Sprieguma raksturības un aprēķinu stāvoklis lidmašīnas motora kompresora un turbiņu diskiem

Sprieguma raksturības un aprēķinu stāvoklis lidmašīnas motora kompresora un turbiņu diskiem

Tomēr, lai gan kompresora un turīna rotoru funkcijas un struktūras atšķiras, spēka aspektā abu riteņu darbības apstākļi galvenokārt ir līdzīgi. Tomēr turīna disku temperatūra ir augstāka, kas nozīmē, ka turīna diska darba vide ir smagāka.

Aviācijas motora kompresora vai turīna diska uzkrāto slogu sastāvdaļas ir sekojošas:

1. Masas centrifūgspēks

Impelers jāiztur rotācijas dēļ radītais centrifūgspēks no zobiem un pašam impelerim. Spēka aprēķināšanai jāuzskata sekojošie ātruma stāvokļi:

Stacionārais darbības ātrums spēka aprēķināšanas punktā, kas norādīts lidotnes robežās;

Maksimālais atļautais stacionārais darbības ātrums, kas norādīts modelim piemērotajos noteikumos;

115% un 122% no maksimāli atļautā stacionārā darbības ātruma.

Loksnes, slēdzeņi, biezakmeņi, cietvīteļi, bolti un skrūves, kas montēti uz diska, visi atrodas riteņa diska malā. Parasti riteņa diska ārējā mala atrodas groža dibenā. Ja pieņems, ka šie slogi vienmērīgi ir sadalīti uz riteņa diska ārējās malas virsmas, tad vienmērīgais slogs ir:

Tur F ir visu ārējo slogu summa, R ir riteņa ārējās riņķa rādiuss, un H ir riteļa ārējās malas ass virziena platums.

Ja mortises un tenonagro dibenis ir paralēls riteļa diska rotācijas asi, tad ārējā malas rādiusu ņem par rādiusu tajā pozīcijā, kur atrodas groža dibenis; ja mortises un tenonagro dibenis ir nolīdzināts radiālā virzienā pret riteļa diska rotācijas asi, tad ārējā malas rādiusu uzskata par priekšējā un aizējā groža dibena rādiusu vidējo vērtību.

2. Siltumslodze

Riteņa disku jānesniedz siltumslodze, ko izraisa nevienmērīga siltuma piegāde. Kompresora diska gadījumā siltumslodzi vispār var noliegt. Tomēr ar dzinēja kopējās spiediena attiecības un lidotāja ātruma pieaugumu kompresora izvades gaisa straume ir sasniegusi ļoti augstu temperatūru. Tādējādi kompresora pirms un pēc esošo disku siltumslodze dažreiz nav neierastama. Turbinas diska gadījumā termiskais spriediens ir galvenais ietekmes faktors pēc centrifugspējas. Aprēķināšanai jāņem vērā šādas temperatūras laukuma veidu:

Stacionārais temperatūras laukums katram stipruma aprēķinam, kas norādīts lidotāja apakotnē;

Stacionārais temperatūras laukums tipiskā lidotāja ciklā;

Pārejas temperatūras laukums tipiskā lidotāja ciklā.

Novērtējot, ja oriģinālās datus nevar pilnībā nodrošināt un nav pieejams mērītais temperatūras līmenis kā atsauce, var izmantot ventilācijas parametrus projektēšanas stāvoklī un maksimālajā siltuma slodzes stāvoklī, lai veiktu novērtējumu. Empiriskā formula temperatūras lauka uz diska novērtēšanai ir:

Formulā T ir temperatūra nepieciešamajā rādiusā, T0 ir temperatūra diska centrvietnē, Tb ir temperatūra diska malā, R ir jebkurš rādiuss uz diska, un apakšzīmes 0 un b atbilst atbilstoši centrvietnei un malai.

m=2 atbilst titanu aliejmateriālam un ferritam bez spējīgas dzesēšanas;

m=4 atbilst niklaļubāzei ar spējīgu dzesēšanu.

• Augstspieduma kompresora disks

Stacionārais temperatūras lauks:

Ja nav dzesēšanas gaisa plūsmas, to var uzskatīt par neesošu temperatūras starpību;

Kad ir dzesējošais gaisa plūsma, Tb var aptuveni uzskatīt par gaisa plūsmas izvades temperatūru katrā kanāla līmenī + 15 °C , un T0 var aptuveni uzskatīt par gaisa plūsmas izvades temperatūru dzesējošās gaisa līmenī + 15 °C .

Pārejas temperatūras lauks:

Tb var aptuveni uzskatīt par katra kanāla gaisa plūsmas izvades temperatūru;

T0 var aptuveni uzskatīt par 50% no ritulja temperatūras, ja nav dzesējošas gaisa; kad ir dzesējošā gaisa plūsma, to var aptuveni uzskatīt par dzesējošās gaisa izņemšanas stāva izvades temperatūru.

• Turbinas disku gadījumā

Stacionārais temperatūras lauks:

Tb0 ir loksnes saknes skaldnes temperatūra; △ T ir klinšu temperatūras dilšana, ko var aptuveni ņemt sekojoši: △ T=50-100 °C kad klinšu nav dzesētas; △ T=250-300 °C kad šiprējs ir uzklājies.

Pārejas temperatūras lauks:

Diska ar uzklājšanas loksni var aprēķināt sekojoši: pagaidu temperatūras mainīgums = 1.75 × stabilās būtības temperatūras mainīgums;

Diska bez uzklājšanas loksni var aprēķināt sekojoši: pagaidu temperatūras mainīgums = 1.3 × stabilās būtības temperatūras mainīgums.

3. Gāzes spēka (ass un apvijuma spēks) pārvades loksnes un gāzes spiediens uz priekšu un aizmuguri impelera galu

• Gāzes spēka pārvades no loksnes

Sasprindzinātāja loksnes gadījumā gāzes spēka komponente, kas darbojas uz vienības loksnes augstumu, ir:

Ass virzienā:

Tur Zm un Q ir vidējais rādiuss un ass līdzskaitlis; ρ 1 m un ρ 2 m ir gaisa plūsmas blīvums pieejas un izvades joslas; C1am un C2am ir gaisa plūsmas ass virzienu ātrums vidējā rādiusa pieejas un izvades joslas; p1m un p2m ir gaisa plūsmas statiskais spiediens vidējā rādiusa pieejas un izvades joslas.

Apvijotā virzienā:

• Turbīnas ass detaļām

Gāzes spiediena virziens atšķiras no iepriekš minētajiem diviem formula tiem, ka atšķirās ar negatīvu zīmi. Parasti starp divu posmu rotoro (jo sevišķi kompresora rotoru) jostām ir kāds spiediens. Ja tuvākās telpas spiedumi atšķiras, tas radīs spiediena atšķirību starp abām rotoru jostām, △ p=p1-p2. Parasti, △ p daudz neietekmē uz rotora statisko stiprumu, jo īpaši tad, ja rotora šķautnē ir caurums, △ p var tikt ignorēts.

4.Ģiroskopiskais momenta spēks, kas radās manevrējošā lidotajā režīmā

Lieliem diametra ventiliatora diskiem ar ventiliatora loksnes jāņem vērā ģiroskopisko momentu ietekme uz diska slēguma spiedienu un deformatiju.

5.Dinamiskie krājumi, ko radījušas loksnēm un disku vibrācijas

Loksnēm un diskos vibrējošo blāķu vibrācijas radītais spiediens jāapvieno ar statiskajiem spiedieniem. Kopējie dinamiskie krājumi ir:

Periodiskā neregulārā gāzes spēka iedarbība uz loksnēm. Plūsmas ceļā, tā kā eksistē stieņš un atsevišķi degļu istabas, gaisa plūsma nav vienmērīga ap konturu, kas rada periodisku neatbalstītu gāzes stimulējošo spēku loksnēs. Šīs stimulējošās spēkas frekvence ir: Hf = ω m. Starp tiem, ω ir motora rotora ātrums, un m ir stieņu vai degļu istabu skaits.

Periodiskā neregulārā gāzes spiediena iedarbība uz diska virsmu.

Uzmundinājošā spēka pārraidījums uz disku caur savienoto ass, savienojamo apakšu vai citiem daļām. Tas notiek tāpēc, ka ass sistēmas neatlīdzinība izraisa veselas mašīnas vai rotoru sistēmas vibrācijas, kas savukārt piesaista savienotās disku kopā vibrēt.

starp vairāku rotoru turbinas loksni ir sarežģīti uzspiedumi, kas ietekmē diska un plāksnēs sistēmas vibrāciju.

Diska savienojuma vibrācija. Diska malas savienojuma vibrācija ir saistīta ar diska sistēmas pašreizējām vibrācijas īpašībām. Kad uzmundinājošais spēks diska sistēmā tiek tuvu sistēmas kāda redzamā frekvencē, tad sistēma rezonē un rod vibrācijas spriedzi.

6.Montāžas spiediens diska un ass savienojumā

Interference fit starp disku un ass radīs montāžas spiedienu uz diska. Montāžas spiediena lielums atkarīgs no interference fit, diska un asa izmēra un materiāla, un tas ir saistīts ar citiem slogiem uz diska. Piemēram, centrifūgas sloga un temperatūras spiediena eksistence palielinās diska centra caurumu, samazina interference, un tādējādi samazina montāžas spiedienu.

No minētajiem slogiem masas centrifūgas spēks un termiskais slodze ir galvenie sastāvdaļas. Streņķa aprēķināšanai jāņem vērā nākamās rotācijas ātruma un temperatūras kombinācijas:

Katra punkta, kas norādīts lidotnes apakšējā daļā, rotācijas ātrums un atbilstošais temperatūras lauks;

Stacionārā temperatūras lauka stāvoklis maksimālā siltuma krājuma punktā vai maksimālais temperatūras starpības stāvoklis lidot un maksimālā atļautā stacionārā darbības ātrums, vai arī atbilstošais stacionārais temperatūras lauks, kad lidot ir sasniegts maksimālais atļautais stacionārais darbības ātrums.

Lielākajai daļai motoru pamatošanās bieži ir vislielākā spēcīgā stāvoklis, tāpēc vajadzētu ņemt vērā kombināciju no pārejas temperatūras lauka laikā (kad tiek sasniegta maksimālā temperatūras starpība) un maksimālais operēšanas ātrums pamatošanās laikā.