Застосовувані матеріали. Осьові і радіальні зазори

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7

6.1. Вибір матеріалів основних деталей проектованого двигуна

Деталі авіаційних ГТД працюють у різноманітних умовах: при високій і низькій температурах і вологості, при значній запиленості і "засоленості" навколишнього середовища. Ці умови накладають ряд специфічних вимог до конструкційних матеріалів.

При неправильному виборі конструкційних матеріалів можливі значні ерозійно-корозійні ушкодження деталей ГТД, збільшення питомої витрати палива, зниження запасу газодинамічної стійкості компресора, падіння потужності двигуна тощо.

З метою виконання вимог надійності і безпеки польотів, зниження ступеня впливу умов експлуатації на міцностні і газодинамічні характеристики ГТД у даний час у якості матеріалів проточної частини компресорів усе ширше застосовують нержавіючі сталі, нікелеві і титанові сплави. Сучасні титанові сплави мають достатньо високу корозійну стійкість, а за рівнем ерозійної стійкості суперничають із сталями. Деталі гарячої частини двигунів (камери згоряння, лопатки і диски турбіни) виготовляють із спеціальних жаростійких і жароміцних нікелевих сплавів. Відомості про такі матеріали приведені в підручниках і спеціальній довідковій літературі.

Вибір матеріалів основних деталей двигуна варто проводити мотивовано з урахуванням робочих температур деталей, повітря і газу на підставі рекомендацій, викладених у навчальній і довідковій літературі, на лекційних і лабораторних занят­тях.

Марки матеріалів, що використовуються в проектованому ГТД зазначені в таблиці №3.

Таблиця №3

Використовувані матеріали основних деталей ГТД

Найменування вузла і деталі	Марка матеріалу	Межа короткочасної міцності σв (МПа)	Межа пропорційності σ0,2 (МПа)	Твердість по Бринеллю (МПа)	Рекомендована робоча температура Т ()
Диск 1 ст.	ХН77ТЮР			255 -321
Корпус КВД	20ГСЛ			Нет данних
Корпус силовой	13Х11Н2В2МФ
Корпус СА	20Х13			197-248

6.2. Вибір осьових і радіальних зазорів

Раціональний вибір радіальних і осьових зазорів між обертаючимися і нерухомими деталями двигуна є дуже важливою задачею, розв'язуваної на етапі проектування ГТД.

При вирішенні задач вибору радіальних і осьових зазорів необхідно виходити з того, що їхнє зменшення між деталями, що утворюють проточну частину двигуна, призводить до збільшення ККД компресора і турбіни внаслідок зменшення перетікання газу через зазори. Проте при цьому зростає можливість стикання рухомих деталей роторів компресора і турбіни з нерухомими корпусними деталями статора внаслідок теплових і пружних деформацій при зміні теплового стану і навантажень, що діють на деталі ГТД. Тому необхідно враховувати зміну їхніх лінійних розмірів, а також допуски на виготовлення роторних і статорних деталей, можливість перекосу, прогину, неспівосності роторів, овалізації корпусів і т.п.

У загальному випадку осьові і радіальні зазори в холодному стані (так називані монтажні зазори) вибирають при проектуванні ГТД таким чином, щоб у робочому стані вони були мінімальними, але виключали стикання роторних і статорних деталей на всіх режимах роботи, особливо на режимах запуску й останову ГТД.

Так, режимом, що визначає мінімальний розмір монтажного радіального зазору d_м, є режим останову двигуна в польоті, а розмір цього зазору (у холодному стані) можна приблизно оцінити по формулі (мм):

,

де D – діаметр корпуса, мм.

Діаметр корпуса соплового апарату двигуна-прототипу дорівнює Ø552мм

δм = 3 × = 1,65 мм

Діаметр корпуса компрессора двигуна-прототипу РУ19А-300 в межах Ø490мм

δм = 3,1 × = 1,51 мм

Приблизне значення осьового монтажного зазору D у холодному стані можна визначити по відстані L від місця зазору до місця фіксації ротора відносно корпуса (у радіально-упорному підшипнику) (мм):

.

Компресор двигуна-прототипу РУ19А-300 семиступеневий тому умовно позначимо відстані Lкі від місця зазору радіально-упорного підшипника.

Обираємо наближені данні

Lк₁ = 440мм

Lк₂ = 385мм

Lк₃ = 330мм

Lк₄ = 275мм

Lк₅ = 220мм

Lк₆ = 165мм

Lк₇ = 110мм

Lк₈ = 55мм

Звідки розрахуємо приблизне значення осьового монтажного зазору Dі:

D₁ = 4× =1,76мм

D₂ = 4× = 1,54мм

D₃ = 4× = 1,32мм

D₄ = 4× = 1,1мм

D₅ = 4× = 0,88мм

D₆ = 4× = 0,66мм

D₇ = 4× = 0,44 мм

D₈ = 4× =0,22мм

Турбіна двигуна-прототипу РУ19А-300 одноступенева тому умовно позначимо відстань L_Т від місця зазору радіально-упорного підшипника, обираємо наближені данні L_Т =200мм.

D_Т = 4× =0,8мм

При визначенні мінімального осьового зазору враховують його розмір у радіально-упорному підшипнику й у муфті з'єднання валів роторів компресора і турбіни.

При курсовому проектуванні необхідно розрахувати осьові і радіальні зазори відповідно до вищеназваних рекомендацій і вказівок, приведеним в навчальній літературі. Отримані результати звести в табл.4.

Таблиця №4

Осьові та радіальні зазори між статорними та роторними деталями

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману