Slėgio charakteristika ir skaičiavimo būklė oro varomųjų variklių suguolaidžių ir turbininių diskų

Slėgio charakteristika ir skaičiavimo būklė oro varomųjų variklių suguolaidžių ir turbininių diskų

Nors tūrimo ir turbinos rotoriams yra skirtingos funkcijos ir struktūros, stiprumo požiūriu, abių ratų darbo sąlygos yra maždaug tokios patys. Tačiau turbinos diskas dirba aukštesne temperatūra, o tai reiškia, kad turbinos disko darbo aplinkos yra griežtesnės.

Aviacijos variklio tūrimo arba turbinos disko krovinių apimtis yra toks:

1. Masės išilginis jėga

Vamzdynas turi išlaikyti lopų ir paties vamzdyno centrifuginę jėgą, sukiamą dėl rotoriaus sukimo. Stiprumo skaičiavimui turėtina atsižvelgti į šias greičio sąlygas:

Stabilus eksploatacijos greitis, nurodytas skaičiavimo taške oro linijoje;

Didžiausias leistinas stabilus eksploatacijos greitis, nurodytas modelio specifikacijoje;

115% ir 122% nuo didžiausio leistino stabiliojo eksploatacijos greičio.

Lazdai, užrakiniai, šluotažiai, boltai, gvitai ir skrupai, įmontuoti į skerspjūvį, yra visi esantys ratų skerspjūvio krašte. Paprastai ratų skerspjūvio išorinis kraštas yra sulėkęs į smailumą. Jei šios apkrovos yra tolygiai paskirstytos ant išorinio krašto paviršiaus, tolygus apkrovimas yra:

Čia F yra visų išorinių apkrovų suma, R yra ratų išorinio apskritimo spindulys, o H yra ratų išorinio krašto ašinis plotis.

Kai smailumo ir rankenos smailuma yra lygiagreti ratų skerspjūvio sukimosi ašiai, išorinio krašto spindulys yra imamas kaip spindulys, esantis smailumo dalyje; kai smailumo ir rankenos smailuma turi nuožadą radialiniame kelyje su ratų skerspjūvio sukimosi ašimi, išorinio krašto spindulys yra maždaug paimtas kaip priekinio ir galinio krašto smailumo spindulių vidurkis.

2. Siltuminė apkrova

Kratono diskas turi nešti šiluminę apkrovą, kurią sukelia nelyginis įkaitinimas. Su surogavimo disku šiluminė apkrova bendrai gali būti nepaisoma. Tačiau dėl variklio bendros slėgio proporcijos ir skrydžio greičio didėjimo, surogavimo išėjimo oro srautas yra pasiekęs labai aukštą temperatūrą. Todėl kartais neigiamas šiluminių apkrovų poveikis diskuose prieš ir po surogavimo. Turbinos diske šiluminis stresas yra pagrindinis veiksnys po centrifuginio jėgos. Šiuos temperatūros laukų tipus reikia įvertinti skaičiuojant:

Stabilus temperatūros laukas kiekvienam stiprumo apskaičiavimui, nurodytam skrydžio apimtyje;

Stabilus temperatūros laukas tipiškame skrydžio cikle;

Pereinamasis temperatūros laukas tipiškame skrydžio cikle.

Kai atliekama įvertinimo procedūra, jei pradiniai duomenys negali būti pilnai pateikti ir nėra matuotų temperatūrų referencijoms, galima naudoti oro srauto parametrus projektavimo būsenoje ir aukščiausio šilumos krūvio būsenoje įvertinimui. Empirinis formulės temperatūros lauko įvertinimui diske yra:

Formulėje T yra temperatūra reikalaujamo spindulio, T0 yra temperatūra disko centro skylėje, Tb yra temperatūra disko krašte, R yra bet koks spindulys diske, o indeksai 0 ir b atitinka centrą ir kraštą atitinkamai.

m=2 atitinka titanų aljavius ir ferritinį plieną be stiprios iššaldymo srauto;

m=4 atitinka nikelio pagrindo aljavius su stipriu iššaldymo srautu.

• Aukštos slėgio sužolėjimo diskui

Stabilus temperatūros laukas:

Kai nėra šaldymo oro srauto, gali būti laikoma, kad nėra temperatūros skirtumo;

Kai yra šaldymo oro srautas, Tb galima paimti kaip apytiksliai oro srauto išėjimo temperatūrą kiekviename kanalo lygyje + 15 ℃ , o T0 galima paimti kaip apytiksliai oro srauto išėjimo temperatūrą šaldymo oro srauto ištraukos lygyje + 15 ℃ .

Pereinamasis temperatūros laukas:

Tb galima paimti kaip apytiksliai oro srauto išėjimo temperatūrą kiekviename kanalo lygyje;

T0 galima paimti kaip 50% ratų krašto temperatūros, jei nėra šaldymo oro srauto; jei yra šaldymo oro srautas, galima paimti kaip apytiksliai šaldymo oro srauto ištraukos etapo išėjimo temperatūrą.

• Turbinos diskuui

Stabilus temperatūros laukas:

Tb0 yra lopio pagrindo skerspjūvio temperatūra; △ T yra tenono temperatūros nutrikimas, kurį galima paimti apytiksliai taip: △ T=50-100 ℃ kai tenonas nėra šaldomas; △ T=250-300 ℃ kai šonka palaikoma.

Pereinamasis temperatūros laukas:

Šaldymo lopų su disku galima apytiksliai išreikšti taip: laikinas temperatūros gradientas = 1,75 × stabilus temperatūros gradientas;

Be šaldymo lopų diską galima apytiksliai išreikšti taip: laikinas temperatūros gradientas = 1,3 × stabilus temperatūros gradientas.

3. Dujų jėga (ašinis ir aplinkiniu kryptimi veikianti jėga), perduodama dėdžiais ir dujų slėgis prieš ir atgal impeliatoriaus gale

• Duju jėga, perduodama dėdžiais

Sutriuškinimo dėdžiams, veikiančios dujų jėgos komponentė vieneto aukščio dėdyje yra:

Ašinis:

Kur Zm ir Q yra vidutinis spindulys ir lopų skaičius; ρ 1 m ir ρ 2 m yra oro srauto tankis įėjimo ir išėjimo skyriuose; C1am ir C2am yra oro srauto aukštinė greitis vidutiniame spindulyje įėjimo ir išėjimo skyriuose; p1m ir p2m yra oro srauto statinė slėgio reikšmė vidutiniame spindulyje įėjimo ir išėjimo skyriuose.

Apvoktinė kryptis:

• Turbinos lopams

Gazo jėgos kryptis atskiriai nuo minėtų formulės ženklu minusas. Tarp dviejų etapų lopų (ypač sužluotuvo lopų) šiuolaikinėje erdvėje paprastai yra tam tikras slėgis. Jei kaimyninėse erdvėse skiriasi slėgiai, tai sukels slėgio skirtumą tarp dviejų lopų erdvių, △ p=p1-p2. Paprastai, △ p turi mažai įtakos lopo statinei stiprumo vertei, ypač jei lopo šauktuose yra skylės, △ p gali būti nepaisomas.

4.Giroscinio momentas, kuris sukasi per manevravimą

Didelių diametrio ventilatoriaus diskų su ventilatoriaus lopais atveju reikia įvertinti giroscinio momento poveikį disko išlenkimui ir deformacijai.

5.Dinaminiai apkrovos, sukasi dėl lopų ir disko vibracijų

Kai lopiai ir diskai vibruoja, sukamosios vibracijos sukeltas stresas turi būti sumuojamas su statiniu stresu. Bendra dinaminė apkrova yra:

Periodinė nelyginė dujų jėga ant lopių. Dėl riestinio ir atskirų degimo kambarių kanalų buvimo srauto kanale, oro srautas yra nelygus aplink apskritimą, todėl ant lopių kilsta periodinė nesulyginama dujų jėga. Šios jėgos dažnis yra: Hf = ω m. Tarp jų, ω yra variklio rotoriaus greitis, o m yra riestinių arba degimo kambarių skaičius.

Periodinė nelyginė dujų slėgio ant disko paviršiaus

Įkrovos jėga, perduodama į diską per jungtinį valtis, junginio apvalku ar kitus elementus. Tai yra dėl šoninio sistemos nesulyginimo, kuris sukelia visos mašinos arba rotorinės sistemos vibracijas, taip pat vedžiojant jungtą diską kartu vibruoti.

Tarp daugiau nei vieno rotoriaus turbinos lopų egzistuoja sudėtingi sutrikdymo jėgų veiksniai, kurie paveiks diskų ir plastrų sistemos vibracijas.

Disko junginio vibracija. Disko krašto junginio vibracija susijusi su disko sistemos savimiškomis vibracijos charakteristikomis. Kai įkrovos jėga disko sistemoje yra arti tam tikros sistemos dinaminės dažnios, sistema rezonuos ir sukels vibracijos stresą.

6.Suderinimo stresas tarp disko ir valties

Tarp disko ir ašies esant masiniam deriniui bus sukamosios stresos diske. Sukamųjų stresų dydis priklauso nuo masinio derinio, disko ir ašies dydžio bei medžiagos, taip pat yra susiję su kitomis krūvėmis ant disko. Pavyzdžiui, centrifuginės krautės ir temperatūros streso dėka disko vidurinė skylė gali išsiplėsti, sumažėti masinis derinys, o tai, savo ruožtu, sumažins sukamąjį stresą.

Išvardytose krūvėse, masinė centrifuginė jėga ir šiluminė krūvis yra pagrindiniai komponentai. Įvertinant stiprumą, reikia apsvarstyti tokius sukimo greičio ir temperatūros derinius:

Sukimo greitis kiekviename stiprumo skaičiavimo taške, nurodytame oro erdvės apimtyje, bei temperatūros laukas atitinkame taške;

Bendrasis temperatūros laukas maksimalioje šilumos apkrovos taške arba didžiausias temperatūros skirtumas skraidant ir maksimalus leidžiamas pastoviosios būsenos veikimo greitis, arba atitinkamas pastoviosios būsenos temperatūros laukas, kai skraidant pasiekiamas maksimalus leidžiamas pastoviosios būsenos veikimo greitis.

Daugeliui variklių paleidimas dažnai yra garsiausias stresinis būsena, todėl reikia įvertinti kombinaciją tarp per einamuoju temperatūros lauku paleidimo metu (kai pasiekiama maksimali temperatūros skirtumo) ir maksimalus paleidimo veikimo greitis.