РАВНОПРОЧНЫЕ ЛОПАТКИ

При проектировании рабочих лопаток для высокотемпературных газовых турбин целесообразно исходить из условия, чтобы на большей части длины пера лопатки запас длительной прочности определяемый формулой (45). был бы равен минимально допустимому запасу . У конца лопатки, где напряжения малы, а в некоторых случаях и у замковой части, где температура значительно снижается, величина может быть больше

Если известно изменение температуры по длине пера лопатки, то, определив для каждого сечения значение предела длительной прочности материала при соответствующей температуре, найдем допускаемые напряжения

Рис. 17 К расчету напряжений в равнопрочной лопатке

Рис. 18. Условия равновесия элементв лопатки

Действительные напряжения а должны быть равны или меньше допускаемых, что можно обеспечить соответствующим выбором закона распределения площадей поперечных сечений по длине лопатки (рис. 17). У конца лопатки (участок всегда есть область, где . Здесь сечение может быть постоянным и равным периферийному сечению Построив по уравнению (4) кривую где — напряжения в лопатке постоянного сечения, найдем границу участков I и II как точку пересечения кривых

На участке II

Чтобы установить, как при этом должна меняться площадь сечения рассмотрим условие равновесия элемента лопатки (рис. 18):

откуда

Разделив переменные

Рис. 19. (см. скан) Различные случаи равнопрочной лопатки: , б - общий случай, в — в области

и проинтегрировав в пределах от до с с учетом условия получим

Температура лопатки у замковой части обычно значительно падает, величина возрастает и площадь, вычисленная по формуле (49), может с некоторого радиуса начать уменьшаться, что недопустимо по условиям обеспечения вибрационной прочности лопаткн. При (участок III, см. рис. 17), площадь следует сохранять постоянной или несколько увеличивать. Значение точки определяется условием и может быть найдено численно или графически.

Распределение напряжений на участке III (при определится как

Коэффициент уменьшения площади поперечного сечения

В отдельных случаях число участков может быть меньшим (рис. 19).

Полученный теоретический закон распределения площадей сечений по длине пера лопатки может служить исходным материалом для последующей конструкторской проработки.