SOLICITARI IN PALETE DE ROTOR FOARTE TORSIONATE

SOLICITARI IN PALETE DE ROTOR FOARTE TORSIONATE.

Paletele de rotor foarte torsionate, cum sunt cele de la primele trepte de compresor axial, sau cele de ventilator, sunt solicitate mult si din actiunea momentului de torsiune.

Pentru calculul acestor palete foarte torsionate se defineste criteriul β,

φ - unghiul dintre axele η ale profilelor de la varful aerofoliei η_v, si de la baza aerofoliei η_b,

b - coarda profilului,

L - lungimea aerofoliei.

Parametrul β, reprezinta unghiul (in radiani) de rasucire a paletei avand fibra considerata in calcul ca fiind situata la distanta fata de centrul de greutate al profilului, fig. 28.

Fig. 28 - Schema de calcul.

In functie de marimea parametrului β, paletele se impart in :

- palete cu torsiune mica, cand β < 0,07

- palete cu torsiune mare, cand β > 0,07

La paletele cu torsiune mica, sectiunile aerofoliei raman plane la torsiune. Daca insa   β > 0,07, sectiunile paletei nu mai raman plane dupa deformatie, iar sub actiunea fortei centrifuge apar tensiuni de intindere, sau de comprimare, suplimentare, in diferitele puncte ale profilului.

Tensiunile totale σ, in punctele caracteristice A, B, C, ale profilului, se obtin din relatiile:

Unde s-a notat,

σ_i - tensiunea de intindere data de forta centrifuga in sectiunea considerata a aerofoliei,

σ_I,A,B,C - tensiunile de incovoiere in punctele A, B, C, ale profilului,

m_A,B,C - parametri prin care se apreciaza starea de deformatie a materialului din care este executata paleta,

K_θ - parametru care considera si efectul torsionarii aerofoliei.

Valorile coeficientilor m_{A, B, C}, rezulta din expresiile :

in care,

A - aria sectiunii profilului,

J_p - momentul de inertie polar al ariei sectiunii profilului,

J_pξ - momentul de inertie polar fata de axa ξ,

s - distanta de la centrul axelor ξ, η, pana la elementul de suprafata considerat (fig. 29).

J_pη - momentul de inertie polar fata de axa η,

J_η, J_ξ - momentele de inertie fata de axele principale η, ξ,

η - coordonatele punctelor A, B, C de pe profil.

Fig. 29 - Notatii pe profil.

Calculul parametrului K_θ, rezulta din :

In calculul de rezistenta a paletelor de rotor compresor si de turbina, pot fi utilizate relatiile aproximative :

pentru profilele simetrice (active) :

-

pentru profile reactive :

-

In aceste relatii s-a notat :

b - coarda profilului;

c_max - grosimea maxima a profilului;

h_max - sageata maxima a profilului;

μ - coeficientul Poisson;

φ - unghiul de torsiune intre sectiuni de la baza aerofoliei si sectiunea de calcul considerata (in radiani).

Cu aceste relatii se poate face calcul suficient de precis ale tensiunilor mecanice, in punctele caracteristice A, B, C ale profilelor aerofoliei, tinandu-se seama de regula de semne impusa pentru momente.