Проект конструкции узла компрессора двигателя газотурбинной установки 16 МВт, Gв=52,0 кг/с
ВВЕДЕНИЕ
Для обеспечения конкурентоспособности новый двигатель должен соответствовать современным требованиям: низкий удельный расход топлива, надежность конструкции, обеспечение требуемого уровня шума согласно нормам ИКАО, обеспечение требуемого уровня эмиссии вредных веществ (NOx, COx) [2], снижение стоимости жизненного цикла двигателя, удобство технического обслуживания, низкая масса. Обеспечение указанных требований связано с решением сложных технических и технологических вопросов, определяющих конструкцию узлов двигателя. В связи с этим проектирование двигателя в последнее время выполняется в кооперации с несколькими предприятиями. Каждое предприятие выполняет свою работу, это позволяет объединить опыт и сократить проектирование двигателя. Создание нового современного двигателя является ключевой задачей в отечественном двигателестроении. Это связано с тем, что ранее разработанные двигатели уже устарели, а их модернизация не позволяет обеспечить выход на новый технический уровень.
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ 5
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И
ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ, ИНДЕКСОВ 6
ВВЕДЕНИЕ 8
1. Конструкторская часть 10
1.1. Разработка конструктивной схемы компрессора 10
1.1.1. Выбор и обоснование формы проточной части 10
1.1.2. Анализ вариантов конструктивных схем существующих узлов и выбор схемного решения 12
1.1.3. Выбор количества, расположения и типа опор ротора 14
1.1.4. Выбор и обоснование конструктивной схемы 17
1.2. Разработка силовой схемы компрессора 17
1.2.1. Основные силовые факторы и усилия, действующие на
элементы узла 17
1.2.2. Выбор силовой схемы 18
1.3. Разработка конструкции ротора компрессора 18
1.3.1. Выбор и обоснование способа соединения дисков с валом 18
1.3.2. Выбор и обоснование способа крепления рабочих лопаток
с дисками 20
1.3.3. Выбор профиля дисков 21
1.4. Проработка конструкции статора компрессора 21
1.4.1. Проработка конструкции корпуса 22
1.4.2. Проработка конструкции направляющих аппаратов 24
1.5. Разработка системы уплотнения газовоздушного тракта 26
1.6. Разработка системы уплотнения масляных полостей 27
1.7. Разработка системы перепуска и отборов воздуха 28
2. Расчет на прочность рабочей лопатки 29
2.1. Методика расчета рабочей лопатки на статическую прочность 29
2.1.1. Определение напряжений растяжения от центробежных сил 30
2.1.2. Изгибающие моменты от газодинамических сил 31
2.1.3. Напряжения изгиба от газодинамических сил 33
2.1.4. Изгибающие моменты и напряжения изгиба от центробежных сил 33
2.1.5. Суммарные напряжения от растяжения и изгиба 35
2.2. Расчет газодинамических сил, действующих на лопатку 36
2.3. Определение геометрических параметров лопатки 37
2.4. Определение расчетного режима по частоте вращения 40
2.5. Определение рабочей температуры лопатки 40
2.6. Выбор материала и его характеристики 41
2.7. Расчет напряжений в лопатке 41
2.8. Оценка работоспособности лопатки по условиям прочности 43
ВЫВОДЫ 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПЕЦИФИКАЦИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ, СХЕМ 47
ПРИЛОЖЕНИЯ 48
Приложение А. Профиль рабочей лопатки 48
Приложение Б. Конструктивная схема компрессора 49
Приложение В. Силовые схемы компрессора 50
Приложение Г. Профиль рабочей лопатки 3- ей ступени компрессора 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Курсовая работа « Компрессора двигателя газотурбинной установки 16 МВт» по дисциплине «Расчет и проектирование лопаточных машин».
Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок; М.А. Нихамкин, Л.В. Воронов; Пермь, 2005 г; 141с.
Авиационные газотурбинные двигатели; Г.С. Скубачевский; «Машиностроение»; М; 1981 г; 550 с.
Зрелов В.А. Отечественные ГТД. Основные параметры и конструктивные схемы. Учебное пособие. 210с.
Конструкция основных узлов двигателя ПС-90А; М.М. Зальцман, М.А. Нихамкин; Пермь, 1997 г; 92с.
Статическая прочность элементов конструкции ГТД; М.М. Зальцман, М.А. Нихамкин; Пермь, 1998 г; 74с.
Теория и расчет авиационных лопаточных машин; К.В. Холщевников, О.Н. Емин, В.Т. Митрохин; М; «Машиностроение»; 1986 г; 432 с.
А.И. Созонов. Конструкция и основы эксплуатации газотурбинных установок. Конспект лекций / 78с.
Осевые газодинамические силы, действующие на лопатки компрессора;
Инерционные силы, действующие на лопатки, диск и вал ротора компрессора;
Осевое усилие, действующее со стороны турбины;
Реакции в опорах;
Гироскопический момент;
Крутящий момент от ротора турбины;
Окружные газодинамические силы, действующие на лопатки.
Усилия, действующие на элементы статора [6]:
Осевые газодинамические силы
Силы давления
Крутящие моменты, действующие на направляющие лопатки
Выбор силовой схемыДля компрессора приняли двух опорную схему.
Передняя опора расположена перед дисками компрессора и находится в корпусе входного направляющего аппарата. Задняя опора за дисками компрессора. В силовой схеме ротора усилия от газодинамических и центробежных сил передаются от лопаток на диски, далее через шлицевое соединение от дисков на вар ротора, и от вала ротора в подшипники.