Расчет геометрических характеристик профиля турбинной лопатки

3. Расчет геометрических характеристик профиля турбинной лопатки

Расчет геометрических характеристик профиля турбинной лопатки производится по программе BL. Исходные данные берутся с чертежей сечений профиля. Профиль разбивается на несколько участков и с них снимается геометрия профиля.

4. Расчет напряжений по перу лопатки от ЦБС

Расчет напряжений по перу лопатки от действия центробежных сил производится по программе CBS. Исходные данные для расчета берутся из курсовой работы, а также из расчета геометрических характеристик

температура материала рабочей лопатки

 площадь корневого сечения лопатки

 площадь среднего сечения лопатки

 площадь периферийного сечения лопатки

 средний диаметр проточной части турбины

 высота рабочей лопатки последней ступени

плотность материала лопатки

Разрушающее напряжение

5. Расчет изгибных напряжений от потока газа

Название	Формула	Участки
		1	2	3	4	5
Расход пара через каждое сечение пояска		0,028466	0,081724	0,130337	0,173376	0,218363
Окружная составляющая усилия		14,523862	39,30450	58,90623	74,68672	89,48053
Осевая составляющая усилия		-0,538448	-2,08445	-3,64685	-4,77720	-6,14126
		5	4	3	2	1
Осевой момент		0	1,176432	5,53653	14,66803	29,84916
Окружной момент		0	0,043613	0,256068	0,763915	1,658716
Момент относительно главных осей		0	1,110923	5,186424	13,12774	25,20944
Момент относительно главных осей		0	0,389543	1,954417	6,587635	16,06884
Напряжения на входной кромке		0,0000E+00	3,2762E+05	1,4662E+06	4,5849E+06	1,1304E+07
Напряжения на выходной кромке		0,0000E+00	2,8547E+05	1,2229E+06	3,6629E+06	8,7352E+06

 

Расход пара через каждое сечение пояска

где  плотность газа

 средний радиус средней линии пояска

 высота пояска

 число лопаток

 осевая составляющая скорости на выходе из рабочей лопатки в абс. движении

Окружная составляющая усилия

где  окружные составляющие скорости на выходе и выходе их рабочей лопатки в абсолютном движении

Осевая составляющая усилия

где  осевые составляющие скорости на выходе и выходе их рабочей лопатки в абсолютном движении

 давление газа перед и за рабочей лопаткой

 шаг на выходном радиусе из каждого пояска

Допускаемые напряжения 35 – 40 МПа

6. Проектирование и расчет елочного хвостовика

Вся геометрия для расчета елочного хвостовика берется с его чертежа. Приближенный расчет хвостовика предполагает равномерное распределение нагрузки между зубьями.

Чертеж лопатки Хвостовик лопатки

 

Название	Формула	Зуб
		0	1	2	3
Площадь участка,		0,00102899	0,00195193	0,00089116	0,00056801
Радиус центра тяжести, м		0,0945	0,0697	0,0402	0,012716
Плотность материала		8600	8600	8600	8600
Длина хвостовика		0,14	0,14	0,14	0,14
Объем сегмента,		0,00014406	0,00027327	0,00012476	0,00007952
Масса сегмента		1,23890396	2,35012372	1,07295664	0,68388404
Угловая скорость		98696,04401	98696,04401	98696,04401	98696,04401
Центробежная сила сегмента хвостовика		11554,97992	16166,76961	4257,042346	858,2873926
Усилие, разрывающее хвостовик		0,00102899	0,00195193	0,00089116	0,00056801
Ширина узкого сечения сегмента		0,058	0,032	0,022	0,011
Напряжение разрыва			111616540	106573399,3	107676891,2
Углы (из чертежа)		10	10	10	10
Углы (из чертежа)		25	25	25	25
Сила, действующая нормально к поверхности зуба			101739,7814	101739,7814	101739,7814
Ширина контакта зубьев	с		0,009	0,009	0,009
Напряжение смятия на рабочей поверхности зуба			80745858,23	80745858,23	80745858,23
Напряжение среза		30956834	30956834	30956834	30956834
Плечо (из чертежа)			31363114,32	31363114,32	31363114,32
Изгибающий момент в основании зуба			0,0087	0,0087	0,0087
Момент сопротивления основания зуба			885,1360979	885,1360979	885,1360979
Максимальное напряжение изгиба в зубе			55321006,12	55321006,12	55321006,12

Центробежная сила лопатки с хвостовиком

где центробежная сила пера лопатки

Сила, действующая на один зуб

где  число зубьев

Напряжение разрыва в сечении В – В

Гребень диска

Название	Формула	Зуб
		1	2	3	0
Центробежная сила участка гребня		858,28739	4257,0423	16166,769	11554,979
Напряжение разрыва		167538,9872	338476,7293	521324,1987
Напряжения разрыва		108791550,1	109895042	116367008,6

 

Центробежная сила гребня диска

Напряжение разрыва в сечении В – В

 

Запас прочности

7. Расчет диска методом двух расчетов

Расчет на прочность диска произвольного сечения производится с помощью программы Disk. Исходные данные для расчета берутся из чертежа диска. В них входит геометрические параметры.

Максимальное радиальное напряжение равно 198,7 МПа.

Коэффициент запаса

Коэффициент запаса не удовлетворяет условиям прочности, диск требует доработки.

8. Расчет критического числа оборотов ротора турбины

Расчет критического числа оборотов ротора турбины производится по программе NKR. Исходные данные для расчета берутся из чертежа. В них входят геометрические параметры ротора.

Критическое число оборотов равно 51,78 об/с, что соответствует жестокому валу.

Коэффициент запаса