5. План скоростей

Данные из раздела 2 позволяют выполнить построение плана скоростей (рис. 3). Последовательность построения плана скоростей изложена в [1], стр 22-23. Построение плана осуществляется по проекциям абсолютных и относительных скоростей. Масштаб для построения плана скоростей устанавливается так, чтобы отрезок Uср на чертеже был равен 150- 180 мм. Масштаб плана скоростей указать обязательно. Правильность выполненных расчетов проверяется путем пересчета скоростей из полученного чертежа с учетом масштаба скоростей, при этом значения абсолютных или относительных скоростей, полученные аналитическим и графическим методом, если все выполнено правильно, должны совпадать.

Рис. 3. План скоростей ступени осевого компрессора.

6. Профилирование лопаток

6.1. Профилирование лопаток рк

1. Расчетный угол отклонения потока равен - = 57,7 – 44 = 13,7.

2. Принимаем угол атаки(натекания) i= 0-5⁰ .

3. Принимая в качестве дуги средней линии параболу с относительной точкой максимального прогиба от входной кромки профиля = 0,45, определяем кривизну профиля и угол отставания потока:

= ( - i) / (1- m ) = (13,7-0)/ (1- 0,25 ) = 17,3⁰ ,

где m = 0,18 + 0,92 - 0,002 = 0,18+0,92*0,45² – 0,002*57,7 = 0,25.

4. Угол отставания потока = - + i.= 17,3 – 13,7 = 3,6 ⁰ .

5. Входной угол профиля по высоте лопатки = + i.= 44⁰ .

6. Выходной угол профиля = + = 57,7⁰ + 3,6 = 61,3⁰.

7. Угол установки профиля = + i + 0, 6 = 44 + 0,6*17,3 = 54⁰.

8. Угол изгиба входной кромки профиля = 0, 6 =0,6* 17,3 = 10⁰.

9. Угол изгиба выходной кромки профиля = - = 17,3-10 = 7,3⁰.

6.2. Построение средней линии профиля лопатки рк

Проводим линию фронта решетки и на расстоянии S линию задних кромок лопаток. На

рисунке, путем выбора соответствующего масштаба, S должно быть представлено отрезком 100-120 мм. На расстоянии шага t под углом установки проводим хорды двух профилей лопаток b. Затем откладываем углы и - углы, образованные средней линией и хордой профиля, и проводим отрезки АВ и СВ, которые разбиваем на равное число частей (например 5-6). Одноименные точки соединяются прямыми, проводится огибающая, которая и является искомой средней линией, изогнутой по параболе (рис.4).

Рис.4. Построение средних линий профилей лопаток РК.

6.3. Построение профиля лопатки рк

Для графического построения профиля (рис.5) средняя линия разбивается на 8-10 отрезков в соответствии с координатами характерных сечений выбранного профиля, например симметричного, таблица 3.

Таблица 3. Геометрические характеристики характерного компрессорного профиля.

х, % b	0	2,5	5	10	20	30	50	70	90	100
y в, %Cmax	0	22,7	30,8	40,2	48,3	50,0	45,7	33,7	16,0	0
y н, %Cmax	0	-22,7	-30,8	-40,2	-48,3	-50,0	-45,7	-33,7	-16,0	0
y ср, %Cmax	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
С х, %Cmax	0	45,4	61,6	80,4	96,6	100	91,4	67,4	32	0

Для РК хорда b = 0,041 м; максимальная толщина профиля C_max = C_РК = 0,004 м.

По относительным величинам таблицы 3 находим абсолютные значения х и y в мм, результаты вносим в таблицу 4.

Таблица 4. Координаты профиля

х, мм	0	1,03	2,05	4,1	8,2	12,3	20,5	28,7	36,9	41
yн=yв, мм	0	0,9	1,52	1,61	1,93	2,0	1,82	1,35	0,64	0
Сх , мм	0	0,18	3,04	3,22	3,86	4,0	3,64	2,7	1,28	0

Далее по обе стороны средней линии откладываем по нормали к ней y_в и y_н в каждом характерном сечении х. Полученные точки соеденяем плавной кривой и получаем очертание профиля. По условиям изготовления лопаток РК радиус входной кромки должен быть более 0,5 мм и радиус задней кромки более 0,3 мм.

Рис. 5. Построение профилей лопаток РК

В соответствие с планом скоростей по углам , , , , и = схематично изображаем лопатки ВНА, РК, ВНА, как показано на рис.6.

Рис.6. Решетки лопаток

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассчитана ступень осевого компрессора:

расход воздуха 13,2 кг/с, степень повышения давления π_cm = 1,22 ;

частота вращения n=19977 об/мин ;

мощность потребляемая для привода ступени составляет N=248 кВт.

При расчете соблюдены ограничения:

- коэффициент напора ступени менее 0.45;

- число Маха меньше 0,83;

- входной угол на рабочее колесо больше 25⁰.

Расчет выполнен по среднему радиусу ступени.

Построены план скоростей, изменение параметров в ступени, схематично изображены лопатки входного направляющего аппарата (ВНА), лопатки рабочего колеса (РК), лопатки направляющего аппарата (НА), которые обеспечивают расчетную кинематику движения среды и величину энергообмена. Выполнено профилирование лопаток рабочего колеса.