книги / Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Вопросы и задачи

6.17.Постройте график распределения изгибающего момента от газовых сил по длине рабочей лопатки компрессора в плоскости ее вращения, если интенсивность газовой нагрузки принята постоянной: ри = 1 кгс/см. Опреде­ лите максимальное значение изгибающего момента. Примите R] = 200 мм, /?2 = 250 мм. (Ответ: -1,25 Нм.)

6.18.Объясните, каким образом газовые силы вызывают кручение ра­ бочей лопатки? Какие напряжения при этом возникают? В каком случае кру­ чение лопатки газовыми силами будет отсутствовать?

6.19.Как зависят напряжения изгиба газовыми силами в рабочей лопат­ ке от режима полета самолета и работы двигателя? Какие режимы являются расчетными для определения наибольших напряжений изгиба от газовых

сил?

6.20. Почему в лопатках ротора и статора турбины и компрессора на­ пряжения изгиба газовыми силами на входной и выходной кромках растяги­ вающие, а на спинке - сжимающие?

6.21. Объясните, как центробежные силы вызывают изгиб рабочей ло­ патки? Какие при этом возникают напряжения и какие факторы влияют на их

величину?

6.22. Определите максимальный изгибающий момент в меридиональной плоскости от действия центробежных сил в рабочей лопатке при выносе цен­ тра тяжести периферийного сечения хц = 1 мм. Примите площадь сече­ ния лопатки F = 1 см2 постоянной по ее длине, распределение выносов центра тяжести линейным. Примите следующие параметры: R\ = 250 мм, R2 = 290 мм, р = 8,1 г/см3, п = 12 000 об/мин. (Ответ: -7,08 Нм.)

6.23. Определите изгибающий момент в меридиональной плоскости от действия центробежных сил в рабочей лопатке при выносе центра тяжести периферийного сечения хц. Примите площадь сечения лопатки F постоянной по ее длине, распределение выносов центра тяжести линейным. Исходные данные приведены в табл. 6.3.

6.24. Как изменится изгибающий момент, вызываемый центробежными силами, в корневом сечении титановой рабочей лопатки компрессора при замене ее материала на сталь? Примите для стали р = 7,9 г/см3, для титаново­ го сплава р = 4,5 г/см3. {Ответ: увеличится в 1,76раза.)

6.25.Как изменятся напряжения изгиба от центробежных сил в рабочей лопатке при увеличении выноса центров тяжести всех сечений в к раз?

6.26.Определите, как изменяется изгибающий момент от центробежных сил в корневом сечении рабочей лопатки компрессора в связи с введением в

ееконструкцию полки, имеющей вынос центра тяжести в меридиональном сечении хц = 1 мм? Масса полки 5 г, радиус ее центра тяжести 270 мм, частота вращения ротора п = 12 000 об/мин. {Ответ: увеличится на 2,132 Нм).

6.27.Как и почему меняется коэффициент компенсации при изменении высоты и скорости полета, частоты вращения ротора?

6.28.Почему величина коэффициента компенсации при расчете на прочность рабочих лопаток маршевого двигателя для стендового взлетного режима выбирается обычно в пределах 0,5...0,7?

6.29.Существует ли разница в выборе величины коэффициента компен­ сации при расчете на прочность рабочих лопаток маршевого двигателя, подъемного двигателя, двигателя вспомогательной силовой установки? Если да, то в чем она состоит?

6.30.Определите знак напряжений изгиба от центробежных сил в харак­ терных точках профиля при правильном выборе выносов центров тяжести сечений в рабочей лопатке компрессора и турбины.

6.31.В рабочей лопатке компрессора для компенсации изгибающих мо­ ментов от газодинамических сил сделаны выносы центров тяжести сечеЯИй

лопатки в плоскости продольного се­ чения двигателя (рис. 6.2,а). Покажите направление движения воздуха в про­ точной части двигателя. Объясните свое решение.

6.32. В рабочей лопатке турбины для компенсации изгибающих момен­ тов от газодинамических сил сделаны выносы центров тяжести сечений ло­ патки в плоскости вращения рабочего колеса (рис. 6.2,6). Покажите направ­ ление вращения ротора. Объясните свое решение.

6.33.В рабочей лопатке турбины для компенсации изгибающих момен­ тов от газодинамических сил сделаны выносы центров тяжести сечений ло­ патки в плоскости продольного сечения двигателя (см. рис. 6.2,а). Покажите направление движения газа в проточной части двигателя. Объясните свое решение.

6.34.В рабочей лопатке компрессора для компенсации изгибающих мо­ ментов от газодинамических сил сделаны выносы центров тяжести сечений лопатки в плоскости вращения (см. рис. 6.2,6). Покажите направление вра­ щения ротора. Объясните свое решение.

6.35.Какими силовыми факторами может быть вызвано кручение рабо­ чей лопатки?

6.36.Объясните, как центробежные силы вызывают кручение рабочей лопатки? Какие при этом возникают напряжения и какие факторы влияют на их величину?

6.37.Покажите направление крутящего момента от центробежных сил в лопатке компрессора. Объясните свой выбор.

6.38.В какой ситуации в рабочих лопатках суммарные напряжения мо­ гут быть сжимающими на спинке профиля лопатки? на кромках профиля?

6.39.Может ли произойти потеря устойчивости кромок рабочей лопатки

компрессора с постоянным углом установки профилей?

6.40.Каким образом антивибрационная полка лопатки препятствует по­ тере устойчивости кромок лопатки?

6.41.В каком случае бандажная полка вызывает изгибающий момент в

корневом сечении рабочей лопатки турбины в плоскости вращения?

6.42. Поясните характер распределения по сечению нормальных на­ пряжения при раскрутке рабочей лопатки центробежными силами. При каких условиях возможна потеря устойчивости кромок рабочих лопаток от дейст­ вия центробежных сил?

7. СТАТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ДИСКОВ ГТД

Для определения неизвестных напряжений ал и Ст необходимо решать

тельной прочности.

Коэффициент запаса по разрушающей частоте вращения определяется следующими соотношениями:

7.8.Проанализируйте характер распределения радиальных и окружных напряжений, вызываемых в сплошном диске постоянной толщины с цен­ тральным отверстием и без отверстия центробежными силами масс собст­ венно диска.

7.9.Проанализируйте характер распределения радиальных и окружных напряжений в диске постоянной толщины с центральным отверстием, вызы­ ваемых радиальной контурной нагрузкой на внутренней поверхности. В ка­ ких случаях появляется такая нагрузка?

7.10.Поясните характер изменения радиальных и окружных напряже­ ний в сплошном диске постоянной толщины при увеличении массы лопа­

ток.

7.11.Как изменятся радиальные и окружные напряжения в сплошном диске постоянной толщины без лопаток, если толщину увеличить в к раз?

7.12.Поясните характер изменения радиальных и окружных напряже­ ний в сплошном диске постоянной толщины, если толщину увеличить при неизменной массе и количестве лопаток.

7.13.Как меняются натяг и напряжения, связанные с ним, на границе

центрального отверстия диска, посаженного с натягом на вал, при увели­ чении скорости вращения ротора и увеличении температуры диска?

7.14. Поясните характер распределения радиальных и окружных темпе­ ратурных напряжений в диске турбины на режимах запуска, останова и

стационарном.

7.15. Как изменятся радиальные и окружные напряжения в диске с цен­ тральным отверстием, вызываемые центробежными силами масс диска, при

увеличении:

а) частоты вращения ротора; б) плотности материала диска;

в) модуля упругости материала диска; г) коэффициента линейного расширения материала диска; д) количества и массы лопаток?

7.16. Как изменятся радиальные и окружные напряжения в диске с цен­ тральным отверстием, вызываемые центробежными силами лопаток, при

увеличении:

а) частоты враШения ротора; б) плотности материала диска;

в) модуля упругости материала диска; г) коэффициента линейного расширения материала диска;

д) количества й массы лопаток?

7.17. Как изменятся радиальные и окружные температурные напряже­ ния в диске с центральным отверстием при увеличении:

а) перепада температур между ступицей и ободом; б) плотности материала диска;