дкостей першого ступеня
6. Розрахунок на міцність валу компресора
. 1 Розрахунок вала на міцність
Потужність компресора:
Крутний момент створюють окружні газодинамічні сили від робочих лопаток до валу:
де: - кутова швидкість,;
- частота обертання валу
Вага ротора:
де: - вага лопаток ротора;
- вага дисків ротора;
- маса ротора, кг;
i - елемент ротора.
Осьова сила інерції мас ротора, яка виникає при розбігу і гальмуванні (позитивний напрямок збігається з напрямком потоку газу):
де: - Коефіцієнт експлуатаційної перевантаження (під час розбігу дорівнює 2).
Осьова сила, яка передається на вал від одного робочого колеса компресора:
де: - середній діаметр проточної частини;
- висота робочої лопатки;
- відповідно тиск газу перед і за робочими лопатками;
- осьові швидкості на вході і виході з робочого колеса;
- радіус кореневого перетину лопатки;
- зовнішній радіус вала;
- тиск газу на передню і задню стінки диска.
Третє складова у формулі ми не враховуємо, тому отримуємо:
Радіальна сила інерції неврівноважених сил ротора:
де: - величина статичного дисбалансу
Відцентрова сила інерції, яка виникає при криволінійних еволюціях у вертикальній площині:
Поперечна сила:
Згинальні моменти від сили знаходять, визначивши реакції в опорах ротора:
Отже:
Кутова швидкість еволюції літака:
де: - швидкість польоту, ()
- коефіцієнт експлуатаційної перевантаження, при виході літака з крутого пікірування ().
Полярний момент інерції ротора є мірою його інертності в обертальному дії:
де: - емпіричний коефіцієнт;
- число ступенів компресора;
- зовнішній діаметр ротора, см
Гіроскопічний момент утворюють радіальні коріолісову сили інерції мас ротора, які виникають під дією зовнішніх сил при криволінійних еволюціях літальних апаратів:
Гіроскопічний момент діє в суміщеної площині векторів в напрямку повороту першого вектора до іншого за найменшим шляху.
Реакції в опорах:
Згинальний момент у горизонтальній площині:
Сумарний згинальний момент визначається за правилом векторного підсумовування:
Визначаємо напруги валу:
Для розрахунку вибирають кілька розрахункових перетинів вала, в яких можливе виникнення.
де: - момент опору крученню,;
- зовнішній і внутрішній діаметр валу в даному перетині.
Напруга вигину:
де: - момент опору вигину,.
Напруження розтягування (стиснення) в осьовому напрямку:
Сумарні нормальні напруги, які діють уздовж осі валу:
Вони досягають максимуму на зовнішній поверхні валу.
Критерієм складного напруги стану вала прийнято еквівалентне напруження, яке визначають за теорії найбільших дотичних напружень:
Еквівалентна напруга рівнозначно за характером дії одноосному напрузі розтягування.
Міцність оцінюють за коефіцієнтом запасу:
Висновок: конструкція валу відповідає умовам міцності з досить великим запасом.
.2 Вибір підшипників вала
По таблиці 11.03 вибираємо підшипники кочення:
. Роликовий компресорний підшипник: 100x150x44
Навантаження - осьова P=0,
радіальна R=200 даН=2000 Н;
Робоча температура
. Кульковий компресорний підшипник: 90х174х68
Навантаження - осьова P=1 600 даН=16000 Н,
радіальна R=400 даН=4000 Н;
Робоча температура
Малюнок 6.1 - Розрахункова схема вала
7. Розрахунок на міцність лопатки
Робоча лопатка осьових компресорів знаходиться при роботі під дією відцентрових і газових сил. Перші викликають у них напруги розтягнення, а другі - вигину.
Розрахунок лопатки компресора на міцність поділяють на 2 розрахунки:
Розрахунок пера лопатки;
Розрахунок замкового з'єднання.
Для розрахунку на міцність необхідні наступні дані:
1) геометричні розміри лопатки і її матеріал (модель лопатки виконана в програмі Unigraphics NX):
висота лопатки h=0,06
ширина лопатки b=0,03
) частота обертання валу n=1950 об/хв
) потужність двигуна...
