3. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ДИСКОВ ГТД
3.1. Постановка задачи.
Расчет должен включать в себя:
1. Профилирование диска.
2. Поверочный расчет на прочность вращающегося неравномерно нагретого диска с закрепленными на нем рабочими лопатками, в результате которого в расчетных сечениях диска определяются:
- радиальные и окружные напряжения σr и σθ;
- эквивалентные напряжения σэ;
- запас прочности К.
3. Построение графиков изменения по радиусу диска радиальных и окружных напряжений, температуры диска, предельных напряжений и коэффициента запаса прочности.
3.2. Исходные данные и принимаемые допущения.
Исходные данные для расчета диска берутся из газодинамического расчета двигателя и расчета на прочность рабочей лопатки, устанавливаемой на рассматриваемом диске.
Такими данными являются:
Рц.л = 183,333 кН - центробежная сила массы лопатки;
z = 44 - число лопаток в ободе диска;
rк = 0,407 м - наружный радиус диска без замковой части;
ω = 447,447 рад/с - частота вращения ротора двигателя;
b = 0,11 — хорда лопатки в корневом сечении;
ρл = 8200 кг/м3 ρд = 7800 кг/м3 - массовая плотность материала лопатки и диска;
γ = 75о - конструктивный угол установки лопатки в корневом сечении;
tл к = 309 К - температура рабочей лопатки в корневом сечении;
Для облегчения вывода основных уравнений упругого неравномерно нагретого диска принимается ряд допущений, которые не оказывают заметного влияния на точность расчета.
К таким допущениям относятся:
- симметричность диска относительно средней плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора;
- пренебрежение напряжениями, направленными параллельно оси вращения диска, которые возникают за счет различного давления газа до и после диска;
- температура изменяется только по радиусу и не меняется по толщине диска;
- напряжения от вибраций не учитываются, так как определение их составляет специальную задачу.
Указанные допущения позволяют рассматривать напряженное состояние диска как плоское.