Karakteristikang pang-karga at kalagayan ng pagkuha para sa mga disk ng compressor at turbine ng propulsyon ng eroplano

Karakteristikang pang-karga at kalagayan ng pagkuha para sa mga disk ng compressor at turbine ng propulsyon ng eroplano

Bagaman mayroong mga pagkakaiba sa mga puwersa at estraktura ng compressor at turbine rotors, sa aspeto ng lakas, ang mga kondisyon ng trabaho ng mga biyahe ng dalawa ay halos pareho. Gayunpaman, mas mataas ang temperatura ng turbine disk, na nagiging sanhi para mas kritikal ang kapaligiran ng trabaho ng turbine disk.

Ang mga presyo na tinatanggol ng compressor disc o turbine disc ng isang eroplano engine ay sumusunod:

1. Masang Sentrifugal na Puwersa

Dapat makatiyak ang impelyer na mapanatili ang sentrifugal na puwersa ng mga blade at impelyer mismo na dulot ng pag-ikot ng rotor. Dapat ipagkonsidera ang mga sumusunod na kondisyon ng bilis sa pagsukat ng lakas:

Steady-state operating speed sa punto ng pagsukat ng lakas na itinakda sa loob ng flight envelope;

Pinakamataas na pinapayagan na steady-state operating speed na itinakda sa model specification;

115% at 122% ng pinakamataas na pinapayagan na steady-state operating speed.

Ang mga balde, kandado, bafal, bold, nuts at screws na itinakda sa disc ay lahat matatagpuan sa bahagi ng gilid ng wheel disc. Karaniwan ang outer edge ng wheel disc ay nasa ilalim ng sulok. Pag-uugnay na ang mga load na ito ay magkakabuhat nang patas sa ibabaw ng outer edge ng wheel disc, ang patas na load ay:

Kung saan ang F ay ang kabuuan ng lahat ng panlabas na mga load, R ang radius ng outer circle ng wheel, at H ang axial na lapad ng outer edge ng wheel.

Kapag ang ilalim ng mortise at tenon groove ay paralelo sa axis ng pag-ikot ng wheel disc, kinukuha ang outer edge radius bilang radius ng posisyon kung saan nasa ilalim ng sulok ng groove; kapag ang ilalim ng mortise at tenon groove ay may inklinasyong angulo sa direksyon ng radius kasama ang axis ng pag-ikot ng wheel disc, kinukonsidera ang outer edge radius bilang halos average value ng front at back edge groove bottom radii.

2. Termal na Load

Kailangang tiisin ng disk ng gurita ang termal na bahagi na dulot ng di-tapat na pagsisigaw. Para sa disk ng compressor, maaaring ibaril ang termal na bahagi. Gayunpaman, kasama ng pagtaas ng kabuuang pressure ratio ng motor at ng bilis ng pag-uwi, umabot na ang temperatura ng hangin sa labas ng compressor sa isang napakataas na lebel. Kaya't minsan ay hindi maitatapon ang termal na bahagi ng mga disk bago at pagkatapos ng compressor. Para sa disk ng turbine, ang termal na stress ay pinakamahalagang elemento na dapat intindihin pagkatapos ng sentrifugal force. Dapat tingnan ang mga sumusunod na uri ng temperature field habang nagccompute:

Termal na patuloy na larawan para sa bawat pagsukat na talakayin sa loob ng flight envelope;

Patuloy na temperatura field sa isang tipikal na siklo ng pag-uwi;

Pagsasanay na temperatura field sa isang tipikal na siklo ng pag-uwi.

Sa pagtaas ng halaga, kung hindi maaaring ipakita ang orihinal na datos nang buo at walang nakamit na temperatura para sa reperensya, maaaring gamitin ang mga parameter ng hangin sa disenyo at pinakamataas na estado ng init para sa pagtaas ng halaga. Ang emperikal na pormula para sa pagtaas ng halaga ng lawak ng temperatura sa disk ay:

Sa pormula, ang T ay temperatura sa kinakailangang radius, ang T0 ay temperatura sa sentrong bunganga ng disk, ang Tb ay temperatura sa bilog ng disk, ang R ay arbitraryong radius sa disk, at ang mga subscript 0 at b ay tumutukoy sa sentrong bunganga at bilog, respektibuhin.

m=2 ay tumutukoy sa titanium alloy at ferritic steel na walang pwersa na paglilimlang;

m=4 ay tumutukoy sa nickel-based alloy na may pwersa na paglilimlang.

• Para sa mataas na presyon compressor disc

Steady-state temperature field:

Kapag walang airflow na naglilingling, maaaring isipin na walang temperatura difference;

Kapag mayroong cooling airflow, maaaring halos tanggapin ang Tb bilang ang temperatura ng labas ng hangin sa bawat antas ng channel + 15 ℃ at maaaring halos tanggapin ang T0 bilang ang temperatura ng labas ng hangin sa antas ng pag-uulat ng cooling airflow + 15 ℃ .

Pantahimik na lawak ng temperatura:

Maaaring halos tanggapin ang Tb bilang ang temperatura ng labas ng hangin sa bawat antas ng channel airflow;

Maaaring tanggapin ang T0 bilang 50% ng temperatura ng wheel rim kapag walang cooling airflow; kapag mayroong cooling airflow, maaaring tanggapin ito bilang ang temperatura ng labas sa antas ng pag-uulat ng cooling airflow.

• Para sa turbin disc

Steady-state temperature field:

Tb0 ay ang temperatura ng kross-syeksiyon ng blade root; △ T ay ang pagbaba ng temperatura ng tenon, na maaaring tanggapin halos nang sumusunod: △ T=50-100 ℃ kapag hindi tinutulak ang tenon; △ T=250-300 ℃ kung ang tenon ay na-cool na.

Pantahimik na lawak ng temperatura:

Ang disk na may cooling blades maaaring ma-aproksima nang ganito: transient temperature gradient = 1.75 × steady-state temperature gradient;

Ang disk na walang cooling blades maaaring ma-aproksima nang ganito: transient temperature gradient = 1.3 × steady-state temperature gradient.

3. Gas Lakas (axial at circumferential force) na ipinapasa ng mga blade at gas pressure sa harap at likod na dulo ng impeller

• Gas lakas na ipinapasa mula sa mga blade

Para sa compressor blades, ang gas lakas na komponente na gumagana sa unit blade taas ay:

Axial:

Kung saan ang Zm at Q ay ang promedio ng radius at bilang ng mga blade; ρ 1m at ρ 2m ay ang densidad ng hangin sa entrada at labas na bahagi; C1am at C2am ay ang axial na bilis ng hangin sa promedio ng radius sa entrada at labas na bahagi; p1m at p2m ay ang estatikong presyon ng hangin sa promedio ng radius sa entrada at labas na bahagi.

Direksyon ng paligid:

• Para sa turbine blades

Ang direksyon ng pwersa ng gas sa gas ay nakakaiba mula sa dalawang formula sa itaas dahil sa negatibong tanda. Mayroon pang karaniwang isang tiyak na presyon sa loob ng puwang sa pagitan ng dalawang impehla (lalo na sa compressor impeller). Kung ang presyon sa mga katabing puwang ay magkaiba, maaaring maging sanhi ng isang presyon na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang puwang ng impehla, △ p=p1-p2. Karaniwan, △ p ay may maliit na epekto sa estatikong lakas ng impehla, lalo na kapag may lubid sa sanga ng impehla, △ p ay maaaring balewalain.

4.Torque na ipinaglilingon sa panahon ng pag-uusig ng pagluluksa

Sa mga malalaking diyametro ng fan disk na may mga fan blade, dapat intindihin ang epekto ng mga momento ng gyroscopic sa pagnanakbo ng stress at pagkabulok ng disk.

5.Mga dinamikong halaga na naiimbento ng paguugit ng bintana at disk

Ang estres na ipinapaloob sa disk kapag umuugit at nananatili ang mga bintana at disk ay dapat idinepensa sa static stress. Ang pangkalahatang mga dinamikong halaga ay:

Ang periodikal na hindi patas na gas lakas sa mga bintana. Dahil sa presensya ng braket at hiwalay na kamera ng pagsisilaw sa daluyan, hindi patas ang hangin sa paligid, na nagbubuo ng isang periodic unbalanced gas exciting force sa mga bintana. Ang frequency ng excitasyong ito ay: Hf = ω m. Sa kanila, ω ay ang bilis ng rotor ng motor, at m ay ang bilang ng mga braket o combustion chambers.

Ang periodikal na hindi patas na gas pressure sa ibabaw ng disk.

Ang ekisitadong pwersa na ipinapasa sa disk trago sa konektadong baga, connecting ring o iba pang parte. Ito ay dahil sa imbalance ng sistemang baga, na nagiging sanhi ng pag-uugoy ng buong makina o sistemang rotor, kung kaya't nagdudrivela upang umuugoy nang kasama ang konektadong disk.

May mga komplikadong pwersang pag-interference sa pagitan ng mga blade ng multi-rotor turbine, na magiging epekto sa pag-uugoy ng sistemang disk at plato.

Pag-uugoy ng disk coupling. Ang pag-uugoy ng disk edge coupling ay may kaugnayan sa mga inherenteng characteristics ng pag-uugoy ng sistemang disk. Kapag ang ekisitadong pwersa sa sistemang disk ay malapit sa isang tiyak na order ng dinamikong frekensya ng sistema, ang sistema ay babangon at magpapakita ng vibration stress.

6.Assembly stress sa koneksyon sa pagitan ng disk at baga

Ang interference fit sa pagitan ng disk at shaft ay magiging sanhi ng assembly stress sa disk. Ang sukat ng assembly stress ay nakasalalay sa interference fit, sa laki at anyo ng materyales ng disk at shaft, at may ugnayan sa iba pang mga loob na nagdudulot ng presyon sa disk. Halimbawa, ang pagkakaroon ng centrifugal load at temperature stress ay magpapalawak sa gitnang butas ng disk, bababaan ang interference, at kaya ay bababaan ang assembly stress.

Sa mga nabanggit na loob, ang masang centrifugal force at thermal load ang pangunahing bahagi. Kapag kinikiskomputa ang lakas, dapat tingnan ang mga sumusunod na kombinasyon ng bilis ng pag-ikot at temperatura:

Ang bilis para sa bawat punto ng pagkalkula ng lakas na tinukoy sa flight envelope at ang temperatura field sa katumbas na punto;

Ang patuloy na estado ng temperaturang hasa sa punto ng pinakamalaking presyo ng init o ang pinakamalaking dagundong ng temperatura sa paglilipat at ang pinakamalaking payong operasyon sa estadyong patuloy, o ang katumbas na patuloy na estado ng hasang temperatura kapag nakamit na ang pinakamabuting payong operasyon sa estadyong patuloy sa paglipad.

Para sa karamihan sa mga motor, ang pag-uwi mula sa landas ay madalas ang pinakamalaking estado ng stress, kaya kinakailangang isama ang kombinasyon ng transyente na estado ng temperaturang hasa sa panahon ng pag-uwi (kapag nakamit na ang pinakamalaking dagundong ng temperatura) at ang pinakamalaking bilis ng operasyon sa panahon ng pag-uwi.