Χαρακτηριστικά φορτίου και κατάσταση υπολογισμού των δίσκων συμπιεστή και στροβίλων των κινητήρων αεροσκαφών
Παρόλο που υπάρχουν διαφορές στις λειτουργίες και τις δομές των ρότορα του συμπιεστή και του στροβίλου, από την άποψη της αντοχής, οι συνθήκες εργασίας των τροχών των δύο είναι περίπου ίδιες. Ωστόσο, ο δίσκος του στροβίλου βρίσκεται σε υψηλότερη θερμοκρασία, πράγμα που σημαίνει ότι το εργασιακό περιβάλλον του δίσκου του στροβίλου είναι πιο σκληρό.
Τα φορτία που μεταφέρονται από το δίσκο συμπιεστή ή το δίσκο στροβίλου ενός κινητήρα αεροσκαφών έχουν ως εξής:
Μαζική φυγοκεντρική δύναμη
Η πτερωτή πρέπει να αντέχει τη φυγοκεντρική δύναμη των λεπίδων και του ίδιου του πτερυγίου που προκαλείται από την περιστροφή του ρότορα. Οι ακόλουθες συνθήκες ταχύτητας θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη στον υπολογισμό της αντοχής:
Ταχύτητα λειτουργίας σταθερής κατάστασης στο σημείο υπολογισμού αντοχής που καθορίζεται στο φάκελο πτήσης.
Μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα λειτουργίας σταθερής κατάστασης που καθορίζεται στην προδιαγραφή μοντέλου.
115% και 122% της μέγιστης επιτρεπόμενης ταχύτητας λειτουργίας σταθερής κατάστασης.
Οι λεπίδες, οι κλειδαριές, τα διαφράγματα, τα μπουλόνια, τα παξιμάδια και οι βίδες που είναι εγκατεστημένες στο δίσκο βρίσκονται όλα στην άκρη του δίσκου του τροχού. Συνήθως, η εξωτερική άκρη του δίσκου του τροχού βρίσκεται στο κάτω μέρος της αυλάκωσης. Υποθέτοντας ότι αυτά τα φορτία κατανέμονται ομοιόμορφα στην επιφάνεια του εξωτερικού άκρου του δίσκου του τροχού, το ομοιόμορφο φορτίο είναι:
Όπου το F είναι το άθροισμα όλων των εξωτερικών φορτίων, το R είναι η ακτίνα του εξωτερικού κύκλου του τροχού και το H είναι το αξονικό πλάτος του εξωτερικού άκρου του τροχού.
Όταν ο πυθμένας του ακροατηρίου και του αυλάκι του τενον είναι παράλληλο με τον άξονα περιστροφής του δίσκου του τροχού, η ακτίνα του εξωτερικού άκρου λαμβάνεται ως ακτίνα της θέσης όπου βρίσκεται το κάτω μέρος της αυλάκωσης. Όταν ο πυθμένας της ακτινοβολίας ακτινοβολίας ακτινοβολίας με ακτινική κατεύθυνση με τον άξονα περιστροφής του δίσκου του τροχού, η ακτίνα της εξωτερικής ακμής λαμβάνεται περίπου ως η μέση τιμή της ακτίνας πυθμένα του μπροστινού και πίσω άκρου.
Θερμικό φορτίο
Ο δίσκος του τροχού πρέπει να φέρει το θερμικό φορτίο που προκαλείται από ανώμαλη θέρμανση. Για τον δίσκο του συμπιεστή, το θερμικό φορτίο μπορεί γενικά να αγνοηθεί. Ωστόσο, με την αύξηση του συνολικού λόγου πίεσης του κινητήρα και της ταχύτητας πτήσης, η ροή αέρα του αέρα του συμπιεστή έχει φτάσει σε πολύ υψηλή θερμοκρασία. Επομένως, το θερμικό φορτίο των δίσκων πριν και μετά τον συμπιεστή μερικές φορές δεν είναι αμελητέο. Για τον δίσκο του στροβίλου, η θερμική τάση είναι ο σημαντικότερος παράγοντας που επηρεάζει μετά από φυγοκεντρική δύναμη. Οι ακόλουθοι τύποι πεδίων θερμοκρασίας θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τον υπολογισμό:
Πεδίο θερμοκρασίας σταθερής κατάστασης για κάθε υπολογισμό αντοχής που καθορίζεται στο φάκελο πτήσης.
Πεδίο θερμοκρασίας σταθερής κατάστασης σε έναν τυπικό κύκλο πτήσης.
Πεδίο θερμοκρασίας μετάβασης σε έναν τυπικό κύκλο πτήσης.
Κατά την εκτίμηση, εάν τα αρχικά δεδομένα δεν μπορούν να παρασχεθούν πλήρως και δεν υπάρχει μετρούμενη θερμοκρασία για αναφορά, οι παραμέτρους ροής αέρα κάτω από την κατάσταση σχεδιασμού και η υψηλότερη κατάσταση θερμικού φορτίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εκτίμηση. Ο εμπειρικός τύπος για την εκτίμηση του πεδίου θερμοκρασίας στο δίσκο είναι:
Στον τύπο, το t είναι η θερμοκρασία στην απαιτούμενη ακτίνα, t {0}} είναι η θερμοκρασία στην κεντρική οπή του δίσκου, η φυματίωση είναι η θερμοκρασία στο χείλος του δίσκου, το R είναι μια αυθαίρετη ακτίνα στο δίσκο και οι συνδρομές 0 και b αντιστοιχούν στην κεντρική οπή και το χείλος, αντίστοιχα.
Το M =2 αντιστοιχεί σε κράμα τιτανίου και φερριτικό χάλυβα χωρίς αναγκαστική ψύξη.
Το M =4 αντιστοιχεί σε κράμα με βάση το νικέλιο με αναγκαστική ψύξη.
Για δίσκο συμπιεστή υψηλής πίεσης
Πεδίο θερμοκρασίας σταθερής κατάστασης:
Όταν δεν υπάρχει ροή αέρα ψύξης, μπορεί να θεωρηθεί ότι δεν υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας.
Όταν υπάρχει ροή αέρα ψύξης, η TB μπορεί να ληφθεί περίπου ως θερμοκρασία εξόδου της ροής του αέρα σε κάθε επίπεδο του καναλιού {0}} και T0 μπορεί να ληφθεί περίπου ως θερμοκρασία εξόδου της ροής του αέρα στο επίπεδο ψύξης εκχύλισης {{2}.
Πεδίο παροδικής θερμοκρασίας:
Η φυματίωση μπορεί να ληφθεί περίπου ως θερμοκρασία εξόδου κάθε επιπέδου ροής αέρα καναλιών.
Το T 0 μπορεί να ληφθεί περίπου το 50% της θερμοκρασίας του χείλους του τροχού όταν δεν υπάρχει ροή αέρα ψύξης. Όταν υπάρχει ψύξη ροής αέρα, μπορεί να ληφθεί περίπου ως η θερμοκρασία εξόδου του σταδίου εκχύλισης ροής αέρα ψύξης.
Για δίσκο στροβίλου
Πεδίο θερμοκρασίας σταθερής κατάστασης:
Το TB 0 είναι η θερμοκρασία εγκάρσιας τομής της ρίζας της λεπίδας. △ t είναι η πτώση θερμοκρασίας του τενονίου, η οποία μπορεί να ληφθεί περίπου ως εξής: △ t =50-100 βαθμός όταν το tenon δεν ψύχεται? △ t =250-300 βαθμός όταν ψύχεται το tenon.
Πεδίο παροδικής θερμοκρασίας:
Ο δίσκος με λεπίδες ψύξης μπορεί να προσεγγιστεί ως εξής: μεταβατική κλίση θερμοκρασίας=1.
Ο δίσκος χωρίς πτερύγια ψύξης μπορεί να προσεγγιστεί ως εξής: μεταβατική κλίση θερμοκρασίας=1.
Η δύναμη αερίου (αξονική και περιφερειακή δύναμη) που μεταδίδεται από τις λεπίδες και την πίεση του αερίου στα μπροστινά και τα πίσω άκρα της πτερωτής
Δύναμη αερίου που μεταδίδεται από τις λεπίδες
Για τις λεπίδες συμπιεστή, το στοιχείο δύναμης αερίου που ενεργεί στο ύψος της λεπίδας μονάδας είναι:
Αξονικός:
Όπου τα ZM και Q είναι η μέση ακτίνα και ο αριθμός των λεπίδων. ρ1m και ρ2Μ είναι η πυκνότητα της ροής αέρα στα τμήματα εισόδου και εξόδου. Το C1AM και το C2AM είναι η αξονική ταχύτητα της ροής αέρα στη μέση ακτίνα των τμημάτων εισόδου και εξόδου. Τα P1M και P2M είναι η στατική πίεση της ροής αέρα στη μέση ακτίνα των τμημάτων εισόδου και εξόδου.
Περιφερειακή κατεύθυνση:
Για λεπίδες στροβίλου
Η κατεύθυνση της δύναμης αερίου στο αέριο είναι διαφορετική από τους δύο τύπους παραπάνω από ένα αρνητικό σημάδι. Υπάρχει γενικά μια ορισμένη πίεση στην κοιλότητα μεταξύ του πτερωτή δύο σταδίων (ειδικά του πτερωτή συμπιεστή). Εάν η πίεση στους παρακείμενους χώρους είναι διαφορετική, μια διαφορά πίεσης θα προκληθεί στην πτερωτή μεταξύ των δύο κοιλοτήτων, △ p=p 1-} p2. Γενικά, το △ p έχει ελάχιστη επίδραση στη στατική δύναμη της πτερωτής, ειδικά όταν υπάρχει μια τρύπα στο πτερωτή μίλησε, △ p μπορεί να αγνοηθεί.
4.Γυροσκοπική ροπή που παράγεται κατά τη διάρκεια της πτήσης ελιγμών
Για δίσκους ανεμιστήρων μεγάλης διαμέτρου με λεπίδες ανεμιστήρων, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η επίδραση των γυροσκοπικών στιγμών στο στρες κάμψης και η παραμόρφωση του δίσκου.
5.Δυναμικά φορτία που παράγονται από δόνηση λεπίδας και δίσκου
Η τάση των κραδασμών που παράγεται στο δίσκο όταν οι λεπίδες και οι δίσκοι δονείται πρέπει να υπερκαλύπτονται με το στατικό στρες. Τα γενικά δυναμικά φορτία είναι:
Η περιοδική μη ομοιόμορφη δύναμη αερίου στις λεπίδες. Λόγω της παρουσίας του βραχίονα και του ξεχωριστού θαλάμου καύσης στο κανάλι ροής, η ροή αέρα είναι ανομοιογενή κατά μήκος της περιφέρειας, η οποία παράγει μια περιοδική μη ισορροπημένη συναρπαστική δύναμη στα πτερύγια. Η συχνότητα αυτής της συναρπαστικής δύναμης είναι: hf=ωm. Μεταξύ αυτών, ω είναι η ταχύτητα του ρότορα του κινητήρα και το M είναι ο αριθμός των αγκύλων ή των θαλάμων καύσης.
Η περιοδική μη ομοιόμορφη πίεση αερίου στην επιφάνεια του δίσκου.
Η συναρπαστική δύναμη που μεταδίδεται στο δίσκο μέσω του συνδεδεμένου άξονα, του δακτυλίου σύνδεσης ή άλλων τμημάτων. Αυτό οφείλεται στην ανισορροπία του συστήματος άξονα, το οποίο προκαλεί τη δόνηση ολόκληρου του μηχανήματος ή του συστήματος ρότορα, οδηγώντας έτσι τον συνδεδεμένο δίσκο να δονείται μαζί.
Υπάρχουν πολύπλοκες δυνάμεις παρεμβολών μεταξύ των λεπίδων του στροβίλου πολλαπλών ρότορα, οι οποίες θα επηρεάσουν τη δόνηση του δίσκου και του συστήματος πλάκας.
Δίσκων σύζευξης. Η δόνηση σύνδεσης άκρων δίσκου σχετίζεται με τα εγγενή χαρακτηριστικά δόνησης του συστήματος δίσκων. Όταν η συναρπαστική δύναμη στο σύστημα δίσκου είναι κοντά σε μια συγκεκριμένη σειρά δυναμικής συχνότητας του συστήματος, το σύστημα θα αντηχεί και θα παράγει τάση δόνησης.
6.ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΗ ΣΥΝΔΕΣΗ μεταξύ του δίσκου και του άξονα
Η προσαρμογή παρεμβολής μεταξύ του δίσκου και του άξονα θα δημιουργήσει τάση συναρμολόγησης στο δίσκο. Το μέγεθος της τάσης συναρμολόγησης εξαρτάται από την προσαρμογή παρεμβολής, το μέγεθος και το υλικό του δίσκου και του άξονα και σχετίζεται με άλλα φορτία στο δίσκο. Για παράδειγμα, η ύπαρξη φυγοκεντρικού φορτίου και τάσης θερμοκρασίας θα διευρύνει την κεντρική οπή του δίσκου, θα μειώσει την παρεμβολή και έτσι θα μειώσει την τάση συναρμολόγησης.
Μεταξύ των προαναφερθέντων φορτίων, η φυγοκεντρική δύναμη μάζας και το θερμικό φορτίο είναι τα κύρια συστατικά. Κατά τον υπολογισμό της αντοχής, πρέπει να ληφθούν υπόψη οι ακόλουθοι συνδυασμοί ταχύτητας περιστροφής και θερμοκρασίας:
Την ταχύτητα κάθε σημείου υπολογισμού αντοχής που καθορίζεται στο φάκελο πτήσης και το πεδίο θερμοκρασίας στο αντίστοιχο σημείο.
Το πεδίο θερμοκρασίας σταθερής κατάστασης στο μέγιστο σημείο θερμότητας ή τη μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας κατά την πτήση και τη μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα λειτουργίας σταθερής κατάστασης ή το αντίστοιχο πεδίο θερμοκρασίας σταθερής κατάστασης όταν επιτυγχάνεται η μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα λειτουργίας σταθερής κατάστασης κατά την πτήση.
Για τους περισσότερους κινητήρες, η απογείωση είναι συχνά η χειρότερη κατάσταση στρες, οπότε πρέπει να ληφθεί υπόψη ο συνδυασμός του μεταβατικού πεδίου θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της απογείωσης (όταν επιτευχθεί η μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας) και η μέγιστη ταχύτητα λειτουργίας κατά τη διάρκεια της απογείωσης.
