Статическая прочность рабочих лопаток и дисков компрессоров и турбин ГТД. Кузменко М.Л - 26 стр.

26


       2. СТАТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ДИСКОВ КОМПРЕССОРОВ
                         И ТУРБИН ГТД
      Диски компрессоров и турбин – это наиболее ответственные элементы
конструкции газотурбинных двигателей. От совершенства конструкции дисков
в большой степени зависят масса двигателя и его надежность.
      Основными источниками напряжений в диске являются центробежные
силы собственной массы диска и массы рабочих лопаток, неравномерный на-
грев диска, разность давлений, действующих на боковые поверхности диска,
крутящий момент, передаваемый диском на вал, гироскопический момент, дей-
ствующий на ротор двигателя, вибрационные нагрузки.
      Центробежные силы вызывают в диске растягивающие напряжения, не-
равномерный нагрев – термические напряжения растяжения и сжатия. Напря-
жения кручения являются результатом передачи диском крутящего момента;
обычно они невелики и в расчетах ими можно пренебречь.
      Напряжения изгиба возникают от разности температур по толщине диска,
от разности давлений на боковые стороны, от вибраций лопаток и самого диска,
от гироскопического момента и при эволюциях летательного аппарата (в этом
случае напряжения изгиба в диске возникают от деформации вала). Напряже-
ния изгиба зависят от толщины диска и могут достигать значительной величи-
ны лишь в тонких дисках. В дисках, связанных в барабанно-дисковую конст-
рукцию, эти напряжения также невелики из-за повышенной жесткости каждого
диска и ротора в целом, обусловленной наличием жесткой барабанной части.
Изгибные напряжения, возникающие в результате вибрации, уменьшают устра-
нением в рабочем диапазоне частот вращения ротора опасных резонансных ре-
жимов.

       2.1. Расчетные для оценки статической прочности диска режимы
                              работы двигателя
      Расчетный режим при расчете диска на прочность должен выбираться с
учетом условий его нагружения. В качестве расчетных режимов используются:
      – режим максимальной частоты вращения ротра (основной расчетный
режим), который характеризуется максимальными напряжениями от центро-
бежных сил массы диска и лопаток;
      – запуск двигателя и выход его на расчетный режим работы или внезап-
ное выключение двигателя без его предварительного охлаждения; при этом
максимальных значений достигают градиенты температур и температурные на-
пряжения (например, при запуске периферийная часть диска быстро прогрева-
ется, а ступица продолжает оставаться холодной, наличие большого темпера-