Проектирование компрессора двигателя PW2037

График .cdw

расчетные сечения по высоте диска
Распределение по диску напряжений и коэффициента безопасности

Компрессор.cdw

В процессе сборки замерять радиальные зазоры по колесам
осевые зазоры между лопатками и сопловыми аппаратами. Замер
вести в восьми точках по окружности.
За радиальный зазор принять среднестатический из восьми
При сборке поверхности тел качения в подшипниках смазать
смазкой ЦИАТИМ 6267-74.
Произвести балансировку ротора на опорах.
Затяжку болтов по фланцам осуществлять предельным ключом.

КСС PW2037.frw

- Вентилятор; 2 - Компрессор; 3 - Камера сгорания; 4 - Турбина; 5
- Роликовые подшипники;
- Радиально-упорные подшипники.
Конструктивно - силовая схема двигателя PW 2037

Спецификация.spw

Компрессор-ГОТОВ.cdw

В процессе сборки замерять радиальные зазоры по колесам
осевые зазоры между лопатками и сопловыми аппаратами. Замер
вести в восьми точках по окружности.
За радиальный зазор принять среднестатический из восьми
При сборке поверхности тел качения в подшипниках смазать
смазкой ЦИАТИМ 6267-74.
Произвести балансировку ротора на опорах.
Затяжку болтов по фланцам осуществлять предельным ключом.

КСС Д25В.frw

- Вентилятор; 2 - Компрессор; 3 - Камера сгорания; 4 - Турбина; 5
- Роликовые подшипники;
- Радиально-упорные подшипники.
Конструктивно - силовая схема двигателя Д-25В

Компрессор.frw

В процессе сборки замерять радиальные зазоры по колесам
осевые зазоры между лопатками и сопловыми аппаратами. Замер
вести в восьми точках по окружности.
За радиальный зазор приянть среднестатический из восьми замеров.
При сборке поверхности тел качения в подшипниках смазать смазкой
Произвести балансировку ротора на опорах.
Затяжку болтов по фланцам осуществлять предельным ключом.

Записка.docx

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА
Кафедра «Конструкция и проектирование двигателей летательных аппаратов»
Расчетно–пояснительная записка к курсовому проекту
«Проектирование компрессора»
Прототип: двигатель PW2037
Спроектировать компрессор удовлетворяющий современным требованиям по конструктивному исполнению. Конструктивную схему выбрать на основании анализа схем двигателей PW2037 Д-25В.
Специальная часть: Модульность конструкции компрессора.
Курсовой проект Пояснительная записка
КОМПРЕССОР НАПРЯЖЕНИЕ ДИСК КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ЗАПАС ПРОЧНОСТИ ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ ЗАМОК ОПОРА РОТОРА УПЛОТНЕНИЕ.
В данной работе произведено проектирование и конструктивная разработка компрессора ТРД. Представлены обоснования выбора конструктивно силовой схемы двигателя а так же компрессора; представлена технология сборки и разборки компрессора произведены расчеты на прочность диска с помощью ЭВМ.
Анализ конструктивно-силовых схем двигателей
1Анализ конструктивной схемы двигателя PW2037
2 Анализ конструктивной схемы двигателя Д-25 .
3 Анализ конструктивной схемы проектируемого двигателя
Расчёт диска на прочность
1 Исходные данные и принятые допущения
2 Анализ результатов расчёта
Особенности спроектированного компрессора
1 Сборка и разборка компрессора
2 Анализ эксплуатационной технологичности
Специальная часть. Модульность конструкции компрессора
Список используемых источников ..
Данный тип двигателей обеспечивает комплексу самолет – двигатель наивыгоднейшее технические и эксплуатационные показатели. Такой вывод делается на основании критериев оптимальности (себестоимость перевозок высокой надежности и др.) при соответствующем выборе основных параметров термогазодинамического цикла двигателя.
Компрессор является одним из структурных элементов двигателя поэтому его конструктивное совершенство в значительной степени определяет основные данные всего двигателя.
При проектировании компрессора были учтены тенденции развития и особенности современного состояния элементов конструкции систем и деталей.
В качестве первого (основного) прототипа был взят двигатель PW2037 в качестве второго Д-25В.
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНО-СИЛОВЫХ СХЕМ ДВИГАТЕЛЕЙ
При анализе конструктивных схем двигателей прототипов и выборе оптимальной схемы необходимо руководствоваться следующими критериями которые являются критериями для выбора силовой схемы ротора двигателя а также его корпуса.
-Число радиально-упорных подшипников и места их расположения;
-Соединение валов компрессора и турбины;
-Учет силовой схемы ротора;
- Способ соединения корпусов;
-Схема подвески двигателя на самолете.
1Анализ конструктивной схемы двигателя PW2037
Конструктивная схема двигателя представлена в приложении А.
Компрессор: осевой 14ступенчатый однокаскадный.
Ротор компрессора - барабанно-дискового типа с передним коротким
валом соединённым с валом выносного редуктора воздушного винта
и с задним валом соединённым с валом турбины.
Корпус компрессора - стальной состоит из двух частей.
Камера сгорания: кольцевая укороченная 16 топливных форсунок.
Корпус КС - стальной разъемный.
Турбина: осевая 4-ступенчатая лопатки соплового аппарата первых двух ступеней полые и охлаждается воздухом.
Ротор турбины - дискового типа.
Корпус турбины - разъёмный. Силовое замыкание - наружное.
Соединение роторов компрессора и турбины: валы ротора компрессора и ротора турбины соединены через промежуточный вал посредством болтов.
Подшипники: два радиально-упорных (один перед компрессором один за компрессором) три роликовых (один перед компрессором один перед и один за турбиной).
Охлаждение: лопатки соплового аппарата первых двух ступеней полые и охлаждается две первые ступени ротора турбины.
2Анализ конструктивной схемы двигателя Д-25В
Конструктивная схема двигателя представлена в приложении Б.
Вид ГТД-ТВаД со свободной турбиной;
Компрессор - осевой однокаскадный 9-ступенчатый.
Ротор компрессора - дискового типа.
Соединение диска с валом осуществляется шлицами.
Корпус компрессора - имеет продольный разъем сочетающийся с поперечным разъемом.
Камера сгорания - кольцевая осевая прямоточная.
Турбина компрессора - 1-ступенчатая обеспечивает привод компрессора и агрегатов.
Диск с валом имеет штифтовое соединение.
Свободная турбина : осевая двухступенчатая служит для привода несущего и рулевого винта вертолета. Силовое замыкание наружное.
Соединение роторов турбины и компрессора: соединение шлицевое со стяжной гайкой.
Подшипники: два радиально-упорных (один за компрессором другой за свободной турбиной ) два роликовых (один перед компрессором другой перед турбиной компрессора).
3Конструктивно-силовая схема проектируемого двигателя
Проектируемый двигатель является одновальным ТРД модульной конструкции.
Компрессор - осевой 14-ступенчатый однокаскадный.
валом соединённым с задним валом соединенным с валом турбины.
Корпус компрессора - стальной с продольным разъёмом.
Уплотнение: в качестве уплотнения на передней и на задней опорах компрессора применены радиально - торцевые контактные уплотнения что существенно облегчает сборку - разборку конструкции.
Камера сгорания - кольцевая укороченная 16 топливных форсунок.
Турбина - осевая 4-ступенчатая лопатки соплового аппарата первых двух ступеней полые и охлаждаются воздухом.
Корпус турбины - разъемный.
Силовое замыкание - наружное.
Соединение роторов компрессора и турбины - валы ротора компрессора и ротора турбины соединены через промежуточный вал посредством болтов.
Подшипники: один радиально - упорный (за компрессором) три роликовых (один перед компрессором один перед и один за турбиной).
Охлаждение - лопатки соплового аппарата первых двух ступеней полые и охлаждаются две первые ступени ротора турбины.
Конструктивная схема проектируемого двигателя представлена в приложении В.
АНАЛИЗ ПРОЕКТИРУЕМОГО КОМПРЕССОРА
1Порядок сборки и разборки компрессора
Диски ротора собираются в единый блок центрируются по среднему диаметру шлицевого соединения и стягивается в осевом направлении стяжным болтом. На диск первой ступени одевается радиально-торцевое контактное уплотнение подшипник (роликовый) и затягивается гайкой. На последнюю ступень компрессора одевается лабиринтное уплотнение подшипник (радиально-упорный) и стягивается промежуточным валом. Набранные блоки статора вставляются в корпус корпус одевается на ротор и завинчивается болтами часть из которых - призонные.
Разборка ведется в обратном порядке.
2 Анализ эксплуатационной технологичности компрессора
Разработанный компрессор отличается свободным доступом к местам обслуживания и ремонта из-за корпуса с поперечным разъемом. В компрессоре в основном использованы разъёмные соединения. Предусмотрена возможность выполнения операций обслуживания и ремонта без демонтажа других основных составных частей.
Компрессор имеет высокую технологичность сборки и разборки сокращен до минимума количество применяемых инструментов и оснастки характеризуется лёгким и простым демонтажем наличием технологических баз направляющих и центрирующих элементов.
РАСЧЕТ ДИСКА НА ПРОЧНОСТЬ
1Исходные данные и принятые допущения. Расчетная схема
Для расчета на прочность реального диска необходимо упростить его расчетную схему с учетом следующих положений:
Периферийная поверхность проводится по основанию замковых пазов выполненных в ободе диска для крепления лопаток;
Коническая периферийная поверхность диска заменяется на цилиндрическую поверхность проводимую на таком радиусе чтобы объемы отброшенной и добавленной частей диска были примерно равными;
Расположенные на радиусе Romв в полотне диска отверстия учитываются уменьшением толщины диска bотв на этом радиусе до величины bотв пропорционально изменению площади отверстия.
Пренебрегаем напряжениями направленными параллельно оси вращения диска которые возникают за счет различного давления газов до и после дисков;
Действие центробежных сил лопаток и замковой части обода диска заменяется действием радиальной контурной нагрузки вызывающей на периферийном радиусе rп радиальное напряжение.
- центробежная сила пера лопатки;
- центробежная сила хвостовика лопатки;
- центробежная сила замковой части обода диска приходящейся на одну лопатку;
- толщина диска на радиусе;
Т.к. материал диска и хвостовика лопатки одинаков то считаем центробежную силу от хвостовика и обода.
- объем обода и хвостовиков лопаток;
- плотность материала;
Объем обода и хвостовиков: где
в – ширина диска на радиусе;
- высота замковой части;
Центробежная сила пера лопатки : где
- растягивающее значение напряжений в корневом сечении лопатки;
- площадь корневого сечения лопатки.
2 Анализ результатов расчета и выводы
В результате расчёта получены:
-массив радиальных напряжений
-массив окружных напряжений
-массив эквивалентных напряжений
-массив запаса прочности по эквивалентным напряжениям
по этим значениям строятся диаграммы распределения напряжений и запасов прочности по радиусам сечения диска. Чтобы довести диск по максимальному коэффициенту прочности необходимы многочисленные изменения формы диска и эксперименты.
Модульность конструкции компрессора.
Одним из наиболее эффективных средств повышения технологичности при обслуживании и ремонте является модульность (или блочность) конструкции ГТД. Под модульной конструкцией понимается такая конструкция которая позволяет разобрать двигатель на отдельные модули (блоки) каждый из которых может независимо от других ремонтироваться и использоваться для укомплектования любого из двигателей данного типа. Каждый модуль имеет свой формуляр где учитывается его наработка.
Модульная конструкция должна удовлетворять ряду условий и требований в частности:
-деление двигателя на модули должно производится с учётом прогнозируемой повреждаемости безотказности и долговечности элементов конструкции;
-модулями могут быть как отдельные функциональные узлы двигателя (вентилятор компрессор камера сгорания турбины и др.) так и основные сборочные единицы этих узлов (ротор компрессора или турбины статоры этих узлов и т.д.);
-модулями должны устанавливаться ресурсы;
-замена модулей на двигатель должна производится как правило без разборки самих модулей;
-постановка на двигатель нового или отремонтированного модуля не должна снижать эксплуатационных характеристик двигателя;
-подшипники опор роторов двигателя при замене модулей должны сохранять свою комплектность т.е. элементы подшипников следует включать в состав одного модуля.
Применение модульных конструкций позволяет примерно на 25% сократить общий объем запасных двигателей и модулей необходимых для обеспечения бесперебойной эксплуатации по сравнению с объёмом запасов при немодульной конструкции.
Курсовой проект является завершающим этапом проектирования компрессора двигателя который объединяет все знания полученные по теории авиадвигателей и конструкции авиационных двигателей.
На основания расчётов спроектирован компрессор он отличается от прототипа PW2037 относительно которого проводились все расчёты.
Выполнены расчёты на прочность рабочего колеса первой ступени на ПК методом конечных разностей. Они показали что диск работоспособен в расчётных условиях а его коэффициенты запаса превышают нормы конструктивной прочности.
Пояснительная записка дополняется сборочным чертежом компрессора выполненном на листе А1 и 3 листов спецификации на листах А4.
Список использованных источников
Белоусов А.И. Камынин В.А. Расчёт на прочность дисков и крыльчаток турбомашин методом конечных разностей с помощью ЭВМ. -Куйбышев: КуАИ 1982.- 36 с.
Новиков Д.К. Фалаеев СВ. Ульчева О.В. Расчёт прочности и собственной частоты колебания рабочей лопатки ГТД на ЭВМ. - Самара: САМ. 1992- 18 с.
Панин Е.А. Конструкция и прочность авиационных двигателей. - Самара: СГАУ 2003.-46 с.
Зрелов В.А. Курс лекции по конструкции и прочности авиационных двигателей.

ККС спроектированного двигателя.frw

- Вентилятор; 2 - Компрессор; 3 - Камера сгорания; 4 - Турбина; 5
- Роликовые подшипники;
- Радиально-упорные подшипники.
Конструктивно - силовая схема спроектированного дивгателя