Creeaza.com - informatii profesionale despre


Evidentiem nevoile sociale din educatie - Referate profesionale unice



Acasa » tehnologie » aeronautica
CALCULUL PALETELOR DE COMPRESOR AXIAL SOLICITATE LA SOCURI MECANICE MARI

CALCULUL PALETELOR DE COMPRESOR AXIAL SOLICITATE LA SOCURI MECANICE MARI





CALCULUL PALETELOR DE COMPRESOR AXIAL SOLICITATE LA SOCURI MECANICE MARI.

1. Probleme generale.

Solicitarea prin soc a paletei se produce mai ales la primele trepte de compresor, si cel mai frecvent la prima treapta de compresor axial sau ventilator, sub actiunea corpurilor straine care patrund in motor.

Aceste corpuri straine pot avea dimensiuni si naturi diferite (pamant, pietre, pasari, corpuri metalice), si corespunzator pot provoca suprasolicitari locale, deformatii locale ale aerofoliei, ciupituri pe bordul de atac, ruperi locale sau fisurari, ruperi de palete, precum si afectarea treptelor urmatoare si a curgerii prin compresor. Efectele patrunderii corpurilor straine vor fi influentate, in afara de particularitatile mecanice si dinamice ale corpului strain care patrunde in motor, si de constructia retelei de palete. Practic intereseaza doua solutii de realizare a treptei de compresor:


-  trepta de compresor axial avand o retea de aparat director in fata,

- treapta de compresor axial fara aparat director, la care corpurile straine lovesc
direct reteaua de palete de rotor.

In primul caz, solicitarea prin soc este suportata mai ales de reteaua de palete de stator, care obisnuit are paletele incastrate la ambele capete.

In cel de al doilea caz, socul se manifesta direct asupra paletelor de rotor, care, in cazul treptelor de ventilator, aceste palete au lungimi foarte mari, sunt mult torsionate si foarte flexibile, se rotesc cu viteze unghiulare mari, iar viteza pe directie axiala a aerului prin retea poate avea de asemenea viteze deosebite. Toate acestea vor determina si aparitia unor efecte foarte periculoase pentru starea functionala a paletei, care pot duce la distrugerea motorului si producerea de catastrofe cand patrunderea corpurilor straine are loc pe timpul evolutiilor de zbor ale aeronavei echipata cu motorul respectiv. Solicitarea prin soc determina asupra paletei, aparitia unor tensiuni locale foarte mari, precum si tensiuni suplimentare in restul sectiunilor aerofoliei produse de forta de impact aplicata pe o lungime relativ mica a bordului de atac al aerofoliei, soc ce se va propaga in toata masa paletei. Are loc si un proces de excitare la vibratie, constituind o sursa de crestere a tensiunilor totale prin efectul tensiunilor produse de vibratii, precum si de initiere a unor curgeri instabile prin retea si prin intregul compresor (pompaj). Luand in considerare si dispunerea profilelor paletelor in retea, ca si directiile pe care se poate deplasa corpul strain, respectiv locul de impact pe paleta, procesul se poate complica si mai mult, la aceasta influentand si sensurile de miscare, pe directie axiala pentru corpul strain, si pe directie tangentiala pentru reteaua de palete. Tinand seama de complexitatea fenomenului, calculul tensiunilor si a deformatiilor din aerofolie solicitate si la soc poate fi efectuat numai in limitele unor particularizari si a unor ipoteze de calcul cat mai apropiate de situatiile reale. Ca particularizari admitem sa se efectueze calculul pentru cazurile:

            - palete de aparat director,

            - palete de rotor compresor.

Pentru stabilirea relatiilor de calcul se fac urmatoarele ipoteze generale:

-paleta supusa socului se comporta perfect elastic, ca si in cazul solicitarilor fara soc.

-  corpul strain care loveste ramane dupa lovire, in contact cu paleta, respectiv
se considera ca transfera acesteia intreaga energie cinetica a corpului care a lovit.

-  nu se considera efectul deformatiilor locale in timpul socului, respectiv nu se apreciaza energia disipata prin deformatiile plastice locale.

-  transmiterea deformatiilor in intreaga masa a paletei se face in acelasi timp cu socul,

Aceste ipoteze permit ca, in prima aproximatie, efectul socului sa fie asimilat cu acela al multiplicarii sarcinei statice pe paleta, cu un coeficient dinamic  care se determina in conditiile neglijarii masei paletei, sau cu considerarea acestei mase.

2. Calculul coeficientului dinamic .

Se determina coeficientul dinamic facand ipotezele:

-  paleta este solicitata prin soc la incovoiere,

-  sub actiunea fortei dinamice Pd, se produce o sageata dinamica yd,

-   intreaga energie cinetica a greutatii corpului strain este cedata paletei ca energie de deformatie, transformandu-se in energie potentiala.

Daca se noteaza:

P - sarcina statica,

Pd - sarcina dinamica,

K - constanta elastica a barei,

ys - sageata statica,

yd - sageata dinamica

rezulta

                                                                                               (1)

                                                            Fig. 31

Relatiile dintre sageti si sarcini sunt:

                                               

                                                                                                                 (2)

Valorile constantelor K, pentru diferitele conditii de fixare a paletei in retea se pot obtine din tabelul urmator, in care s-a notat:

E - modulul de elasticitate al materialului barei,

Jd - momentul de inertie diametral fata de axa de incovoiere considerata,

L - lungimea barei.

Bara incastrata la un capat si libera la celalalt capat. Masa este concentrata la capatul liber al barei.

Bara simplu rezemata. Masa este concentrata intr-o sectiune oarecare a barei. (a ≠ b). Daca masa este concentrata la mijlocul barei 

a = b =

Bara incastrata la ambele capete cu masa dispusa intr-o sectiune oarecare, (a ≠ b). Daca masa este concentrata la mijlocul barei, (a = b)

Din relatiile (1), (2) rezulta,

sau

         

Si radacina pozitiva va fi ,

                                               

Daca se noteaza,

                                                           

                                               

atunci

                                                ,

in care

h - inaltimea de cadere a sarcinei, P.

ys - sageata in dreptul sarcinei P, considerand ca sarcina este aplicata static asupra barei (paletei).

Daca foita P se aplica brusc, cu intreaga intensitate, fara viteza initiala (h = 0), coeficientul dinamic  = 2 .

Daca in loc de inaltimea h, se da sarcinei P o viteza de lovire, stiind ca viteza este

                        g – acceleratia gravitatiei.

Expresia coeficientului dinamic va fi

                                               

Tensiunile dinamice in cazul incovoierii paletei prin soc se obtin din,

                                                ,

in care

ad - tensiunile de incovoiere in conditiile de soc,

M - momentul incovoietor in conditii statice, fara soc,

Wd - modulul de rezistenta diametral al paletei fata de axa dupa care se produce deformatia.

Daca paleta este simplu rezemata, iar sarcina actioneaza la mijlocul ei, admitand ca            h ≥ 100∙ys, se poate considera coeficientul dinamic ca fiind

                                               

                                               

tensiunile fiind

                                               

in cazul paletelor P este greutatea corpului strain G, P = G, si dupa ridicare la patrat se obtine,

                                               

Daca se admite ca ,  fiind tensiunea admisibila, rezulta conditiile la care paleta poate functiona in conditii de soc.

Coeficientul  este cu atat mai mic cu cat sageata statica este mai mare. Daca rigiditatea K este mare, sageata statica ys, este foatre mica si se poate produce distrugera pieselor, asa cum are loc la paletele din materiale ceramice care sunt fragile si putin deformabile.

3. Considerarea masei paletei.

Cand se considera si masa paletei, coeficientul dinamic , se calculeaza prin intermediul unui coeficient subunitar C1, care depinde atat de masa paletei cat si de masa corpului strain, respectiv,

                                               

sau functie de viteza v, rezulta,

                                               

Valorile coeficientului C1 pentru bare drepte si pentru diferite moduri de rezemare sunt prezentate in tabelul nr.2.

In tabel,

G = P = m∙g - greutatea corpului care cade,

G1 = m1∙g - greutatea barei,

G2=m2∙g - greutatea unui corp cu masa concentrata fixata la bara (ex. bandajul paletei),

C - coeficient de corectie care poate avea valorile:

C = 1, C = C1, C = C2.

4. Influenta socului asupra tensiunilor de torsiune din rotorul compresorului.

Se considera rotorul format din discuri si arbore. Arborele are diametrul d, iar rotorul (discurile) are diametrul D. Greutatea rotorului fiind G.

Energia cinetica a rotorului aflat in miscare de rotatie cu viteza unghiulara ω si a carui moment de inertie masic este Jm se obtine din,

                                               

dar                                           ,

                        ns – turatia motorului (rot / sec).

Daca rotorul se considera ca fiind un disc avand diametrul D si greutatea Grot, momentul de inertie masic va fi,

                                               

Energia de deformatie (lucrul mecanic) al arborelui, este

                                               

                                               

Schema

Coeficientul

CoeficC1

cand

G1 =0,

G2 = 0

Coeficientul C1 cand G1 ≠ 0,

G2 = 0

Coeficientul C1 cand

G1 ≠ 0,

G2 ≠ 0

C1 = 1

C1 = 1

C1 = 1

in care

                        Mr - momentul de torsiune al arborelui,

                        Gr - modulul de elasticitate la torsiune al materialului arborelui,

                                               

                        E - modulul de elasticitate la incovoiere al materialului arborelui,

μ - coeficientul Poisson,

                                                μ = 0,3 pentru domeniul elastic de deformatie

μ = 0,5 pentru domeniul plastic de deformatie

                        Jp - momentul de inertie polar al sectiunii arborelui,

                                               

                        Jd - momentul de inertie diametral al ariei sectiunii arborelui,

                        τmax – tensiunea de rasucire maxima.

Pentru arbore cu sectiune plina,

                                               

                                               

                                                Fig. 32 – Schema rotorului.

Inlocuind Mr in Lm si considerand Mr = ct, Gr = ct, Jp = ct, d = ct, rezulta,

                                               

Egaland                                   Ec = Lm,

rezulta,

                                               

In cazul cand

                                                ,     

Daca se noteaza volumul arborelui cu Va, si se considera lungimea b,

                                               

atunci

                                               

sau

                                                ,

iar

                                               

Considerand diametrul D si greutatea rotorului Grot, atunci momentul de inertie masic Jm,

                                                , iar ,

se obtine

                                               

sau

                                               

Daca se considera si masa arborelui, momentul Jm va fi,

                                                ,

Jma fiind momentul masic al arborelui,

                                               

5 Calculul la soc a paletei de aparat director sau a montantilor.

Treapta de aparat director reprezinta o retea de palete de stator, palete care sunt incastrate la ambele capete, si dispuse in fata primei trepte de rotor compresor.

Paletele sunt solicitate la incovoiere si torsiune sub actiunea  presiunii aerului care trece catre rotorul compresorului, precum si la soc, atunci cand patrund in motor corpuri straine.

Calculul retelei de palete la soc este un calcul de verificare, deoarece dimensiunile geometrice ale retelei sunt definite, urmarindu-se fie stabilirea masei limita a corpului strain, avand anumite particularitati structurale si care a patruns in dispozitivul de admisie, astfel incat paleta sa reziste, fie alegerea materialului din care sa se execute paleta pentru ca aceasta sa functioneze sigur la socul de impact cu un corp strain de masa si constitutie data.

Similar cu paleta de stator se pot face verificari la soc si in cazul montantilor. Pentru calculul paletei de stator la soc, se fac ipotezele:

•     paleta are aria sectiunii constanta in lungul ei,

•     curentul de aer are parametrii uniformi la intrarea in reteaua de palete,

•     pentru a nu apare deformatii sau fisuri in palete se considera ca tensiunea limita admisibila in conditiile de soc este egala cu tensiunea
limita de curgere a materialului paletei, respectiv ac,

•     corpul strain actioneaza ca o forta concentrata pe paleta,

•     corpul strain are o viteza de deplasare egala cu viteza aerului la intrarea
in retea,

•     impactul se produce la bordul de atac al profilului paletei pe directia
vitezei relative a aerului, deformatia paletei este mai ales de incovoiere, fata de axa minima de inertie η.

In limitele ipotezelor facute, paleta se prezinta ca o bara cu masa uniform distribuita, incastrata la ambele capete si, daca se accepta ca lovirea paletei se face la jumatatea lungimii, in acest caz coeficientul dinamic Ψ are expresia,

                                               

Pentru a = b, valoarea ,

iar coeficientul C1 este,

                                               

sau                                           ,

in care s-au notat:

                        m - masa corpului strain care loveste paleta,

                        m1 - masa corpului paletei,

                        g - acceleratia gravitatiei.

dar

                                                P = G = m∙g,

deci

                                               

mai simplu,

                                               

                                                Fig. 33 – Schema de calcul.

Considerand expresia coeficientului de siguranta ca fiind,

                                                ,

unde

- tensiunea admisibila, de durata si considerand conditiile de lucru al materialului paletei,

- tensiunile rezultante in paleta,

- tensiunile de incovoiere date de presiunea gazelor,

- tensiuni de incovoiere produse de soc,

- tensiuni din vibratii,

- tensiuni termice.

Pentru paleta de aparat director la care temperatura este mica, iar paleta este foarte rigida, se vor considera,

                                                ,,

ca urmare,

                                               

Deoarece materialul paletei si resursa sunt marimi impuse, iar prin ipoteza se admite ca fiind cunoscuta si limita de curgere, rezulta ca se considera coeficientul de siguranta ca avand valoarea n = 1. De asemenea se cunoaste momentul incovoietor dat de forta de presiune a aerului, respectiv .

Ca urmare,

                                               

sau

                                               

dar,

                                               

                        Ms – momentul incovoietor produs de soc,

Wη – modulul de rezistenta la incovoiere a paletei fata de axa minima de inertie,

M – momentul incovoietor dezvoltat daca forta produsa de corpil strain ar actiona static.

Inlocuind, rezulta,

                                               

deci,

                                               

Dar pentru bara incastrata la ambele capete, avand sarcina actionand la mijlocul ei,

                                               

Deoarece P = G, rezulta:

                                                ,

sau inlocuind G, L in expresia lui Ψ, se obtine:

                                               

Euatie care se va rezolva iterativ obtinandu-se valoarea greutatii G,

G = m∙g

respectiv masa corpului strain care poate lovi paleta cand coeficientul de siguranta

                                        n = l,           

Dar paletele de aparat director (stator) sunt profilate si au parametrii geometrici urmatori:

Fig. 34 - Parametrii profilului.

Se poate admite la aceste palete ca fiind indeplinite urmatoarele ipoteze:

- aria sectiunii paletei este constanta in lungul paletei si rezultand din.

                                                            A = 0,7 ∙ b ∙ cmax

            - momentele de inertie fata de axele principale sunt:

                                                Jη = 0,041∙b∙cmax∙(+)



                                                Jξ = 0,038∙b3∙cmax

            - paletele sunt dispuse inclinat in retea,

            - paletele nu sunt torsionate,

            - temperatura paletelor este constanta,

- corpul strain loveste paleta pe directia vitezei relative a aerului, care are unghiul de incidenta fata de directia de curgere axiala.

-paleta este solicitata la incovoiere si torsiune sub actiunea fortelor de
presiune a aerului si a celor produse din socul dat de corpul strain care loveste paleta, sub forma concentrata.

            - modulul de rezistenta, in punctul A si respectiv C al profilului paletei,

                                                     

      

            - greutatea paletei avand aria sectiunii constanta si lungimea L, este

                                                ,

                                                ρ – densitatea materialului paletei.

Punctul cel mai solicitat pe profil este C, unde modulul de rezistenta este cel mai mic. Ca urmare, relatia de calcul in cazul paletei de stator (montantilor) va fi :

                                               

6. Calculul paletei de rotor compresor axial treapta I.

Particularitatile constructive ale paletelor de rotor compresor axial sunt:

- paleta are parametrii geometrici variind in lungul razei,

- paleta se poate asimila cu o bara sau o placa incastrata la un capat si libera la celalalt capat,

            - paleta poate avea elemente de rigidizare dispuse pe corpul ei,

            - torsionarea corpului paletei pate fi neglijabila, sau foarte mare,

            - reteaua de palete este in miscare de rotatie,

- viteza axiala de patrundere a aerului in retea este determinata de conditiile de lucru ale motorului, dar si de regimul de zbor.

Pentru calculul efectelor patrunderii corpurilor straine in reteaua de compresor (ventilator), se fac urmatoarele ipoteze:

- reteaua de palete nu are in fata aparat director sau montanti, care ar putea anihila patrunderea corpului strain,

- corpul strain are la intrarea in retea viteza axiala a curentului de aer si loveste paleta catre partea bordului de atac cu o viteza corespunzatoare vitezei relative, prin care se considera si efectuctul antrenarii in rotatie a paletei,

- se vor considera solicitarile cele mai mari din paleta care se produc atunci cand corpul strain loveste paleta catre varful acesteia, se presupun ca fiind cunoscute dimensiunile paletei, materialul din care este executata, turatiile de lucru ale motorului, distributiile de presiuni pe aerofolie, vitezele de curgere ale aerului si sunt calculate tensiunile de intindere, incovoiere, torsiune, vibratii, pentru paleta lucrand in conditii normale,

- efectele patrunderii corpului strain si impactul cu corpul paletei determina aparitia unor tensiuni suplimentare, care se vor insuma cu cele existente in paleta in momentul ciocnirii,

- la calculul tensiunilor totale, se vor neglija influenta tensiunilor termice, deoarece acestea, ca si resursa paletei, se vor aprecia prin valoarea tensiunii la limita de curgere, considerata la calculul coeficientului de siguranta,

- la paletele torsionate se considera ca unghiul de torsiune este nul in sectiunea de la baza aerofoliei, iar centrele de greutate ale sectiunilor succesive ale paletei sunt situate pe raza care trece prin centrul de greutate al sectiunii de la baza aerofoliei,

- corpul paletei torsionate are latimea constanta a treptei, dar corzile profilelor cresc de la baza catre varful paletei,

- lungimea aerofoliei la partea bordului de atac, este mai mare fata de lungimea de la bordurile de fuga. Ca urmare, se va considera ca sectiunea de baza a aerofoliei va fi aceea corespunzand sectiunii complete a paletei care este perpendiculara pe raza centrelor de greutate ale profilelor,

- solicitarile se vor calcula in punctele A, B, C, caracteristice profilelor aerofoliei,

            - axele necesare in calcul sunt notate astfel;

a - axa pe directia axiala de curgere a aerului, avand sensul catre aval,

u - axa vitezei periferice, dispusa in planul retelei. Pentru paleta de compresor se admite sensul acestei axe ca fiind in sensul de rotatie al paletei,

η - axa principala de inertie al ariei sectiunii profilului, avand sensul catre bordul de fuga,

ξ - axa principala de inertie al ariei sectiunii profilului, avand sensul catre extradosul profilului,

R - axa paletei care trece prin centrul de greutate al sectiunii de baza a aerofoliei paletei.

Alte notatii utilizate:

            φ - unghiul de torsiune al profilelor fata de sectiunea de baza a aerofoliei,

            i - unghiul de incidenta al profilului,

            ca - viteza axiala a aerului la intrarea in paleta,

u - viteza periferica a profilului paletei, u = R∙ω,

w - viteza relativa a aerului la intrarea in paleta,

ω - viteza unghiulara, ,

n - turatia retelei, in ture pe minut,

P - forta de lovire a corpului strain la impactul cu paleta,

T - componenta fortei P, pe directia axei η,

N - componenta fortei P, pe directia axei ξ,

Ψ - coeficientul dinamic datorat impactului corpului strain cu paleta,

χ - coeficient de duritate al corpului strain, avand semnificatia unui coeficient de amortizare,

G - greutatea corpului strain, G = m∙g , in care

m - masa corpului,

g - aceleratia gravitatiei

In fig. 35, se prezinta schema de calcul si notatiile utilizate pentru paleta de compresor.

7. Paleta de rotor compresor torsionata, supusa numai la solicitarile din impactul cu corpul strain.

Fata de paleta, corpul strain se deplaseaza pe directia si cu marimea vitezei relative w, a aerului, si loveste paleta catre intradosul profilului, in sectiunea a-a, situata la distanta Lb, fata de sectiunea de baza b-b, a aerofoliei. (fig. 35). Corpul strain are o greutate G, iar viteza lui este w.

Asupra efectelor impactului influenteaza atat duritatea corpului strain, cat si ale materialului aerofoliei paletei, aprecierea acestei influente facandu-se prin coeficientul χ, care reprezinta raportul dintre duritatea corpului strain HB, si duritatea de referinta HB*.

Pentru paletele din otel aliat, duritatea Brinell este 2500 - 4200 [Mpa]. Paletele de compresor axial la primele trepte sunt executate din oteluri aliate si au bordurile de atac durificate, ca urmare, consideram o valoare medie HB* = 3000 [MPa], deci

In functie de natura corpului strain se va preciza si valoarea HB, respectiv a marimii coeficientului χ.

Valorile duritatilor pentru diferite materiale sunt urmatoarele:

Material

HB

HB

[Mpa]

Material

[Mpa]

Aluminiu

245-558

Aliaje de aluminiu

250-1900

Aur

133-245

Aliaje de magneziu

250-650

Calciu

167-170

Aliaje de cupru

900-1600

Bariu

41

Bronzuri

700-2000

Cupru

345-878

Bronz de aluminiu

1100-2200

Crom

886-1275

Fonte

1800-3000

Fier

343-755

Fonte aliate

2000-6450

Magneziu

196

Otel carbon

1800-2700

Molibden

1373-2556

Otel usor aliat

1790-2690

Nichel

588-1590

Otel usor aliat tratat

2500-4200

Platina

299-500

termic

Titan

716-981

Otel inalt aliat

2200-2690

Vanadiu

1569

Materiale antifrictiune

50-100

Volfram

1961-3432

Babit

20-30

Zinc

24

Aliaje cu plumb

60-80

Plumb

30-42

Bronz pentru lagare

70-100

Cositor

19-52

Alama

530-1700

Siliciu

2354

Fig. 35 – Schema de calcul a paletei de rotor compresor, treapta I.

Valori ale tensiunilor limita de curgere σd si limita de rezistenta pentru unele metale.

Material

ar [Mpa]

Go,2

[Mpa}

ad [MPa]

[Kg/m3]

Aluminiu

49-412

29-69



29

2700

Aur

98-172

29,4-39,2

9,8-19,6

19320

Bariu

12,8

3760

Calciu

47,9

37,26

3,92

1540

Cupru

224-400

59-72

14,5

8940

Crom

482

313

137-167

7190

Fier

167-450

98-176

118

7870

Magneziu

60-190

20-59

11,8

1740

Molibden

308-3000

294-966

10220

Nichel

343-561

78-205

20

8900

Platina

147-245

36,3-68,6

21450

Titan

245-265

137-167

68,9

4510

Vanadiu

168-216

114

84,3

6110

Volfram

1030-1471

686-810

19350

Zinc

108-392

14,7-157

7132

Plumb

11-18

4,9-9,8

2,45

11400

Cositor

12-39

11,8

1,47

7300

Siliciu

16,7

2328

Aliaje de aluminiu

150-680

100-420

Aliaje de magneziu

170-260

90-160

Aliaje de cupru

300-9oo

200-600

Aliaje de titan

300-750

180-500

Bronz

370-900

Bronz de aluminiu

280-650



Fonte

200-900

Fonte inalt aliate

200-350

180

Otel carbon

710-800

230-250

420-460

Otel usor aliat

450-600

310-450

Otel aliat tratat

412-1130

280-650

Otel inalt aliat

600-1200

400-800

Material antifrictiune

60-100

Babit

60-100

54-60

Aliaje cu plumb

60-100

Bronz pentru lagare

300-1000

80-900

Alama

300-900

Beriliu

196-539

228

117-157

1845

Mangan

706

7470

Forta de contact P, se considera ca fiind concentrata in punctul de contact cu paleta si are marimea,

                                               

in care,

                        χ – coeficient de duritate,

Ψ – coeficient dinamic,

G – greutatea corpului strain.

Forta P, se descompune pe directiile axelor principale ξ, η, respectiv

                                               

                                               

Forta P produce:

a – tensiuni de forfecare τ, in planul sectiunii a-a al aerofoliei, aflat in zona de contact cu corpul strain,

                                   

                                    A – aria sectiunii profilului in a-a.

b – tensiuni de torsiune Mr1, cand forta T este la distanta d2 fata de axa η,

                                   

      si corespunzator tensiunile tangentiale

                                   

H - rigiditatea geometrica la torsiune a profilului din sectiunea a-a,

Cmax - grosimea maxima a profillului din sectiunea a-a.

In sectiunea de baza aerofoliei b-b, foita T produce momentul incovoietor fata de axa ξb,

                                               

si tensiunile de incovoiere

                                               

                        Wiξb – modulul de rezistenta la incovoiere in sectiunea b-b,

                        Jξb – momentul de inertie fata de axa ξ a sectiunii b-b,

                        η(A, B, C) – distantele η la punctele A, B, C, ale profilului din sectiunea b-b.

Forta N, produce in sectiunea a-a :

a - momentul de torsiune Mr2, si tensiunile tangentiale τ3,

                                               

si tensiunile

                                               

Ca urmare, in sectiunea a-a, se va dezvolta tensiunea tangentiala rezultanta

                                               

Sub actiunea momentului de rasucire Mr = Mr2 - Mrt, profilul paletei se va deforma catre extrados.

b - In sectiunea de baza b-b, a paletei, forta N va produce momentul incovoietor Miηb, fata de axa ηb,

                                               

            c – Intr-o sectiune aflata la distanta x fata de punctul de impact,

                                                ,

iar tensiunile de incovoiere vor fi

                                               

8 - Coeficientul dinamic Ψ.

Relatia de calcul pentru coeficientul dinamic se stabileste considerand modul de fixare a paletei la capete.

Pentru paleta de rotor compresor, fara bandaj la capat, se considera ca aceasta este similara cu o bara incastrata la baza si libera la varf.

Coeficientul dinamic se obtine in acest caz din:

                                               

in care

                        K – rigiditatea paletei fata de axa dupa care se produce deformatia,

                                               

E – modul de elasticitate la incovoiere al materialului din care este executata paleta,

J – momentul de inertie fata de axa considerata a profilului.

Se noteaza:

                        G – greutatea corpului care loveste paleta,

                        G1 – greutatea aerofoliei paletei,

                        G2 – greutatea bandajelor dispuse pe aerofolie pentru rigidizare,

                        w – viteza relativa a aerului la intrarea in reteaua de palete.

Coeficientul dinamic Ψ va avea urmatoarele expresii:

            1 – Paleta fara bandaje de rigidizare, considerand corpul strain lovind la varful paletei, greutatea aerofoliei fiind G1, sectiunea de calcul fiind la baza aerofoliei (sectiunea b-b), fig. 36,

                                               

                                    Fig. 36 – Schema de calcul.

            2 – Pentru aceeasi paleta, dar considerand o sectiune aflata la distanta x fata de punctul de impact,                                                                                                                                                                 

                                    Fig. 37 – Schema de calcul.

            3 – Paleta la care corpul strain loveste aerofolia intr-o sectiune aflata la distanta L1 fata de sectiunea de baza,

                                               

                                    Fig. 38 – Schema de calcul.

            4 – Paleta considerata ca o bara fara masa proprie, dar avand forma si dimensiunile geometrice reale. In acest caz, G1 = 0 si G2 = 0, paleta neavand elemente de rigidizare pe aerofolie.

Ca urmare, coeficientul C1 = 1, iar coeficientul dinamic este:

                        a – in sectiunea de baza b-b a paletei:

                                               

                        b – in sectiunea de la distanta x fata de punctul de impact:

                                               

c – in sectiunea de baza b-b, cand punctul de impact pe paleta este dispus la distanta L1:

                                               

Viteza relativa a curentului de aer care intra in reteaua de palete w rezulta din considerarea vitezei axiale ca a aerului si a vitezei periferice a paletei u in sectiunea de impact:

                                               

                        ca – viteza axiala a aerului la intrarea in reteaua de palete,

                        u – viteza periferica a paletei in sectiunea considerata

                                               

                        ω – viteza unghiulara a retelei de palete,

                                               

                                                n – turatia retelei, [rot / min]

                                                R – raza de la centrul retelei pana la sectiunea de impact.

rezulta

                                               

Pentru calculul parametrilor caracteristici profilului de paleta subsonic se pot folosi relatiile aproximative:

                                               

                                               

                                               

                                               

                                               

                                               

                                               

In aceste relatii s-a notat:

                        A – aria sectiunii profilului,

                        Jξ, Jη – momentele de inertie fata de axele principale ale profilului,

                        Jp – momentul de inertie polar al profilului,

                        Jk – momentul de inertie la torsiune al profilului,

                        Gk – modulul de elasticitate la torsiune al materialului paletei,

                        E – modulul de elasticitate la incovoiere al materialului paletei,

                        μ – coeficientul Poisson,

                                                μ = 0,3 pentru domeniul deformatiilor elastice,

                                                μ = 0,5 pentru domeniul deformatiilor plastice.

Wp = H – modulul de rezistenta la torsiune al profilului.

            9. Calculul tensiunilor totale de incovoiere in punctele A, B, C, ale profilului, rezultate numai din impactul paletei cu un corp strain.

                                               

                                               

                                               

            10. Deformatia unghiulara in lungul paletei.

Datorita torsionarii suplimentare a paletei, se produce o deformatie unghiulara θ in lungul aerofoliei, care rezulta din:

                                                , [radiani]

in care:

                                               

                        τ – tensiunea tangentiala,

                        d – distanta de la punctul de impact la centrul de greutate al profilului,

                        L – lungimea aerofoliei de la punctul de impact la sectiunea de baza,

                                               

            11. Rezultate experimentale.

Au fost efectuate determinari experimentale privitoare la efectele patrunderii unor corpuri straine in reteaua de palete ale unui rotor de ventilator de la un turboreactor cu dublu flux, in urmatoarele conditii:

- turatia rotorului: 3157 [rot / min],

- unghiul de dispunere a paletei pe coroana discului: 33°,

- locul de impact pe paleta: 20 % din marimea corzii profilului aflat catre varful paletei,

- masa pasarii: 1 kg.

- viteza pasarii la impact, 283 [m / sec]

- durata de impact a pasarii cu paleta: 0,5 [msec]

                                   

                                    Fig. 39 – Schema profilului si punctul de impact.

Fig. 40 – Rezultatele experimentarii.

                        a) variatia fortei de impact in timp; b) variatia deplasarii paletei in timp;

                                                c) variatia tensiunilor de impact in timp.

Tensiunile cele mai mari se produc la sfarsitul impactului 0,5 [msec], dupa care valoarea lor se amortizeaza in timp de 4-5 [sec].

Deplasarea paletei creste brusc, apoi ramane aproximativ constanta timp de 3-3,5 [msec], si scade dupa 4 [msec].

Cresterea brusca a tensiunii duce la aparitia unor deformatii sau distrugeri locale, si chiar la ruperea paletei.

Ruperea paletei se poate face si din sectiunea de la baza aerofoliei.









Politica de confidentialitate

.com Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE Clasa: I Matematica - Adunarea si scaderea numerelor naturale de la 0 la 30, fara trecere peste ordin
 Proiect didactic Grupa: mijlocie - Consolidarea mersului in echilibru pe o linie trasata pe sol (30 cm)
 Redresor electronic automat pentru incarcarea bateriilor auto - proiect atestat
 Proiectarea instalatiilor de alimentare ale motoarelor cu aprindere prin scanteie cu carburator

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 Lucrare de diploma - eritrodermia psoriazica
 ACTIUNEA DIPLOMATICA A ROMANIEI LA CONFERINTA DE PACE DE LA PARIS (1946-1947)
 Proiect diploma Finante Banci - REALIZAREA INSPECTIEI FISCALE LA O SOCIETATE COMERCIALA
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 CONTABILITATEA FINANCIARA TESTE GRILA LICENTA
 LUCRARE DE LICENTA - FACULTATEA DE EDUCATIE FIZICA SI SPORT
 Lucrare de licenta stiintele naturii siecologie - 'surse de poluare a clisurii dunarii”
 LUCRARE DE LICENTA - Gestiunea stocurilor de materii prime si materiale

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 Proiect atestat informatica- Tehnician operator tehnica de calcul - Unitati de Stocare
 LUCRARE DE ATESTAT ELECTRONIST - TEHNICA DE CALCUL - Placa de baza
 ATESTAT PROFESIONAL LA INFORMATICA - programare FoxPro for Windows
 Proiect atestat tehnician in turism - carnaval la venezia

CALCULUL PALETELOR DE COMPRESOR AXIAL SOLICITATE LA SOCURI MECANICE MARI
Dispozitivele de admisie ale sistemelor de propulsie
Tensiunile de vibratii
FRECVENTELE DE EXCITATIE ALE VIBRATIILOR PALETELOR
TENSIUNILE TOTALE DIN PALETA
CALCULUL BANDAJELOR DE FORMA PRISMATICA
Paleta avand aria sectiunii variind liniar in lungul aerofoliei. (Relatia Meerovici)
Calculul Geometriei Dispozitivului de Admisie Cu Comprimare Exterioara Rectangular cu Geometrie Variabila



Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu