книги / Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Вопросы и задачи
.pdfбольше вала. Определите скорости вращения, при которых вал в процессе раскрутки начинает и прекращает опираться на ограничитель. (Ответ: 780
и1351 об/мин.)
9.15.Ротор состоит из невесомого вала длиной 500 мм с расположенны ми на концах опорами. На валу на равном расстоянии друг от друга закреп лены три одинаковых диска массой по 50 кг. Определите низшую критиче скую частоту вращения ротора по формуле Докерлея. Момент инерции вала 30 см4, модуль упругости материала вала 2,М 0пПа, податливостью опор пренебречь. (Ответ: 4557 об/мин.)
9.16.Ротор состоит из вала длиной 500 мм с расположенными на концах опорами. На валу на равном расстоянии друг от друга закреплены три одина ковых диска массой по 50 кг. Определите низшую критическую частоту вра щения ротора по формуле Докерлея. Момент инерции вала 30 см4, площадь
сечения 20,2 см2 , модуль упругости материала вала 2,М 0пПа, плотность 7,8 г/см3, податливостью опор пренебречь.(Ответ: 4476 об/мин.)
9.17.Упругий невесомый вал с диском на двух жёстких опорах имеет критическую частоту вращения 6000 об/мин. Упругая податливость вала в жестких опорах 5*10’8 м/Н. Определите, какую податливость упругих опор нужно обеспечить, чтобы снизить критическую частоту до 4000 об/мин?
(Ответ: 12,5'1(Г8 м/Н для каждой опоры.)
9.18.Упругий невесомый вал с диском на двух жёстких опорах имеет жесткость 5*107Н/м. Масса диска 100 кг. Определите, какую жесткость упру гих опор нужно обеспечить, чтобы критическая частота не находилась в диа пазоне 5000...6000 об/мин? (Ответ 3,04 107Н/м>Со>9,38107Н/м для каж дой опоры.)
9.19.Постройте графики изменения прогибов невесомого вала с диском
от частоты вращения ротора. Сравните два случая установки вала- в жестких и упругих опорах. Податливость вала в жестких опорах 10'7 м/Н, податли вость опор 2*10'7 м/Н (каждой), масса диска 50 кг, дисбаланс 50 кг-мм.
9.20.Упругий невесомый вал на двух опорах с диском посередине имеет критическую частоту вращения 6000 об/мин. Определите статический прогиб ротора в месте крепления диска. (Ответ: 0,025 мм.)
9.21.Сколько критических режимов может иметь однодисковый ротор с
несимметричным расположением диска относительно опор? Проиллюстри руйте частотной диаграммой.
9.22.Изобразите схематично формы колебаний двухдискового ротора с расположением дисков между опорами.
9.23.Изобразите схематично формы колебаний двухдискового ротора, у которого один диск расположен между опорами, а второй - консольно.
9.24.Изобразите частотную диаграмму двухроторного двигателя для каждого из роторов. Рассмотрите низшие критические режимы и случай
прямой прецессии.
9.30.Как изменится амплитуда виброскорости ротора, если уменьшить его дисбаланс в два раза?
9.31.Максимальная виброскорость ротора при круговой частоте враще
ния со = 300 рад/с равна 5 мм/с.Определите дисбаланс ротора и эксцентриси тет, если известно, что масса ротора 100 кг , упругая податливость вала и опор 10-6 м/Н. (Ответ: 1,48 кг мм, 0,015 мм.)
9.32. Максимальная виброскорость ротора при круговой частоте враще ния со = 200 рад/с равна 5 мм/с. Определите дисбаланс ротора и эксцентриси тет, если известно, что масса ротора 100 кг , жесткость вала и опор 9-106 Н/м. (Ответ: 3,125 кг мм, 0,031 мм.)
9.33.Назовите основные типы упругодемпферных опор. Поясните прин цип их работы. Как изменяются критические режимы роторов при их приме нении?
9.34.Определите дополнительные реакции опор, в которых расположен невесомый вал с одним диском посередине, при амплитуде виброскорости ротора 100 мм/с на частоте вращения 12 000 об/мин. Масса диска 100 кг.
(Ответ: 6,28 кН на каждой опоре.)
9.35.Агрегат, установленный на корпусе двигателя, имеет массу 10 кг. При испытаниях установлено, что максимальная амплитуда виброскорости 10 мм/с имеет место при частоте колебаний 200 Гц. Рассчитайте максималь ную инерционную силу, действующую на болты крепления агрегата к кор пусу двигателя. (Ответ: 125,6 Н.)
9.36.Рассчитайте увеличение центробежной силы ротора вентилятора на частоте вращения 3000 об/мин, вызванное обрывом части пера лопатки массой 1 кг на радиусе 0,75 м. (Ответ: 74 кН.)
9.37.Рассчитайте виброскорость ротора вентилятора на частоте враще ния 3000 об/мин, обусловленную обрывом части пера лопатки массой 1 кг на радиусе 0,75 м. Дисбаланс исправного ротора принять равным нулю. Масса ротора 100 кг, податливость вала 10"6 м/Н. (Ответ 2622 мм/с.)
9.38.Рассчитайте минимальное и максимальное значения виброскорости ротора компрессора на частоте вращения 3000 об/мин, возникающей при об рыве лопатки массой 50 г на радиусе 250 мм. Дисбаланс исправного ротора составлял 50 кг*мм. Масса ротора 100 кг, податливость вала 10‘6 м/Н. (От вет: от 131 до 218 мм/с.)
9.39.Ротор двигателя вращается с частотой 12000 об/мин. Передаточное отношение скорости вращения ротора топливного насоса к ротору двигателя составляет 0,3, маслонасоса 0,4, гидронасоса 0,7. При спектральном анализе вибраций обнаружено существенное возрастание амплитуды виброскоростей
на частотах 60 и 140 Гц. Определите, какие агрегаты подлежат контролю по результатам спектрального анализа?
9.40.Назовите основные типы вибрационных процессов. Поясните раз личие характерных спектров этих процессов.
9.41.Перечислите основные источники вибрации двигателя. Какие типы вибрационных процессов для них характерны?
9.42.Назовите основные причины нестабильности вибраций ГТД,
9.43.Почему вибрация может изменяться с изменением высоты полета при неизменном режиме работы двигателя?
9.44.Эффективная виброскорость 50 м/с. Как нужно изменить декре мент, чтобы обеспечить эффективную виброскорость 25 м/с?
1 |
2 |
3 |
10 |
ГВД |
Двухвальная схема |
иГРДЦ Двухвальная схема.
|
|
Вентилятор -1 ст. |
|
|
Подпорные ст. - 2. |
|
|
Понижающий ре |
12 |
п>д |
дуктор КНД |
Одновальная схема. |
||
|
|
Осецентробежный |
|
|
компрессор. |
|
|
Противоточная ка |
13 |
|
мера сгорания |
ГРД |
Одновальная схема. |
|
|
|
Двухступенчатый |
|
|
центробежный ком |
|
|
прессор |
14 |
ГВаД |
Двухвальная схема |
15ГРДДФ Трехвальная схема
16гвд Одновальная схема
17 |
ГРДЦ |
Двухвальная схема. |
|
|
Вентилятор - 1 ст. |
|
|
Подпорные ст. - 3. |
|
|
Понижающий ре |
|
|
дуктор вентилятора |
18 |
ГВаД |
Двухвальная схема |
|
4 |
|
в+6 9 |
1 3 |
|
T .J — |
п |
|
1+2 |
10 |
2 3 |
т т |
— |
и |
i |
1Ю |
|
H |
---- |
|
1+1 |
2 |
|
Т . . . |
J |
|
11 |
2 2 |
|
H |
J L |
|
336 112
1 Ы 0
в+10 3
Т1
1+3 |
13 |
2 4 |
ТТ — 11
И2 3
I . |
т т . |
5
Двухкаскадный
компрессор
Разделение потока за вентилятором; со смешением по токов
Вал свободной турбины выходит в заднюю часть дви гателя Разделение пото ков за 3-й ступе нью компрессора; форсажная камера за камерой смеше ния
Разделение потока за вентилятором; без смешения по токов
Вал свободной турбины выходит в заднюю часть дви- i гателя |
Для указанной детали ГТД (номер варианта указывается по табл. 10.2): а) поясните функциональное назначение детали и ее элементов; б) изобразите схему нагружения, поясните характер изменения нагрузок
при работе двигателя; в) укажите диапазон рабочих температур, характер распределения тем
ператур и их изменение во времени; г) предложите материал для изготовления детали.
Рассмотрим пример выполнения задания. Деталь - вал привода КВД двигателя Р11Ф-300 (рис. Б.6, поз. 10).
Вал привода компрессора высокого давления (рис. 10.2) предназначен: для передачи крутящего момента с вала турбины высокого давления к дис кам КВД; для передачи радиальных и суммарных осевых усилий, действую щих на ротор низкого давления в целом, через заднюю опору КНД; для пе редачи радиальных и суммарных осевых усилий, действующих на ротор низ кого давления и на ротор высокого давления, на опору КВД.
Конструктивно вал привода КВД состоит из следующих основных эле ментов: цапфы вала 2, конического элемента 5, барабанного элемента /, ста кана 4 (см. рис. 10.2).
Цапфа вала предназначена для установки двух опорно-упорных шарико вых подшипников, обеспечивающих осевую фиксацию ротора КВД. Через цапфу передаются суммарные осевые усилия с роторов низкого и высокого давления. Кроме того, на внутренней поверхности цапфы выполнены про дольные шлицы, через которые передается крутящий момент с вала турбины высокого давления, установленного внутри цапфы. На сферическую поверх ность цапфы 3 через сферическое кольцо и гайку опирается вал турбины вы сокого давления.
Конический элемент предназначен для передачи крутящего момента от цапфы к дискам ротора и осевых усилий с дисков КВД на цапфу.
Барабанный элемент предназначен для крепления дисков 5-й и 6-й сту пеней КВД, для передачи крутящего момента к диску 6-й ступени и осевых усилий с диска 6-й ступени. Диски 5-й и 6-й ступеней напрессованы на ци линдрические пояски барабанного участка и зафиксированы на них радиаль ными штифтами. Кроме того, на барабанном элементе выполнены гребешки лабиринтных уплотнений, являющиеся элементами уплотнения проточной части.
Стакан предназначен для установки внутри него корпуса задней опоры ротора КНД и для передачи осевых и радиальных усилий, воспринимаемых задней опорой КНД, на цапфу вала привода КВД.
Схема нагружения вала привода КВД приведена на рис. 10.2. К стакану приложен крутящий момент Л/твд от вала ТВД. Крутящий момент снимается