航空发动机强度复习总结.docx

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1、1转子叶片强度计算的目的是为了保证所设计的转子叶片能可靠工作,又使其尽可能轻。2转子叶片受到的载荷:叶片自身质量产生的离心力;气流的横向气体力(弯曲应力和扭转应力);热负荷;振动负荷。3简化假设和坐标系:将其看做根部完全固装的悬臂梁;叶片仅承受自身质量离心力和横向气体力,只计算拉伸应力和弯曲应力;扭转中心(刚心),气体压力中心与中心三者重合,离心力与气体力均作用于重心。4计算点的选择:发动机设计点(H=0,V=0,n=nmax);低空低温高速飞行状态(最大气体力状态H=0,V=Vmax,n=nmax,t=233K);高空低速飞行状态(最小气体力状态H=Hmax

2、,V=Vmin,n=nmax,t=tH)5推导气动力:(ρ2mc2amt2m×1)c2am-ρ1mc1amt1m×1c1am=2πQZmρ2mc2am2-ρ1mc1am2;p1m-p2mtm×1=2πZmQp1m-p2m;pxm=2πZmQρ1mc1am2-ρ2mc2am2)+(p1m-p2m;pym=2πZmQ(ρ1mc1amc1um-ρ2mc2amc2um)6离心力弯矩:若转子叶片各截面重心的连线不与Z轴重合,则叶片旋转时产生的离心力将引起离心力弯矩.离心力平行于Z轴所以对Z轴没有矩,离心力必须垂直于转轴在X轴方向的分力必然为0.7罩量:通常将叶片各截面的

3、重心相对于Z轴作适当的偏移,以达到弯矩补偿的目的,这个偏移量称为罩量。8罩量调整:合理地选择叶片各截面重心的罩量,使之既保证叶片在发动机经常工作的状态具有较低的应力,又照顾到在其它各种工作状态下的应力都不太大。在一般情况下,仅以根部截面作为调整对象。9压气机与涡轮叶片所受气动力方向相反,重心连线偏斜方向总是与叶片所受的气体力的方向一致。10以离心力弯矩补偿气体力弯矩时,还必须注意到这两个弯矩随工作状态的变化.往往取最大气体力弯矩和最小气体力弯矩的平均值作为离心力弯矩补偿的目标。11弯曲应力:通过截面重心,有一对惯性主轴η、ξ,对η轴的惯性矩最小,对ξ轴的惯性矩

4、最大。在距离η轴最远的A、B、C三点在仅有作用时,弯曲应力最大。12压气机叶片ns=σsσ总,max一般ns=2.0~3.5;涡轮叶片nT=σTsσ总,max(一般nT=1.5~2.5)13影响叶片强度:扭转应力(两个扭转力矩方向常常相反,所以可忽略);热应力(热端部件影响,热冲击反复产生致热疲劳);扭向(扭向愈大,对叶片截面上离心拉伸应力分布不均匀的影响愈大);蠕变(采用叶片材料的蠕变极限σa/Tt作为许用应力,安全系数nT=σaTtσ总,max(一般nT=1.5~2.5);;叶片弯曲变形(由于变形产生的附加弯矩,将使离心力弯矩对气体力弯矩的补偿效果更好);

5、叶冠(增大应力项);其它因素(不同的叶根形状将使叶片上的离心拉伸应力产生明显的分布不均现象)20轮盘的破损形式:1,在轮盘外缘榫头部分断裂;2,轮盘外缘的径向裂纹,尤其在固定叶片的销孔处;3,由于材料内部缺陷(例如松孔或夹杂)导致盘中心断裂;4,由于轮盘在高温下工作,容易引起蠕变(甚至局部颈缩),使盘外径增大,最后导致轮盘破裂。21轮盘强度计算主要考虑负荷:1安装在轮盘外缘上的叶片质量离心力以及轮盘本身的离心力;2沿盘半径方向受热不均引起的热负荷。其他负荷:1由叶片传来的气动力,以及轮盘前后端面上的气体压力;2机动飞行时产生的陀螺力矩;3叶片及盘振动时产生的动

6、负荷;4盘与轴或盘与盘连接处的装配应力,或在某种工作状态下,由于变形不协调而产生的附加应力。22轮盘强度计算的假设:1轴对称假设;2平面应力假设;3弹性假设。23轮盘强度计算基本公式方程:平衡方程、几何方程、物理方程。计算方法:力法、位移法。24轮盘的应力有三部分组成:1,由应力、位移、温度的边界条件决定的,它们通过常数K1和K2来表示;2,轮盘以角速度ω旋转引起的离心应力;3,由于温度影响引起的热应力。25等厚圆环法的基本思路:1,将剖面形状复杂的轮盘沿半径方向划分成有限个段,每段构成一个等厚圆环,相互套接在一起,虽然整个轮盘的温度分布沿径向是不均匀的,但对

7、于每个圆环而言,仍然假定是等温的;2,利用相邻两圆环间的变形协调和平衡关系,建立相邻两圆环间(由内层圆环的外径向外层圆环的内径)应力关系的递推公式;3,建立整个轮盘的应力公式,确定它的边界应力和各段圆环在平均半径上的应力,获得整个轮盘的应力分布。26计算结果可靠性的判定方法:1比较法(把计算轮盘获得的最大应力与许用应力作比较)。2局部安全系数(判定工作可靠性,在轮盘工作温度与工作时数下材料的持久强度极限与计算轮盘应力中最大周向应力或径向应力之比值);3总安全系数(对于应力分布不均匀的轮盘,用总安全系数来表示轮盘的承载性能各位合理)。27等温实心等厚盘.边界条件

8、:在盘外缘(r=ra),σr=σa;在

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