1. Определяем центробежную силу пера лопатки:
Pцб.п. = урк·Fк = 360,71·106·0,14·10-3=50499,4 Н=50,5 кН;
2. Определяем центробежную силу хвостовика лопатки:
Pцб.х. = mx·Rц.т.х.·щ2 =0,03655·0,2705·1483,692 = 21764,1 Н =21,76 кН;
mx = Vх ·с =4,43·10-6·8250=0,03655кг - масса хвостовика лопатки;
объем хвостовика найдем как половину объема треугольной призмы:
V= bx·0,5·l0·h0= 0,0286·0,5·0,0212·0,0146 =4,43·10-6 м3;
Rц.т.х = 270,5 (мм) - радиус центра тяжести хвостовика.
щ - угловая скорость вращения диска
.
3. Определяем полную центробежную силу лопатки, учитывая, что в один замковый паз диска устанавливается две лопатки:
Рцб.л. = 2·Рцб.п +Рцб.х. = 50,5+21,76=72,26 кН;
4. Определяем нагрузку на один зуб. Так как ширина полос контакта у всех зубьев одинакова, то нагрузка Рi для ''i'' зуба определяется из выражения:
:
5. Определяем напряжения смятия на контактных площадках каждого зуба:
:
.
6. Определяем напряжения изгиба зубьев:
,
где ,
.
7. Определяем напряжения среза зубьев:
,
где h(1)- высота зуба у конца контактной поверхности
.
8. Определим центробежные силы элементов хвостовика:
;
9. Определяем напряжения растяжения в перемычке хвостовика лопатки:
,
,
.
10. Определим центробежные силы элементов гребня:
11. Определение напряжения растяжения в сечениях гребня диска турбины:
В качестве предельно допустимых напряжений для материала лопатки принимаем:
Определим запасы прочности в элементах хвостовика лопатки:
- коэффициенты запаса прочности по растягивающим напряжениям:
- коэффициенты запаса прочности по напряжениям изгиба:
- коэффициенты запаса прочности по напряжениям среза:
В качестве предельно допустимых напряжений для материала диска принимаем
Определим запасы прочности по растягивающим напряжениям в элементах обода диска:
В результате расчета были получены напряжения смятия, изгиба, среза и растяжения в замке лопатки и напряжения растяжения в сечениях гребня диска турбины.
Напряжения смятия, изгиба и среза во всех сечениях одинаковые. Это связано с постоянством ширины замка и одинаковой геометрией зубьев.
Окончательная оценка прочности определяется запасом прочности для каждого вида напряжений отдельно. Наиболее опасными являются изгибные напряжения воспринимаемые зубом замка лопатки ().