Рабочие лопатки осевого компрессора являются весьма ответственными деталями газотурбинного двигателя, от надежной работы которых зависит надежность работы двигателя в целом.

При работе газотурбинного двигателя на рабочие лопатки действуют статические, динамические и температурные нагрузки, вызывая сложную картину напряжений.

Расчет на прочность пера лопатки выполняем, учитывая воздействие только статических нагрузок. К ним относятся центробежные силы масс лопаток, которые появляются при вращении ротора, и газовые силы, возникающие при обтекании газом профиля пера лопатки и в связи с наличием разности давлений газа перед и за лопаткой. Центробежные силы вызывают деформации растяжения, изгиба и кручения, газовые – деформации изгиба и кручения. Напряжения кручения от центробежных, газовых сил слабозакрученных рабочих лопаток компрессора малы, и ими пренебрегаем. Напряжения растяжения от центробежных сил являются наиболее существенными. Напряжения изгиба обычно меньше напряжений растяжения, причем при необходимости для уменьшения изгибающих напряжений в лопатке от газовых сил ее проектируют так, чтобы возникающие изгибающие моменты от центробежных сил были противоположны по знаку моментам от газовых сил и, следовательно, уменьшали последние.

При расчете лопатки на прочность принимаем следующие допущения:

– лопатку рассматриваем как консольную балку, жестко заделанную в ободе диска;

– напряжения определяем по каждому виду деформации отдельно;

– температуру в рассматриваемом сечении пера лопатки считаем одинаковой, т.е. температурные напряжения отсутствуют;

– лопатку считаем жесткой, а деформацией лопатки под действием сил и моментов пренебрегаем;

– предполагаем, что деформации лопатки протекают в упругой зоне, напряжения в пере лопатки не превышают предел пропорциональности.

Целю расчета на прочность рабочей лопатки первой ступени компрессора является определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по длине пера лопатки.

В качестве расчетного режима выбираем режим максимальной частоты вращения ротора и максимального расхода воздуха через двигатель. Этим условиям соответствует взлетный режим работы двигателя, то есть с частотой вращения 9828 об/мин.

Исходные данные

1. Материал лопатки: ВТ8

2. Длина лопатки L=0,068 м;

3. Радиус корневого сечения Rк =0,3 м;

4. Радиус периферийного сечения Rп=0,368 м;

5. Объем бандажной полки =0 м;

6. Хорда профиля сечения пера b

- в корневом сечении bk=0,0403 м;

- в среднем сечении bcp=0,0403 м;

- в периферийном сечении bп=0,0403 м;

7. Максимальная толщина профиля в сечениях:

- в корневом сечении =0,0031 м;

- в среднем сечении =0,0031 м;

- в периферийном сечении =0,0031 м;

8. Максимальная стрела прогиба средних линий профиля в сечениях: