РАСЧЕТ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧИХ ЛОПАТОК

ДАНО:

- средний диаметр d_ср = 29,1 см;

- длина лопатки l = 10,9 см;

- ширина лопатки В = 3,6 см;

- геометрические параметры (расчетные) на среднем радиусе:

- угол входа потока β₁ = 48^О26^I;

- угол выхода потока β₂ = 21^О;

- хорда профиля b₂ = 4,3 см;

- температура лопатки t = 501,8 °С;

- материал лопатки XH35BT;

- плотность материала ρ = 8,45^.10^-3 кг/см³;

- число сопловых лопаток Z₁ = 21;

- частота вращения n = 254 с^-1.

ПРИНЯТЫЕ ВЕЛИЧИНЫ:

По углам β₁ = 48^О26^I и β₂ = 21^О из таблицы П2 [2] принят профиль рабочей лопатки Р-30-21А с параметрами:

- хорда профиля b^исх = 2,56 см;

- площадь профиля F^исх = 1,85 см²;

- момент сопротивления W^исх = 0,234 см³;

- момент инерции J^исх = 0,205 см⁴;

- модуль упругости Е = 17^.10⁴ МПа.

Расчет колебаний рабочий лопаток представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Расчет колебаний рабочий лопаток

Наименование	Обозначение		Размерность		Расчетная формула или источник	Численное значение
Приведенная длина лопатки	lпр		см		l+0,35В
Приведенная площадь профиля	Fпр		см2		0,8Fн+0,2Fв	Из  расчета закрутки лопаток [2]
Приведенный момент инерции	Jпр		см4		0,2Jн+0,8Jв
Частота собственных колебаний лопаток	fc1		с-1
Расчетная площадь профиля рабочей лопатки		F	см2			5,22
Момент сопротивления		W	см3			1,11
Момент инерции		J	см4			1,63
Приближенно частота собственных колебаний лопаток (статическая)		fc1	с-1			1181,2
Коэффициент		Вп	--	0,75dср/l-1		1,88
Частота собственных колебаний лопаток (динамическая)		fd1	с-1			1231,4
Кратность		K	-	fd1/n		4,85
Величина		-	-	z1 n/ fd1		4,33

Примечание: Кратность K = 4,85 (находится в опасной зоне), необходимо увеличить хорду профиля b и выполнить расчет заново.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

ДАНО:

- схема ротора представлена на рисунке 6.1;

- номинальная частота вращения n₀ = 254 с^-1 (см.  таблицу 2.1).

ПРИНЯТЫЕ ВЕЛИЧИНЫ:

- масштаб длин m _д = 10 см/см;

- масштаб сил m _с = 50 Н/см;

- фиктивных нагрузок m _ф = 5 см²/см;

- полюсные расстояния Н₁=Н₂=5 см;

- модуль упругости E = 2,06·10⁷ Н/см².

Расчет критической частоты вращения представлен в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Расчет критической частоты вращения

Наименование	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или источник	Численное  значение
Момент инерции основного участка вала	Jо	см4	π  / 64	399,61
Масштаб прогиба	mn			0,000759
Максимальный прогиб	Ymax	см	y mn	0,00152
Критическая частота вращения ротора	nкр	с-1		199,97
Коэффициент запаса	Kn	%	ротор гибкий nраб>nкр	-21,27

Рисунок 6.1 – Графическое определение прогибов ротора

Таблица 6.2 – Определение прогибов ротора

№ участка	Длина l , см	Диаметр d, см	Масса m, кг	Сила G = 9,8 mH	Сила в масштабе G / mc, см	Площадь f , см2	d4, см4				Прогибы ycм	Gy , н·см	my2 , кг·см2
1	9,9	4,0	0,96	9,6	0,192	0,3	256	31,8	9,54	1,9	0,4	3,84	0,153
2	15	9,5	8,98	89,8	1,796	1,35	8145	1	1,55	0,31	0,7	62,86	0,4
3	5,0	9,5	2,99	29,9	0,598	0,75	8145	1	0,75	0,15	0,8	23,9	1,91
4	22	9,5	13,7	131,7	2,63	3,45	8145	1	3,45	0,69	0,9	118,53	10,7
5	14	6,5	3,92	39,2	0,784	1,58	1785	4,563	7,21	1,44	0,95	37,24	3,54
6	12	4,0	1,27	12,7	0,254	0,40	256	177,26	9,54	1,9	0,6	7,62	0,46

Примечание: ;

При расчете ротора на n критическое учитывать массу дисков.

Выбор подшипников

Тип и серию подшипников выбирают в зависимости от диаметра вала и частоты его вращения. Затем определяют коэффициент работоспособности С:

,

где n – частота вращения вала, об/мин; τ –  расчетная долговечность, ч; 

  ρ – приведенная условная нагрузка на подшипник, кг; принимается из расчета ротора на критическое число оборотов по одной из реакций на опоры. 

τ = 8000+10000 часов.

Для диаметра вала Ø = 35 мм выбраны подшипники роликовые, конические, однорядные средней серии № 27307.