1. Расчёт лопатки второй ступени давления

1.1 Расчет т-образного хвостовика

На рисунке 1 показаны все заданные параметры хвостовика:

Материал лопатки– сталь 20х13,

В_к = 0,0225 м,

R_к = 0,541 м,

h_т =0,00261 м,

h₁ = 0,00676 м,

h₂ = 0,00337 м,

D = 0,015 м,

d = 0,009 м,

В = 0,0094 м,

b = 0,0081 м,

z = 217.

Рисунок 1- Т-образный хвостовик

Центробежная сила пера лопатки :

Центробежная сила, создаваемая частью хвостовика, на котором расположен корневой профиль:

Центробежная сила шейки хвостовика:

Центробежная сила нижней части хвостовика:

Суммарная ЦБС лопатки:

Значение силы

Расчет лопатки.

Сечений I – I.

Продольная сила в сечении I – I:

Шаг в сечении I – I и его площадь:

Напряжение растяжения:

_р  _р = 200 МПа – удовлетворяет требованию.

Сечений IV– IV.

Напряжение среза:

где - ЦБС участков хвостовикаACC₁А_1, приходящаяся на 1 лопатку.

Шаг в сечении IV– IV и его площадь:

Напряжение среза:

Рассчитаем на смятие поверхность, на которую действует сила Р₀:

Площадь смятия

Напряжение смятия

Расчет обода диска.

Сечение II-II

Рассчитываем на растяжение и изгиб.

Центробежная сила части обода, расположенного выше сечения II-II, приходящаяся на одну лопатку:

где коэффициент учитывает кольцевую замкнутость обода.

Продольная сила в сечении II-II, приходящаяся на одну лопатку:

С_II = С_об + Р_о =381,35 + 1426,19 = 1807,55 Н.

Площадь II-II, на одну лопатку:

=.

Напряжение растяжения:

σ_р = С_II / F_II = 1807,55/0,0001239 = 14,589 МПа.

Каждая из сил Р, изгибающих обод, представляет собой следующую

сумму (приходящуюся на одну лопатку):

,

где С′_об – центробежная сила части обода диска, расположенная левее сечения;

С′_об = ρω²2π(R_к –h_т –h₁/2)²·h₁·(B – b) =

= 7750·314²·2·3,14·(0,541 -0,00261-0,00676 / 2)² ·0,00676·(0,0094-0,0081) =

= 12076,88 Н,

Р =1426,19+(2/3)·12076,88/217 =1463,29 Н.

Изгибающие напряжения в сечении:

М^II = Р·а = 1463,29 · 0,0047 = 6,877 Н·м,

где а = 0,5b + 0,5(B – b) = 0,5·0,0081+0,5(0,0094-0,0081) = 0,0047 м.

Момент сопротивления сечения в расчёте на одну лопатку:

Суммарное напряжение в сечении:

σ = σ_р + σ_из = 14,589 + 41,12 = 55,71 МПа.

Сечение III-III

Рассчитываем на срез.

Допускаемые напряжения :

где К_t=2 – коэффициент запаса.

Сравнив полученные значения напряжений в лопатках и диске с допустимыми, можно сделать вывод, что и лопатки, и диск удовлетворяют требованиям прочности.

1.2 Расчет бандажа и шипов лопатки

Для дополнительного учета бандажа рассчитаем его на изгиб, а так же шип, крепящий бандаж к лопатке.

Исходные данные:

Число лопаток в пакете z_л=15,

высота лопатки l=0,019 м, шаг t_б=0,016 м, радиус r_б=0,5605 м.

Материал - сталь 20Х13, у которой  = 7750 кг/м³;

h=0,002 м; а=0,024 м;

b=0,005 м; с=0,009; у=0,008; n=3000 об/мин.

Рисунок 2 – Фрагмент бандажа

Коэффициент ЦБС

Н/м.

ЦБС шага бандажа

.

Коэффициент разгрузки

.

Сечение А-А

.

Изгибающие напряжения

.

Сечение Б-Б

ЦБС шага бандажа до сечения Б-Б

.

Момент сопротивления

.

Изгибающие напряжения

.

Шипы

Площадь сечения

Растягивающие напряжения

Проверим шип на срез

Х=2 мм