מאפייני עומס ומצב חישוב של מדחס ודיסקי טורבינה של מנועי מטוסים
למרות שיש הבדלים בפונקציות ובמבנים של רוטורי מדחס וטורבינה, מבחינת חוזק, תנאי העבודה של גלגלי השניים זהים בערך. עם זאת, דיסק הטורבינה נמצא בטמפרטורה גבוהה יותר, מה שאומר שסביבת העבודה של דיסק הטורבינה קשה יותר.
העומסים הנישאים על ידי דיסק המדחס או דיסק הטורבינה של מנוע מטוסים הם כדלקמן:
כוח צנטריפוגלי המוני
על האימפלר לעמוד בכוח הצנטריפוגלי של הלהבים והאימפלר עצמו הנגרם כתוצאה מסיבוב הרוטור. יש לקחת בחשבון את תנאי המהירות הבאים בחישוב חוזק:
מהירות הפעלה במצב יציב בנקודת חישוב חוזק שצוינה בתוך מעטפת הטיסה;
מהירות הפעלה מקסימאלית המותרת במצב יציב שצוינה במפרט המודל;
115% ו- 122% ממהירות ההפעלה המרבית המותרת במצב יציב.
הלהבים, המנעולים, הפבלים, הברגים, האגוזים והברגים המותקנים על הדיסק ממוקמים כולם בקצה דיסק הגלגל. בדרך כלל, הקצה החיצוני של דיסק הגלגל נמצא בתחתית החריץ. בהנחה שהעומסים הללו מופצים באופן שווה על פני השטח של הקצה החיצוני של דיסק הגלגל, העומס האחיד הוא:
כאשר F הוא סכום של כל העומסים החיצוניים, R הוא רדיוס המעגל החיצוני של הגלגל, ו- H הוא הרוחב הצירי של הקצה החיצוני של הגלגל.
כאשר החלק התחתון של החריץ והטנון מקביל לציר הסיבוב של דיסק הגלגל, רדיוס הקצה החיצוני נלקח כרדיוס של המיקום בו נמצא קרקעית החריץ; כאשר בתחתית המשנה וחריץ הטנון זווית נטייה בכיוון הרדיאלי עם ציר הסיבוב של דיסק הגלגל, רדיוס הקצה החיצוני נלקח בערך כערך הממוצע של הרדיוסים התחתונים של החריץ הקדמי והאחורי.
עומס תרמי
דיסק הגלגל צריך לשאת את העומס התרמי הנגרם כתוצאה מחימום לא אחיד. עבור דיסק המדחס, בדרך כלל ניתן להתעלם מהעומס התרמי. עם זאת, עם עליית יחס הלחץ הכולל של המנוע ומהירות הטיסה, זרימת האוויר של מדחס המחסן הגיעה לטמפרטורה גבוהה מאוד. לפיכך, העומס התרמי של הדיסקים שלפני המדחס ואחריו לפעמים אינו זניח. עבור דיסק הטורבינה, לחץ תרמי הוא הגורם המשפיע החשוב ביותר לאחר הכוח הצנטריפוגלי. יש לקחת בחשבון את הסוגים הבאים של שדות טמפרטורה במהלך החישוב:
שדה טמפרטורה במצב יציב עבור כל חישוב חוזק שצוין במעטפת הטיסה;
שדה טמפרטורה במצב יציב במחזור טיסה טיפוסי;
שדה טמפרטורת מעבר במחזור טיסה טיפוסי.
בעת הערכתם, אם לא ניתן לספק את הנתונים המקוריים במלואם ואין טמפרטורה מדודה להתייחסות, פרמטרי זרימת האוויר תחת מצב העיצוב וניתן להשתמש במצב עומס החום הגבוה ביותר לאומדן. הנוסחה האמפירית להערכת שדה הטמפרטורה בדיסק היא:
בפורמולה, T היא הטמפרטורה ברדיוס הנדרש, t {{0}} היא הטמפרטורה בחור המרכזי של הדיסק, שחפת היא הטמפרטורה בשולי הדיסק, R הוא רדיוס שרירותי בדיסק, והמצבים 0 ו- B מתאימים לחור המרכזי, בהתאמה.
M =2 תואם לסגסוגת טיטניום ופלדה פריטית ללא קירור מאולץ;
M =4 תואם סגסוגת מבוססת ניקל עם קירור מאולץ.
לדיסק מדחס בלחץ גבוה
שדה טמפרטורה במצב יציב:
כאשר אין זרימת אוויר קירור, ניתן לקחת בחשבון שאין הפרש טמפרטורה;
כשיש זרימת אוויר קירור, ניתן לקחת את השחפת בערך כטמפרטורת השקע של זרימת האוויר בכל רמה של הערוץ {0}}, וניתן לקחת T0 בערך טמפרטורת היציאה של זרימת האוויר ברמת זרימת האוויר של קירור {}}}.
שדה טמפרטורה חולף:
ניתן לקחת שחפת בערך כטמפרטורת היציאה של כל רמה של זרימת אוויר בערוץ;
ניתן לקחת את T 0 כ- 50% מטמפרטורת שפת הגלגל כאשר אין זרימת אוויר קירור; כשיש זרימת אוויר קירור, ניתן לקחת אותה בערך כטמפרטורת השקע של שלב מיצוי זרימת האוויר הקירור.
לדיסק טורבינה
שדה טמפרטורה במצב יציב:
TB 0 היא טמפרטורת החתך של שורש הלהב; △ t הוא ירידת הטמפרטורה של הטנון, שניתן לקחת בערך כדלקמן: △ t =50-100 מידה כאשר הטנון לא מתקרר; △ t =250-300 תואר כאשר הטנון מקורר.
שדה טמפרטורה חולף:
ניתן להתקרב לדיסק עם להבי הקירור כדלקמן: שיפוע טמפרטורה חולפת=1. 75 × שיפוע טמפרטורה במצב יציב;
ניתן להתקרב לדיסק ללא להבי קירור כדלקמן: שיפוע טמפרטורה חולפת=1. 3 × שיפוע טמפרטורה במצב יציב.
כוח גז (כוח צירי והיקף) המועבר על ידי הלהבים ולחץ הגז בקצוות הקדמיים והאחוריים של האימפלר
כוח הגז המועבר מהלהבים
עבור להבי מדחס, רכיב כוח הגז הפועל על גובה להב היחידה הוא:
צִירִי:
כאשר ZM ו- Q הם הרדיוס הממוצע ומספר הלהבים; ρ1m ו- ρ2m הם צפיפות זרימת האוויר בקטעי הכניסה והיציאה; C1AM ו- C2AM הם המהירות הצירית של זרימת האוויר ברדיוס הממוצע של קטעי הכניסה והיציאה; P1M ו- P2M הם הלחץ הסטטי של זרימת האוויר ברדיוס הממוצע של קטעי הכניסה והיציאה.
כיוון היקפי:
להבי טורבינה
כיוון כוח הגז בגז שונה משתי הנוסחאות שלמעלה בסימן שלילי. בדרך כלל יש לחץ מסוים בחלל בין האימפלר הדו-שלבי (במיוחד אימפלר המדחס). אם הלחץ בחללים הסמוכים שונה, הפרש לחץ ייגרם על האימפלר בין שני החללים, △ p=p 1- p2. באופן כללי, ל- P P השפעה מועטה על חוזקו הסטטי של האימפלר, במיוחד כאשר יש חור באימפלר שדיבר, ניתן להתעלם מ- △ P.
4.מומנט גירוסקופי שנוצר במהלך טיסת תמרון
עבור דיסקי מאווררים בקוטר גדול עם להבי המאוורר, יש לקחת בחשבון את ההשפעה של רגעים גירוסקופיים על לחץ הכיפוף ועיוות הדיסק.
5.עומסים דינמיים הנוצרים על ידי להב ורטט דיסק
יש להניח את לחץ הרטט שנוצר בדיסק כאשר הלהבים והדיסקים רוטטים יש להטיל על הלחץ הסטטי. העומסים הדינמיים הכלליים הם:
כוח הגז הלא אחיד התקופתי על הלהבים. בשל נוכחות הסוגר ותא הבעירה הנפרד בתעלת הזרימה, זרימת האוויר אינה אחידה לאורך ההיקף, המייצר כוח מרגש גז לא מאוזן על הלהבים. התדר של הכוח המרגש הזה הוא: hf=ωm. ביניהם, Ω הוא המהירות של רוטור המנוע, ו- M הוא מספר הסוגריים או תאי הבעירה.
לחץ הגז התקופתי הלא אחיד על משטח הדיסק.
הכוח המרגש המועבר לדיסק דרך הפיר המחובר, טבעת חיבור או חלקים אחרים. זה נובע מחוסר האיזון של מערכת הפיר, הגורמת לרטט של המכונה כולה או למערכת הרוטור, ובכך מניעה את הדיסק המחובר לרטוט יחד.
ישנם כוחות הפרעות מורכבים בין להבי הטורבינה הרו-רוטורית, אשר ישפיעו על רטט מערכת הדיסק והצלחות.
רטט צימוד דיסק. רטט צימוד קצה הדיסק קשור למאפייני הרטט המובנים של מערכת הדיסק. כאשר הכוח המרגש במערכת הדיסק קרוב לסדר מסוים של תדר דינאמי של המערכת, המערכת תדהד ותייצר לחץ רטט.
6.לחץ הרכבה בקשר בין הדיסק לפיר
ההפרעה בהתאמה בין הדיסק לפיר תייצר לחץ הרכבה בדיסק. גודל לחץ ההרכבה תלוי בהתאמת ההפרעה, בגודל ובחומר הדיסק והפיר, וקשור לעומסים אחרים בדיסק. לדוגמה, קיומו של עומס צנטריפוגלי ומתח טמפרטורה יגדיל את החור המרכזי של הדיסק, יפחית את ההפרעה ובכך יפחית את לחץ ההרכבה.
בין העומסים שהוזכרו לעיל, כוח צנטריפוגלי המוני ועומס תרמי הם המרכיבים העיקריים. בעת חישוב הכוח, יש לקחת בחשבון את השילובים הבאים של מהירות הסיבוב והטמפרטורה:
המהירות של כל נקודת חישוב חוזק שצוינה במעטפת הטיסה ובשדה הטמפרטורה בנקודה המתאימה;
שדה הטמפרטורה של מצב יציב בנקודת עומס החום המרבית או בהפרש הטמפרטורה המרבי בטיסה ובמהירות ההפעלה המקסימאלית המותרת במצב יציב, או שדה הטמפרטורה המתאים למצב יציב כאשר מהירות ההפעלה המקסימאלית המותרת במצב יציב מושגת בטיסה.
עבור מרבית המנועים, ההמראה היא לרוב מצב הלחץ הגרוע ביותר, ולכן השילוב של שדה הטמפרטורה החולף במהלך ההמראה (כאשר מגיעים להפרש הטמפרטורה המרבי) ויש לקחת בחשבון את מהירות ההפעלה המרבית במהלך ההמראה.
