В данном расчете определяется прочность замка лопатки первой ступени КВД проектируемого двигателя. Крепление лопатки трапециевидное типа “ласточкин хвост”. Расчет проводим по методике, изложенной в [5].

На лопатку действуют центробежная сила , окружная составляющая газовой силы , осевая составляющая газовой силы . Сила вызывает растяжение, силы и - изгиб ножки лопатки. Кроме того, ножка лопатки испытывает напряжения изгиба от центробежных сил (так как центры тяжести пера лопатки и ножки не лежат на направлении одного радиуса) и напряжения кручения – от центробежных и газовых сил.

Величины напряжений в замке лопатки зависят от величин действующих сил, от конструкции замка и от характера посадки ножки лопатки в пазу диска.

Расчет замка лопатки ведем на центробежную силу , составляющие от газовых сил опускаем.

Также учитываем центробежные силы, возникающие при вращении массы самого замка .

Целью расчета является определение напряжения смятия на площадках контакта лопатки с диском от центробежных сил лопатки.

Расчетная схема

Рисунок 7 – К расчету замка на прочность.

Действием газодинамических сил в хвостовике пренебрегаем, но учитываем силу трения.

α=60°, h1=0,015 м, h2=0,008 м, с=0,01 м, δ=0,008 м,

b=0,0403 м, z=107, f=0,25

Расчет на прочность

Рц.л. – центробежная сила, действующая на лопатку;

Рц.п.л. – центробежная сила, действующая на перо лопатки;

Рц.хв. – центробежная сила, действующая на хвостовик лопатки;

Rц.т.хв. – радиус центра тяжести хвостовика;

z – число лопаток;

f – коэффициент трения.

Рц.л.= Рц.п.л. + Рц.хв.;

Рц.п.л.= σRk × Fk.

Рц.п.л. = 38,3×106 × 0,0000795=3044,85 (Н).

Рц.хв. = mхв.× Rц.т.хв .× ω2 = ρ × vхв× Rц.т.хв .× ω2;

Rц.т.хв. = 0,296 м;

ρ = 4820 кг/м3.

Рц.хв. = 4820∙3,71∙10-6∙0,296∙10292=5604,58 (Н).

Рцл = 5604,58+3044,85=8649,43 (Н).

Спроецируем силы, действующие в замке, на направление силы Рцл:

Вывод: замок лопатки удовлетворяет нормам прочности на смятие, полученное значение =15 МПа меньше допускаемого =200 МПа.