Расчет на прочность диска проводим с помощью методики указанной в пособии [6].
Общие сведения:
Диски компрессора – это наиболее ответственные элементы конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций дисков зависит надежность, легкость и экономичность конструкций авиационных двигателей в целом.
Диски находятся под воздействием инерционных центробежных сил, возникающих при вращении от массы рабочих лопаток и собственной массы дисков. Эти силы вызывают в дисках растягивающие напряжения.
Кроме напряжений растяжения и сжатия, в дисках могут возникать напряжения кручения и изгиба. Напряжения кручения появляются, если диски передают крутящий момент, а изгибные – возникают под действием разности давлений и температур на боковых поверхностях дисков, от осевых газодинамических сил, действующих на рабочие лопатки, от вибрации лопаток и самих дисков, под действием гироскопических моментов, возникающих при эволюциях самолета.
Из перечисленных напряжений наиболее существенными являются напряжения от центробежных сил собственной массы диска и лопаточного венца. Напряжения изгиба зависят от толщины диска и способа соединения дисков между собой и с валом и могут быть значительными лишь в тонких дисках. Напряжения кручения обычно невелики и в расчетах в большинстве случаев не учитываются.
Упрощения в конструкции диска и допущения, принимаемые при расчете:
Для расчета поводим некоторые видоизменения формы диска, для возможности и удобства расчета, при этом соблюдая постоянство его массы.
При расчете принимаем следующие допущения:
диск считается симметричным относительно серединной плоскости, перпендикулярной оси вращения;
диск находится в плосконапряженном состоянии;
напряжения на любом радиусе не меняются по толщине;
наличие отверстий и бобышек на полотне диска, отдельных выступов проточек на его частях не принимается во внимание.
температура диска меняется только по его радиусу и равномерна по толщине.
Цель расчета - определение напряжений и запасов прочности в различных сечениях по радиусу диска.