शाफ्ट प्रणाली के असंतुलन के कारण होता है, जो पूरे मशीन या रोटर प्रणाली को कांपने का कारण बनाता है, जिससे जुड़ी हुई डिस्क को एकसाथ कांपने का कारण बनता है।

बहु-रोटर टर्बाइन के पंखों के बीच जटिल अवरोधी बल होते हैं, जो डिस्क और प्लेट प्रणाली के कांपने पर प्रभाव डालते हैं।

डिस्क कनेक्शन कंपन। डिस्क किनारे का कनेक्शन कंपन डिस्क प्रणाली के स्वाभाविक कंपन विशेषताओं से संबंधित है। जब डिस्क प्रणाली पर लगने वाला उत्तेजक बल प्रणाली की एक निश्चित क्रम की गतिशील आवृत्ति के पास होता है, तो प्रणाली अनुकूलन हो जाती है और कंपन तनाव उत्पन्न करती है।

6.डिस्क और शाफ्ट के जोड़े पर सभागी तनाव

डिस्क और शाफ्ट के बीच इंटरफ़ेयर्स फिट डिस्क पर सभुज समूहन तनाव उत्पन्न करेगा। समूहन तनाव का मात्रा इंटरफ़ेयर्स फिट, आकार और डिस्क और शाफ्ट के सामग्री पर निर्भर करता है, और यह डिस्क पर अन्य भारों से संबंधित है। उदाहरण के लिए, केंद्रीय भार और तापमान तनाव का अस्तित्व डिस्क के केंद्रीय छेद को बढ़ाएगा, इंटरफ़ेयर्स को कम करेगा, और इस प्रकार समूहन तनाव को कम करेगा।

उपरोक्त भारों में से, द्रव्यमान केंद्रीय बल और थर्मल भार प्रमुख घटक हैं। जब शक्ति की गणना की जाती है, तो निम्नलिखित चक्रण गति और तापमान के संयोजनों को ध्यान में रखा जाना चाहिए:

उड़ान अनुवाद में निर्दिष्ट प्रत्येक शक्ति गणना बिंदु की गति और उस संबंधित बिंदु पर तापमान क्षेत्र;

अधिकतम ऊष्मा लोड बिंदु पर स्थिरावस्था ताप क्षेत्र या उड़ान में अधिकतम तापमान अंतर, और अधिकतम अनुमत स्थिरावस्था कार्यात्मक गति, या जब उड़ान में अधिकतम अनुमत स्थिरावस्था कार्यात्मक गति पहुंची जाती है, तो उस समय के संगत स्थिरावस्था ताप क्षेत्र।

अधिकांश इंजनों के लिए, टेक-ऑफ़ अक्सर सबसे खराब तनाव अवस्था होती है, इसलिए टेक-ऑफ़ के दौरान (जब अधिकतम तापमान अंतर पहुंचता है) अनिश्चित ताप क्षेत्र और टेक-ऑफ़ के दौरान अधिकतम कार्यात्मक गति का संयोजन मान्यता प्राप्त होनी चाहिए।