АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ РАБОЧЕЙ ЛОПАТКИ СТУПЕНИ ТУРБИНЫ ГТД

2.1.Исходные данные.

, м	, м	, м	, м	zса	zф	nмг об/мин	nвзл об/мин
0,120	0,046	0,010	0,005

Модуль упругости сплава ЖС – 6К

Плотность сплава ЖС - 6К

2.2.Основные теоретические положения и расчетные зависимости. Расчет динамической прочности рабочей лопатки

Для анализа динамической прочности рабочей лопатки необходимо построить частотную диаграмму, на которую нанесены графики и изменения частот собственных колебаний рабочей лопатки и частот изменения возмущающих сил в зависимости от частоты вращения ротора.

Цель анализа заключается в проверке наличия опасных резонансных режимов работы исследуемой детали в рабочем диапазоне частот вращения ротора и в резервных зонах вблизи частот малого газа и взлетного режима.

Сначала вычислим коэффициент, учитывающий степень изменения площади сечения рабочей лопатки по её высоте:

Для расчета момента инерции корневого сечения рабочей лопатки в направлении минимальной жесткости используется эмпирическая зависимость:

,

, , - геометрические размеры сечения рабочей лопатки.

Частота собственных колебаний по первой изгибной форме определяется зависимостью:

=R₂-R₁ – длина рабочей лопатки, м

E – модуль упругости материала рабочей лопатки,

– плотность материала рабочей лопатки,

Остальные более сложные формы колебаний характеризуются частотами, которые приближенно описываются формулами:

При построении частотной диаграммы принимается допущение о том, что частота собственных колебаний не зависит от частоты вращения ротора. При расчете частот изменение возмущающих сил во внимание следует принимать наиболее существенные газодинамические неоднородности, создаваемые лопатками первой ступени турбины и форсунками камеры сгорания:

- частота возмущающей силы, вызванная наличием сопловых аппаратов, Гц

-частота возмущающей силы, вызванная наличием форсунок, Гц

Z_са, Z_ф – число лопаток соплового аппарата первой ступени турбины и число форсунок в камере сгорания;

n - частота вращения ротора, об/мин.

Если в рабочем диапазоне частот вращения ротора окажутся резонансные точки, то делается вывод о том, что рабочая лопатка не удовлетворяет требованиям динамической прочности.

2.3.Заключение к разделу «Анализ динамической прочности рабочей лопатки ступени турбины ГТД»

Вывод: так как в ходе графических расчетов было установлено, что ни одна из резонансных точек не находится в границах рабочего диапазона, то мы можем сделать вывод о том, что рабочая лопатка полностью удовлетворяет требованиям динамической прочности.