Проектирование турбины винтовентиляторного двигателя - Дипломная работа

К числу основных удельных параметров газотурбинного двигателя относятся удельная мощность и удельный расход топлива. На этой стадии начального проектирования создаются необходимые предпосылки для достижения главных целей проектирования: согласование работы компрессора и турбины, сокращения габаритных размеров и массы изделия, получения максимальных КПД лопаточных машин, т.е. снижение стоимости эксплуатационных расходов. Газодинамический расчет турбины, как правило, выполняется в предположении, что параметры потока на среднем радиусе соответствуют параметрам, осредненным по высоте лопатки. Для того, чтобы проектируемая турбина обеспечивала заданную мощность и обладала высоким КПД, лопаточные венцы ее должны обеспечивать на всех радиусах проточной части расчетные поворот и ускорение потока при возможно меньших потерях энергии. Выполнение этих требований достигается как выбором закона крутки потока по радиусу, так и конструированием профильной части (профилированием) лопаточных венцов.Выбору основных параметров двигателя предшествует определение расчетного режима, т.е. режима, при котором необходимо рассчитать двигатель. В основу оптимизации параметров закладываются разные критерии (целевые функции): минимумы удельного расхода топлива, затрат топлива на один тонно-километр и массы силовой установки; максимум мощности; обеспечение надежности на чрезвычайных режимах и т.п. Выбор параметров двигателя как силовой установки в конечном итоге оказывает влияние на эффективность летательного аппарата, для оценки которой используются такие критерии: коммерческая нагрузка, взлетная масса, стоимость часа эксплуатации, себестоимость перевозок, дальность полета, удельные затраты топлива, суммарная масса двигателей и топлива на летательном аппарате, приведенные затраты на один тонно-километр и другие. Основными параметрами рабочего процесса двигателя, существенно влияющими на его удельные параметры, являются температура газа перед турбиной и степень повышения давления в компрессоре . Коэффициент полезного действия компрессора может быть представлен как произведение где: КПД компрессора по параметрам заторможенного потока, КПД компрессора учитывающий потери в его опорах, обычно составляетСогласование работы турбины и компрессора является наиболее важным этапом проектирования двигателя. В ходе выполнения расчета необходимо соблюдать основные ограничения, обеспечивающие надежную и экономичную работу. Среди них: относительная высота лопаток последних ступеней компрессора и первых ступеней турбины, относительный втулочный диаметр на выходе из компрессора, степень реактивности, нагрузка на ступени турбины. Заданы параметры термогазодинамического цикла двигателя (температура газа перед турбиной - Тг, степень повышения полного давления в компрессоре - рк*), параметры потока в характерных сечениях проточной части и т.д., выбраны КПД компрессора и турбины, а также коэффициенты потерь в других элементах двигателя. Формирование облика двигателя на ЭВМ, представлено в таблице 1.2Газодинамический расчет многоступенчатой турбины выполняем при заданной форме проточной части. Поскольку основные исходные данные для расчета турбины получают в результате термогазодинамического расчета двигателя, согласования параметров его лопаточных машин, газодинамического расчета компрессора, то к началу расчета проточная часть и отдельные ее параметры уже известны. В программе gdrgt.exe используется распространенный метод газодинамического расчета при заданной геометрии проточной части газовой турбины. Расчет мощностей ступеней турбин: Так как турбина вентилятора имеет четыре ступени то: Результаты расчета турбины ТВВД занесены в таблицу 1.3. Полученные в результате расчета на ЭВМ треугольники скоростей, схема проточной части турбины, графики изменения параметров изображены на рисунках 1.2 - 1.8.Исходные данные берутся из подробного газодинамического расчета турбины на среднем радиусе. Программа ОСТ.EXE позволяет выбрать закон крутки потока по результатам сравнения изменения параметров потока при различных законах крутки с использованием графического изображения этих параметров. Графическое сопровождение программы позволяет также просмотреть вид треугольников скоростей ступени в пяти сечениях по высоте лопатки. При выборе закона крутки потока по радиусу, удлинения лопаток, изменения углов атаки, густоты решетки и относительной толщины профилей по высоте лопатки следует руководствоваться рекомендациями, изложенными в литературе [4]. Исходными данными для расчета параметров газа по высоте лопатки и определения геометрических параметров решеток профилей являются величины, полученные в результате газодинамического расчета турбины на среднем (арифметическом) диаметре при заданной форме проточной части.Проектируемый двигатель является трехвальным, винтовентиляторным, состоит из двухрядного винтовентилятора, дозвукового входного устройства, двухкаскадного газогенератора (каскада низкого давления и каскада высокого давления), турбины винтовентилятора и выходного ус

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Теоретическая часть

1.1 Термогазодинамический расчет двигателя

1.2 Согласование работы компрессора и турбины

1.3 Газодинамический расчет осевой турбины на ЭВМ

1.4 Профилирование рабочих лопаток турбины высокого давления

2 Конструкторская часть

2.1 Описание конструкции двигателя

2.2 Расчет на прочность пера рабочей лопатки ТВД

2.3 Расчет динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки ТВД

2.4 Расчет на прочность диска ТВД

2.5 Расчет на прочность замка рабочей лопатки ТВД

3.Технологическая часть

3.1 Анализ чертежа детали

3.1.1 Назначение условия работы и конструкция детали

3.1.2 Материал детали

3.1.3 Оценка технологичности детали

3.1.4 Выбор и обоснование метода получения заготовки

3.2 Расчет числа технологических переходов обработки основных поверхностей детали

3.3 Разработка предварительного плана технологического процесса. Выбор и обоснование технологических баз

3.4 Расчет припусков и операционных размеров на обработку

3.4.1 Расчет припусков и операционных размеров на диаметральные поверхности

3.4.2 Расчет припусков и размеров-координат на торцевые поверхности

3.5 Расчет режимов резания основных операций - представителей

3.5.1 Точение поверхности

3.5.2 Сверление поверхности

Заключение

Литература