Статическая прочность рабочих лопаток и дисков компрессоров и турбин ГТД. Кузменко М.Л - 61 стр.

                                                                                      61

                                                              Приложение 3
      Задание: определить напряжения в диске с центральным отверстием пер-
вой ступени турбины. Спроектировать диск с минимально возможной массой,
удовлетворяющий во всех сечениях нормам прочности.
      Частота вращения ротора n = 14500 об/мин, нагрузка на внешнем конту-
ре диска σ r л = 152 МПа, конструкционный материал – никельхромовый сплав
ХН70ВМЮТ с плотностью ρ = 8200 кг/м3 и коэффициентом Пуассона µ = 0,3.
Температура рабочей лопатки в корневом сечении составляет 730 °С.
      Учитывая особенности охлаждения замковой части рабочей лопатки,
принимаем ∆t = 100 °С. Тогда температура на наружном радиусе диска соста-
вит 630 °С.
      Принимая перепад температур на диске равным 130 °С (температура на
радиусе центрального отверстия t 0 = 500 °С), получим формулу для расчета
температуры на любом текущем радиусе r :
                                          2                         2
                                       ⎛ r −r ⎞            ⎛ r − 0,055 ⎞
               ti = t 0 + (t k − t 0 )⎜⎜ i 0 ⎟⎟ = 500 + 130⎜           ⎟ .
                                         r −
                                       ⎝ k 0⎠r             ⎝   0,127   ⎠
      Разобьем профиль диска на 15 расчетных сечений, учитывая приведенные
в п. 2.3 ограничения на изменение радиусов и толщин. Используя физико-
механические свойства сплава ХН70ВМЮТ, приведенные в табл. П4.3, опреде-
лим для каждого расчетного сечения диска значения модуля упругости, коэф-
фициента линейного термического расширения и предела длительной прочно-
сти в зависимости от температуры материала (табл. П3.1).
                                                                           Таблица П3.1
  Номер        rn , м       bn , м      t n ,°C      En ,         α n ·10-6,    σ дл ,
  сечения                                            MПа          1/ °С         МПа
    1          0,055       0,096         500        177000        14,80         880
    2          0,063       0,096         500        177000        14,80         880
    3          0,072       0,096         502        177000        14,95         875
    4          0,081       0,096         505        176500        15,05         868
    5          0,096       0,072         514        175800        15,18         854
    6          0,104       0,058         519        175500        15,27         841
    7          0,110       0,048         524        175000        15,32         827
    8          0,115       0,040         529        174600        15,36         812
    9          0,124       0,032         538        174000        15,45         788
    10         0,137       0,026         554        173000        15,58         756
    11         0,154       0,022         579        171300        15,74         718
    12         0,172       0,020         610        169300        15,91         682
    13         0,174       0,022         614        169000        15,93         673
    14         0,176       0,025         618        168700        15,95         664
    15         0,182       0,025         630        168000        16,00         640