3.2 Расчёт лопатки на колебания

Проводится расчёт лопатки на определение собственных частот колебаний и строится резонансная диаграмма лопатки по первой изгибной форме.

Рисунок 43 – Вывод первых десяти собственных частот колебаний лопатки

Рисунок 44 – Первая изгибная форма колебаний лопатки

Рисунок 45 – Первая крутильная форма колебаний лопатки

Таблица 22 – Данные для построения резонансной диаграммы

n,об/мин	ω,рад/с.	p11, Гц
0	0	56,64
2000	209,33	74,23
4000	418,67	109,54
6000	628	148,61
8000	837,33	188,32
10000	1046,67	228,07
11064	1158,032	249,17

Рисунок 46 – Резонансная диаграмма

Наиболее опасный резонанс соответствует второй гармонике как наиболее к режиму ЗМГ.

3.3 Расчёт на прочность диска первой ступени кнд

Геометрия диска берётся из продольного разреза соответствующего узла двигателя, выполненного в программе Компас 3D или со сборочного чертежа компрессора, выполненного на предыдущем этапе производственной практики. Материал диска, как указывалось ранее, - ВТ3-1.

Рисунок 47 - Выбранная геометрия диска

Геометрия диска при расчёте на прочность берётся с некоторыми упрощениями: не учитываются лабиринтные уплотнения и отверстия наддува предмасляной полости передней опоры, периферийный радиус диска при расчёте принимается как радиус паза под хвостовик.

Условия расчёта: диск при закреплении принимается как свободный, центробежная нагрузка от лопатки, хвостовика и межпазового выступа принимается распределённая нагрузка по периферии диска, силовая связь с диском следующей ступени не учивается.

Расчёт прикладываемой нагрузки.

От лопатки:

От хвостовика:

Объём хвостовика найдён исходя из его геометрии, выбранной по ГОСТу, материал хвостовика идентичен материалу лопатки – сплав ВТ19.

Нагрузка от межпазового выступа:

Тогда остальные величины:

400 МПа

-30,4 МПа

-30,4 МПа

17,5 МПа

Рисунок 48 – Поле радиальных напряжений диска другого материала

-196 МПа

-29 МПа

157 МПа

Рисунок 49 – Поле окружных напряжений диска

402 МПа

13,3 МПа

Рисунок 50 – Поле эквивалентных напряжений диска

Таким образом, спроектированный диск удовлетворяет нормам прочности.

Масса диска: 14,423 кг.

3.4 Определение критических частот и форм колебаний ротора нд

Расчёт проводится по гармонической модели ротора. В ней применяются осесимметричные гармонические элементы. Это позволяет существенно упростить модель: моделируется лишь одно сечение ротора. Упрощение модели позволяет сократить время создания модели и увеличить скорость её расчёта (рисунок 51). Влияние лопаток и хвостовиков учитывается наложением центробежных усилий на ободы дисков.

Рисунок 51 – Конечно-элементная модель ротора

Рисунок 52 – Вывод первых десяти собственных частот ротора

Первая и шестая собственные частоты являются изгибными, покажем деформации ротора при колебаниях на этих частотах.

Масса ротора - 86

Рисунок 53 – Первая изгибная форма колебаний ротора

Рисунок 54 – Вторая изгибная форма колебаний ротора