Осевой компрессор
Первоначально определяются осевые силы, действующие на каждое рабочее колесо ротора и направляющий аппарат статора. Осевая газодинамическая сила, возникающая на лопатках рабочего колеса, может быть подсчитана по формуле
Рис. 1.1. К расчету осевой газодинамической силы лопаток компрессора и турбины Осевая газодинамическая сила, действующая на все рабочее колесо ступени, определяется как сумма равнодействующих статических давлений на боковые поверхности рабочего колеса и осевой силы лопаток (рис. 1.2): где — статические давления, действующие на боковые поверхности колеса, равные соответствующим давлениям в корневом сечении лопаток; — статические давления внутри барабана, справа и слева от колеса. Полости обычно сообщаются, поэтому указанные давления одинаковы, тем не менее разность сил все равно имеет место из-за различия величин площадей, на которые действуют давления; FlH, FlBH, F2H, F2BH — площади открытых боковых поверхностей диска, определяемые расположением уплотнений и размерами барабана. Эти площади легко подсчитываются по ограничивающим их окружностям: (1.10) Осевое усилие, действующее на лопатки направляющего аппарата ступени, подсчитывается также по формуле (1.7), по параметрам воздуха на среднем радиусе входа и выхода лопаток. Полное осевое усилие, действующее на направляющий аппарат ступени, складывается из суммы (рис. 1.3) где второе и третье слагаемые представляют собой силы статических давлений на боковые поверхности нелопаточной части направляющего аппарата.
Рис.1.2. К расчету осевой силы рабочего колеса компрессора
Осевые силы на рабочем колесе и направляющем аппарате компрессора действуют в сторону входа. При расчете по приведенным формулам они имеют отрицательный знак и достигают сотен килоньютонов. Их определение необходимо для расчета на прочность и деформацию элементов конструкций ротора и корпуса осевого компрессора.
Рис. 1.3. К расчету осевой силы направляющего аппарата компрессора
Осевые силы создают растяжение барабана ротора и оболочки корпуса. Усилие растяжения возрастает от первой ступени к последней, так как происходит сложение осевых сил ступеней. Наибольшее усилие растяжения создается за последней ступенью компрессора. Такое распределение сил необходимо учитывать при расчете соединений частей ротора и корпуса. Общее осевое усилие, возникающее на роторе компрессора, равно сумме осевых сил от всех ступеней. Для уменьшения этой осевой силы за задней торцовой поверхностью ротора создается думисная полость З с низким, почти атмосферным, давлением , а перед передней торцовой поверхностью ротора — думисная полость П, в которую подается воздух повышенного давления от промежуточных ступеней (рис. 1.4). В результате возникает разгружающая положительная сила как разность осевых сил, действующих на торцы ротора. Расчет этой силы производится по заданным величинам давлений и размерам площадей:
Рис. 1.4. Схема действия осевых сил на торцевые поверхности ротора компрессора
|