Цель расчета

Цель расчета на прочность лопатки РК первой ступени компрессора высокого давления - определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по длине пера лопатки.

В качестве расчетного режима выбираем режим максимальной частоты вращения ротора и максимального расхода воздуха через двигатель. Этим условиям соответствует взлетный режим работы двигателя, то есть с частотой вращения 20150 об/мин.

Исходные данные

1. Материал лопатки: ВТ-3-1

2. Длина лопатки L=0,057 м;

3. Радиус корневого сечения R_к =0,1325 м;

4. Радиус периферийного сечения R_п=0,1895 м;

5. Объем бандажной полки =0 м;

6. Хорда профиля сечения пера b:

- в корневом сечении b_k=0,0201 м;

- в среднем сечении b_cp=0,0201 м;

- в периферийном сечении b_п=0,0201 м;

7. Максимальная толщина профиля в сечениях:

- в корневом сечении =0,001306 м;

- в среднем сечении =0,001106 м;

- в периферийном сечении =0,000904 м;

8. Максимальная стрела прогиба средних линий профиля h в сечениях:

- в корневом сечении =0,001471 м;

- в среднем сечении =0,000936 м;

- в периферийном сечении =0,000480 м;

9. Угол установки профиля в сечениях:

- в корневом сечении =1,026 рад;

- в среднем сечении =0,842 рад;

- в периферийном сечении =0,520 рад;

10. Интенсивность газовых сил в окружном направлении на среднем радиусе

где ,плотность газа перед и за лопаткой;

11. Интенсивность газовых сил в осевом направлении:

12. Частота вращения рабочего колеса =20150 об/мин;

13. Плотность материала лопатки =4500 кг/м;

14. Предел длительной прочности =950 МПа;

Согласно нормам прочности минимальный запас по статической прочности профильной части рабочей лопатки компрессора должен быть не менее 1,5.

Машинный счёт

Расчет проводим по методике [2]. Вычисления выполняем с помощью программы Statlop.exe.

Результаты расчета приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты расчета на прочность рабочей лопатки на ЭВМ

На рисунках 2.2, 2.3 и 2,4 представлены графики изменения напряжений и запасов прочности по высоте пера лопатки в точках А, В, С соответственно.

Рисунок 2.2 - Изменение напряжений изгиба и растяжения по высоте пера лопатки

Рисунок 2.3 - Изменение суммарных напряжений по высоте пера лопатки

Рисунок 2.3 - Изменение запасов прочности по высоте пера лопатки

Произведен расчет на статическую прочность пера рабочей лопатки первой ступени компрессора высокого давления. В качестве материала был использован титановый сплав ВТ-3-1. Полученные значения запаса прочности во всех сечениях удовлетворяют нормам прочности . Сделаны выносы центров масс, которые уменьшают напряжения сжатия и повышают коэффициент запаса на носе и хвостике лопатки. Дальнейший вынос приводит к прогибу, чтобы такого избежать нужно 3-х мерное профилирование.