Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Января 2013 в 15:04, курсовая работа
В данной работе необходимо рассчитать на прочность рабочую лопатку, хвостовик и межпазовый выступ диска первой ступени осевой турбины.
Данный расчёт делится на три этапа:
1. Расчёт на прочность пера лопатки.
2. Расчёт на прочность хвостовика.
3. Расчёт на прочность межпазового выступа.
Введение 3
1.Расчет пера лопатки 4
2.Расчет хвостовика лопатки 13
3.Расчёт межпазового выступа диска 18
Заключение 20
Приложение 21
Список литературы 22
24. Суммируем по каждому сечению для точек А, С, В напряжения от изгиба с напряжениями от центробежных сил и заносим полученные результаты в табл. 14.
номер сеч. и хар-ные точки |
σи |
σр |
∑ σ | |
4 |
А |
6,4164 |
24,8908 |
31,3073 |
В |
-6,2120 |
24,8908 |
18,6789 | |
С |
4,3300 |
24,8908 |
29,2209 | |
3 |
А |
12,1688 |
43,6383 |
55,8071 |
В |
-10,1400 |
43,6383 |
33,4983 | |
С |
6,9039 |
43,6383 |
50,5422 | |
2 |
А |
13,8372 |
59,8429 |
73,6801 |
В |
-10,3287 |
59,8429 |
49,5142 | |
С |
6,2608 |
59,8429 |
66,1036 | |
1 |
А |
12,5131 |
74,5631 |
87,0762 |
В |
-8,40841 |
74,5631 |
66,1547 | |
С |
4,0213 |
74,5631 |
78,5844 | |
0 |
А |
9,0839 |
88,2222 |
97,3061 |
В |
-5,3178 |
88,2222 |
82,9044 | |
С |
1,2426 |
88,2222 |
89,4648 |
25. Согласно табл. 14 и Прил. 1 наибольшее напряжение возникает в точке А корневого сечения лопатки, для которой så max=97,3 МПа. Определяем запас прочности:
Кs=sв/100/sSmax=320/97,3=3,29.
Полученный запас прочности выше минимально допустимого запаса прочности, следовательно, материал лопатки ЖС6К выбран правильно.
2. РАСЧЕТ ХВОСТОВИКА ЛОПАТКИ
Исходные данные:
температура хвостовика – Тхв=1179 К,
температура диска — 1079К;
материал хвостовика и диска –сплав ЖС6К б(r=8250 кг/м3),
число пар зубьев – i =2,
шаг зубьев – t =0,0033 м,
высота зуба – h =0,0026 м,
высота хвостовика соответствующая 1-му зубу – H =0,0041 м,
ширина обода – SД =0,00235 м,
ширина перемычек – a1 =0,00575 м, a2 =0,00325 м, a3 = 0,0086 м, a4 =0,006 м,
число лопаток – z =73,
радиус закрепления зуба – r =0,00075 м,
радиус корневого сечения пера лопатки – R0 =0,189 м,
радиус концевого сечения пера лопатки – R5 =0,230 м,
радиус впадины зубьев – Rоб =0,187 м,
длина пера лопатки – l =0,041 м,
зазор между хвостовиком и диском – e =0,00015 м,
площадь корневого сечения пера – F0 =0,0000957 м2,
площадь концевого сечения пера – F5 =0,00002268 м2,
угол клина хвостовика – a =36 0,
угол расположения рабочей поверхности – b =20 0,
угол установки хвостовика в диск – g =10 0,
частота вращения – n =13549 мин –1(w=1418,85 1/с).
1.Расчет на растяжение по перемычке а1 хвостовика (месту защемления лопатки в диске).
1.1.Определяем центробежную силу от массы пера лопатки:
где q = 0,6– показатель, характеризующий изменение площади сечений по длине пера.
1.2.Находим растягивающие напряжение по перемычке а1 хвостовика:
МПа.
2.Расчет на растяжение по перемычке а2 хвостовика (между зубьями 1 и 2).
2.1.Определяем объем части хвостовика, соответствующий верхнему зубу 1:
где м,
м,
м,
м.
2.2.Определяем инерционную силу от верхнего зуба 1 хвостовика:
кН.
2.3.Находим напряжение от растяжения sр2 по перемычке а2 хвостовика:
МПа.
3.Расчет на растяжение по перемычке а3 диска.
3.1.Определяем радиальные
напряжения на кольцевой
МПа.
3.2.Находим объем обода диска, в котором размещены хвостовики лопаток:
м3,
где м.
3.3.Определяем радиальные
напряжения на кольцевой
МПа.
3.4.Вычисляем суммарные
напряжения на кольцевой
МПа.
3.5.Определяем напряжение при растяжении по перемычке а3:
МПа.
4.Расчет на растяжение по перемычке а4 диска.
4.1.Определяем объем части хвостовика, соответствующей нижнему зубу 2 хвостовика:
4.2.Находим инерционную силу от нижней части 2 хвостовика:
кН
4.3.Определяем объем верхней части выступа диска 3:
4.4.Находим инерционную силу от верхней части 3 выступа диска:
кН.
4.5.Определяем усилие, приходящееся на один зуб хвостовика:
кН.
4.6.Вычисляем суммарное растягивающее усилие, приходящиеся на сечение диска по перемычке а4:
кН.
4.7.Находим напряжение от растяжения по перемычке а4 выступа диска:
МПа.
Из четырех полученных значений растягивающих напряжений наибольшим оказалось МПа, действующее по перемычке а4.
Запас прочности здесь: .
5. Расчет на смятие по площадкам контакта зубьев.
5.1.Определяем длину линии контакта на соприкасающихся площадках зубьев:
м.
5.2.Находим напряжение от
МПа.
5.3.Определяем запас
.
6. Расчет зубьев хвостовика на срез.
6.1.Определяем угол Y:
где м2, м2.
6.2.Определяем высоту зуба S у начала контактной площадки:
м.
6.3.Находим касательные напряжения, возникающие при срезании зуба:
МПа.
6.4.Определяем запас
.
7. Расчет зубьев хвостовика на изгиб.
7.1.Определяем высоту зуба у места заделки:
м.
7.2.Находим напряжение, возникающее при изгибе зуба как консоли:
МПа.
7.3.Определяем запас
.
3.РАСЧЁТ МЕЖПАЗОВОГО ВЫСТУПА диска
Исходные данные:
1. Расчёт на кручение межпазового выступа диска
1.1. Смещение линий действия нормальных сил:
= 2·Rцв·sinφ·sinγ = 2·0,188·sin12·sin10о = 0,0136 м;
где: радиус центра масс выступа – Rцв= (Rо-Hхв)/2=0,188 м
центральный угол между лопатками – γ=10o;
угол клина хвостовика - φ=12o
1.2. Нормальное усилие,
возникающие на рабочей
Nр = Pjл/2cosα =6997,84/2cos72o =11322,75 Н.
где: Pjл - центробежную силу от массы пера лопатки
угол при основании хвостовика(снимаем с чертежа) – α=72 o
1.2. Крутящий момент, вызывающий напряжение в выступе диска:
Mкр = Nр· · sin(α – φ) = 11322,75 ·0,0136·sin(72о-12о) = 133,43 Н·м.
1.3. Напряжение при кручении межпазового выступа:
τКР =
где: ширина обода диска- S=0,0235 м
высота хвостовика – H=0,0011 м
1.4. Запас прочности при кручении:
nτкр = = = 1,75.
2. Расчёт на растяжение межпазового выступа диска
2.1. Толщина межпазового выступа диска:
k = е + = м.
2.2. Объём межпазового выступа диска:
Vв = ·H·S = ·0,0011·0,0235 = 1,67·10-8 м3.
где: толщина перемычки межпазового выступа диска(а4) – е=0,006
2.3. Радиус центра масс выступа:
Rцв = R0б -H/2 = 0,189+0,0011/2 = 0,1885 м.
2.4. Инерционная сила от массы выступа диска:
Pjв = ρ·Vв·Rцв·ω2 =8250·1,67·10-8·0,1885·(1418,
2.5. Суммарное растягивающее усилие, воздействующее на перемычку:
РРΣ = Pjв + 2·NP·sin(ψ/2 + φ2) = 52,23 + 2·11,322·sin(36о/2 + (12о)2) = 7050Н.
2.6. Напряжение от суммарных растягивающих усилий:
σР/ = = = 400 Па.
2.7. Запас прочности на растяжение:
nσР = = = 1,5.
3. Расчёт на изгиб межпазового выступа диска
3.1. Момент сопротивления изгибу сечения выступа диска по перемычке е:
We = = = 1,41·10-8 м3.
3.2. Нормальные напряжения при изгибе лопатки моментом МΣX:
σР// = = = -21,56 Па.
3.3. Суммарное нормальное напряжение:
σΣР = σР/ + σР// = 400 – 21,56 = 378,44 Па.
3.4. Запас прочности при изгибе:
nσи = = = 1,59.
В расчете я определила наиболее нагруженные точки пера лопатки, хвостовика и межпазового выступа диска, они равны к = 3,29 – запас прочности пера лопатки, к=1,25 – запас прочности при смятии хвостовика лопатки, к= 1,13 запас прочности при растяжении хвостовика лопатки, к =1,3 – запас прочности при срезе хвостовика лопатки, к = 1,17 – запас прочности при изгибе хвостовика лопатки, к =1,75 – запас прочности при кручении межпазового выступа диски, к= 1,5 запас прочности при растяжении межпазового выступа диска, к = 1,59 – запас прочности при изгибе межпазового выступа диска. Наибольшую нагрузку испытывает перо лопатки на растяжение: запас прочности к=3,29. Выбранный материал ЖС6-К соответствует условию прочности во всех опасных сечениях.
Итогом данной курсовой работы стал проектный чертеж пера рабочей лопатки первой ступени турбины с хвостовиком елочного типа, соответствующий расчетной части.
Приложение 1
Список литературы
1. Динамика и прочность турбомашин: Методическое пособие к выполнению курсовой работы «Расчет на прочность рабочей лопатки турбомашины»/ Я.С. Салтыков, Д.А. Анкушин. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. 44 с.
Информация о работе Расчет на прочность лопатки газовой турбины