НАПРЯЖЕНИЯ в лопатках центробежных компрессоро

Патент США, № 4125646, 1978 г. Части компрессоров реактивных и газовых турбин, например диски, лопатки, воздухозаборные устройства, подвергаются коррозии вследствие воздействия солевой атмосферы и абразивного вещества, например коралловой пыли. Кроме того, диски и лопатки компрессоров испытывают значительные механические напряжения от центробежных сил, термических нагрузок, вибраций и других источников напряжений. Коррозия может ускорять катастрофическое разрушение деталей, так как питтинги и другие коррозионные дефекты могут действовать как концентраторы напряжений. [c.194]

Лопатки газовых турбин работают в тяжелых условиях и испытывают высокие переменные напряжения растяжения и меньше напряжения изгиба, вызывающие усталость материала. Температура иагрева лопаток без воздушного охлаждения 750—880° С На лопатки и диски компрессора и турбины действуют большие центробежные силы. Например, центробежная сила лопатки турбины достигает 80—250 кН, центробежная снла лопатки сверхзвукового компрессора 80—100 кН [c.19]

Лопатки компрессоров. На лопатки как осевых, так и центробежных компрессоров обычно действуют значительные вибрационные нагрузки. В связи с этим основными требованиями являются высокая усталостная прочность материала и его способность к демпфированию колебаний. Поскольку в компрессорах конструкционное демпфирование играет сравнительно меньшую роль по сравнению с аэродинамическим, а иногда и демпфированием в материале, то выбор материала лопаток и режима его термообработки проводят с учетом требования получения декремента затухания максимально возможного значения. Следует иметь в виду, что логарифмический декремент затухания колебаний у широко применяемых для лопаток хромистых сталей с повышением температуры, уровня вибрационных и растягивающих напряжений увеличивается. Тем не менее вибрационные напряжения в рабочих лопатках иногда достигают 200 МПа. Так, повреждения от ударов посторонним предметом или коррозионные повреждения (коррозионное растрескивание) являются концентраторами, резко снижающими усталостную прочность лопаток. Поэтому используются все меры, позволяющие повысить предел усталости, в частности соответствующая обработка поверхности. Требования коррозионной стойкости материала и его сопротивления коррозионной усталости являются особенно важными для компрессоров газовых турбин, работающих в морских условиях. Материал компрессорных лопаток, работающих на загрязненном воздухе, должен противостоять эрозии. В противном случае сопротивление эрозии должно обеспечиваться применением специальных покрытий. Под действием центробежных сил в лопатках возникают растягивающие напряжения, поэтому материал должен также обладать определенным уровнем прочностных свойств при рабочих температурах. Особенно существенным становится это требование для высокооборотных компрессоров. В компрессорах с большими степенями сжатия температура лопаток может достигать уровня, при котором необходимо учитывать изменение характеристик материала во времени, в частности сопротивление ползучести. [c.40]

Чтобы оценить перспективу применения этих результатов, необходимо сделать несколько замечаний об элементах конструкций. Фактически не существует элементов, подверженных строго одноосному напряженному состоянию. Рассмотрим, например, лопатку компрессора газовой турбины. Хотя турбина преимущественно подвержена действию центробежных сил, лонатка испытывает также изгиб и кручение и должна быть усилена у основания, где возникают контактные напряжения. Соображения лучшей работы лопатки требуют усложнения ее конфигурации меняется площадь поперечного сечения и его форма вдоль длины лопатки, профиль закручивается и лопатка должна плавно переходить в замок. [c.392]

Перо лопатки осевых турбин и компрессоров должно быть рассчитано на растяжение центробежной силой и на изгиб силами давления газа (пара). Если центры тяжести всех сечений лопатки не лежат на прямой, проходящей через ось вращения, то необходимо определить возникающие в этом случае напряжения изгиба от центробежных сил. Напряжениями кручения, которые могут возникнуть в лопатке, обычно пренебрегают. Перо лопатки радиальных паровых турбин должно быть рассчитано на изгиб под совместным действием центробежной силы и давления пара. [c.46]

Например, благодаря высокой коррозионной стойкости титан будет применяться в химической и пищевой промышленности, а также в судостроении в энергомашиностроении применение прочных и легких титановых сплавов снизит напряжение, развивающееся от центробежных сил в лопатках компрессоров и последних ступеней паровых турбин. [c.445]

Конструкция. Рабочие лопатки и диски в газовых турбинах и осевых компрессорах соединяются между собой посредством замков. Замок лопатки является весьма напряженным местом двигателя. Как в турбинах, так и в компрессорах, от веса замка лопатки зависит величина центробежной силы им в значительной мере определяется вес не только корневой части лопатки, но и диска, а также корпусных деталей. Поэтому распределению материала в замке уделяется особое внимание. [c.340]

Рабочие лопатки компрессора — одни из наиболее ответственных деталей, от конструктивного совершенства и долговечности которых зависит качество компрессора, а следовательно, надежная работа двигателя в целом. Рабочие лопатки работают в сложных условиях. На них действуют инерционные и аэродинамические силы, вызываюш,ие напряжения растяжения, изгиба и кручения. Центробежная сила, создаваемая лопаткой вентилятора, достигает 300. .. 600 кН. Лопатки испытывают сущ,ественные вибрационные напряжения вследствие колебаний. [c.69]

Лопатка находится под воздействием двух основных статических сил- центробежной силы собственной массы лопатки и поперечных аэродинамических сил, создаваемых воздухом в компрессоре и газом в турбине. Центробежные силы создают в пере большие напряжения растяжения, а аэродинамические силы вызывают изгиб лопатки, создавая достаточно большие напряжения изгиба. [c.235]

Центробежные и аэродинамические силы создают, кроме того, взаимно противоположные по знаку крутяш,ие моменты. Напряжения кручения в лопатке весьма незначительны и при оценке ее прочности не принимаются во внимание. Однако для безбандажных лопаток компрессоров определяются углы упругой раскрутки лопатки, что необходимо для корректировки установочных углов атаки профилей лопатки. При наличии бандажных полок упругая раскрутка лопаток не происходит. [c.235]

Применение наддува четырёх- и двухтактных двигателей обеспечивает снижение веса двигателей на 1 л. с. и увеличение мощности при том же тепловом напряжении [14]. Наддув осуществляют помощью воздуходувок, выполняемых в виде вентиляторов Рута или центробежных компрессоров с окружной скоростью на лопатках 320—380з//сек [12]. Привод воздуходувки может быть механическим, электрическим или газовым. Последний осуществляется за счёт энергии выхлопных газов двигателя (фиг. 15). Наддув можно производить при существующей степени сжатия е или при уменьшенной. Конечное давление сжатия р . [c.508]

Важность исследования импульсных напряжений в конструкциях из композиционных материалов может быть проиллюстрирована на примере лопатки компрессора реактивного двигателя [61]. Лопатки рассчитывают с учетом восприятия центробежных и вибрационных нагрузок. Кроме того они должны быть рассчитаны на случай соударения с посторонними объектами, такими как птицы, град, камни, гайки и болты. Скорость соударяющегося тела относительно лопатки может составлять около 450 м/с. Импульсное воздействие малого тела продолжается очень недолго (<С50 мкс) и вызывает в начальный момент сосредоточение энергии удара в малой области лопатки. При этом удар может вызвать не только образование местного кратера или трещины, но и сопровождается повреждениями вдали от места контакта, вызываемыми отражением волн напряжений от границ и эффектом фокусировки из-за изменения геометрии лопатки. Обеспечение прочности лопатки при соударении с внешними объектами требует специальных конструктивных решений, таких как введение в материал высокопрочной сетки и установка на ведущую кромку противоударного протектора. [c.265]

В газотурбинных двигателях (ГТД) наиболее нагруженными деталями являются рабочие лопатки компрессора и турбины. Они работают в условиях высоких и быстросменяющихся температур и агрессивной газовой среды. В материале лопатки возникают большие напряжения растяжения от центробежных сил и значительные вибрационные напряжения изгиба и кручения от газового потока, амплитуда и частота которых меняются в широких пределах. Быстрая и частая смена температуры приводит к возникновению в лопатках значительных термических напряжений. [c.3]

На турбинные диски, к которым доветалевым замком прикреплены рабочие лопатки, действуют радиальные центробежные растягивающие усилия. В результате вращения диска они возникают в его теле и непосредственно, и путем передачи от лопаток. Дополнительные напряжения создаются из-за постоянно существующих колебаний температуры диска. Температурный режим последнего определяется действием охлаждающего воздуха и воздуха, движущегося в потоке рабочих газов, а также любыми утечками рабочего потока в пространство над и под дисковым ободом. В практических условиях температура диска близка, и если выше, то ненамного, к температуре на выходе компрессора. Поэтому для дисков выбирают в основном материалы, способные работать при температурах до 670 °С. В промышленных турбинах для этих целей обычно применяют легированные стали, а в авиадвигателях— сплавы типа IN-718. [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...