В данном расчете определяется прочность замка лопатки первой ступени КНД проектируемого двигателя. Крепление лопатки трапециевидное типа “ласточкин хвост”. Расчет проводим по методике, изложенной в [5],
Силы, учитываемые при расчете замка лопатки.
На лопатку действуют центробежная сила , окружная составляющая газовой силы , осевая составляющая газовой силы . Сила вызывает растяжение, силы и - изгиб ножки лопатки. Кроме того, ножка лопатки испытывает напряжения кручения – от центробежных и газовых сил.
Величины напряжений в замке лопатки зависят от величин действующих сил, от конструкции замка и от того, как посажена ножка лопатки в паз диска.
Расчет замка лопатки ведем на центробежную силу , составляющими от газовых сил пренебрегаем.
Также учитываем центробежные силы, возникающие при вращении массы самого замка .
Целью расчета является определение напряжения смятия на площадках контакта лопатки с диском от центробежных сил лопатки.
Расчетная схема представлена на рисунке 4.1.
Расчет на прочность.
Центробежная сила лопатки включает две составляющие: центробежную силу пера лопатки и центробежную силу хвостовика лопатки
,
где ,
- напряжение в корневом сечении пера лопатки от растяжения центробежными силами на расчетном режиме, значение берем из расчета лопатки =107,58 Мпа;
- площадь корневого сечения лопатки 0.162*10-3 м;
,
где h1,h2,d,b – геометрические размеры замка лопатки (см. рис. 4.1).
Из условия равновесия сил, действующих в замке лопатки в радиальном направлении сила реакции стенок паза равна:
.
Рис.4.1 К расчету замка на прочность.
Напряжение смятия:
,
где - площадь боковой грани паза, на которой действует сила :
,
- угол наклона боковой грани паза к поверхности перпендикулярной оси лопатки, принимаем 75°.
определим по формуле:
Подставляя исходные данные, получаем:
Сила действующая на перемычку диска в сечении 1 – 1 определяем по формуле:
где b = 10о – угол между осями лопаток;
– центробежная сила одного замкового выступа диска.
Напряжение растяжения в сечении 1 – 1 диска рассчитываем по формуле [5 , стр. 210]:
где b1-1 и а1 длина и ширина площадки в сечении 1 – 1 соответственно (см. рис. 4.1.).