2. Расчет диаметральных размеров и частоты вращения твд

Необходимые исходные данные для расчета проточной части турбокомпрессора ГТД приведены в таблице 2.

Для обеспечения заданного ресурса турбины ВД современных высокотемпературных ГТД выполняются охлаждаемыми.

Оценивается температура газов на первой ступени турбины ВД.

⁽¹⁾

^где

^λ_С1^{=1, λ}₁^{=20˚, К}_Г^=1.33

^Тогда

^{Относительная высота лопатки на выходе из турбины}

^{Задавшись величиной осевой скорости на входе в турбину, С}_о^{=130 м/с определим кольцевую площадь на входе в СА турбины:}

^где

^{q(0.2)=0.3132.}

^{Вычислим кольцевую площадь на выходе из турбины. Для этого предварительно оценивается величина осевой составляющей скорости на выходе из турбины: С}_ГА^{=208 м/с.}

^,

^где

^q(0.32)=0.48

^{Определим высоту рабочей лопатки ступени}

^{Тогда средний диаметр на выходе из турбины ВД}

^,

^{Периферийный диаметр}

^D_{ПЕРтвых}^=D_СРтвых^+h_твых^{= 0.354+0.036=0.39 м,}

^{втулочный диаметр:}

^D_ВТтвых^=D_Сртвых^-h_твых^{= 0.354-0.036=0.318 м,}

^{Выбранная форма проточной части турбины: D}_Тср^{=const позволяет получить наименьшие габаритные размеры турбины и меньшие углы наклона образующих поверхностей /7/.}

^{Определим высоту сопловой лопатки на входе в турбину:}

^.

^{Определим периферийный и втулочный диаметры на входе в турбину ВД:}

^D_ПЕРтвх^=D_СРт^+h₀^{= 0.354+0.018=0.372 м;}

^D_ВТтвх^=D_СРт^-h₀^{= 0.354-0.018=0.372 м.}

^{Тогда частота вращения ротора газогенератора ВД:}

^,

Приложение 3

Введение

С развитием техники и технологии в машиностроении возрастает потребность в ускорении процессов проектирования и производства новых изделий. На современном этапе это невозможно без использования различных средств автоматизации решения конструкторско-технологических задач. Поэтому получили развитие компьютерные технологии поддержки проектирования изделий и производственных процессов – CAD/CAM технологии (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing).

В зависимости от назначения и выполняемых функций, все существующие CAD системы для машиностроения можно разделить на несколько категорий /1/.

Системы легкого класса. Это первый в сложившемся историческом развитии класс систем. К этой категории можно отнести такие известные системы, как AutoCAD, CAD-KEY, Personal Designer, ADEM, Компас. Они, как правило, используются на персональных компьютерах отдельными пользователями. Такие системы предназначены в основном для качественного выполнения чертежей. Они также могут быть использованы для двухмерного (2D) моделирования и несложных каркасных трехмерных (3D) построений.

Эти системы в последнее время достигли высокого уровня совершенства. Они просты в использовании, содержат множество библиотек стандартных элементов, поддерживают различные стандарты оформления графической документации.

Вместе с тем, функциональная область таких систем ограничена. Часто для быстрой информационной интеграции с другими подразделениями предприятия бывает недостаточно двухмерного представления объекта производства.

Системы среднего класса. Сравнительно недавно появившийся класс относительно недорогих трехмерных CAD систем. К нему относятся такие системы, как SolidWorks, Autodesk Mechanical Desktop, SolidEdge, Microstation, Eurika, Anvil Express, и т.д. Их появление связано с увеличением мощности персональных компьютеров и развитием операционной системы (ОС) MS Windows95/NT. Кроме того, с их помощью можно решать до 80% типичных машиностроительных задач, не привлекая мощные и дорогостоящие CAD/CAM системы тяжелого класса.

Большинство систем среднего класса основываются на трехмерном твердотельном моделировании. Они позволяют проектировать большинство деталей общего машиностроения, сборочные единицы среднего уровня сложности. С помощью этих систем возможно производить анализ пересечений и зазоров в сборках. Такие CAD системы являются удобным и эффективным средством 3D проектирования и позволяет выполнять совместную работу группам конструкторов.

Наряду с преимуществами в области проектирования, таким системам присущи недостатки в сфере автоматизации технологических производственных процессов. Как правило, системы среднего класса обладают минимальным набором развитых CAM приложений. Такие приложения в основном являются отдельными программами и интегрируются с CAD системой посредством интерфейсов обмена данными.

Системы тяжелого класса. Такие системы предоставляют полный набор интегрированных средств проектирования, производства, анализа изделий. В эту категорию CAD/CAM систем попадают CATIA, Pro/ENGENERING,

UNIGRAPHICS, CADDS5, EUCLID, DUCT5, Cimatron^it 9.0. Такие системы используют мощные аппаратные средства, как правило, рабочие станции с операционной системой UNIX.

Системы тяжелого класса позволяют решать широкий спектр конструкторско-технологических задач. Кроме функций, доступных системам среднего класса, тяжелые CAD/CAM системы имеют возможность выполнять очень сложные действия /1/:

• Проектирование деталей самого сложного типа, содержащих очень сложные поверхности, отвечающие каким-либо специфическим математическим критериям.

• Выполнение построений поверхностей по результатам обмера реальной детали, выполнение сглаживания поверхностей и сложных сопряжений.

• Проектирование массивных сборок, требующих тщательной компоновки и содержащих элементы инфраструктуры (кабельные жгуты, трубопроводы).

• Работа со сложными сборками в режиме вариантного анализа для быстрого просмотра и оценки качества компоновки изделия.

К

• Автономное черчение

• Моделирование в 2D геометрии

• Объемное твердотельное моделирование

• Параметрические построения

• Объемное проектирование средних сборок

• Ассоциативное черчение

• Работа в малых и средних группах

• Геометрические построения сложных поверхностей

• Объемное проектирование сложных сборок

• Разработка технологических процессов и оснастки

• Параллельное выполнение крупных разработок

недостаткам таких систем следует отнести их стоимость и стоимость аппаратного обеспечения для них. Это, в главной мере, определяет их недостаточно широкое применение. Данные системы также требуют длительной подготовки специалистов.

легкие

средние

тяжелые

Рис.1. Классы CAD/CAM систем и объем выполняемых функций.

Как средние, так и тяжелые CAD системы имеют возможности для разработки ассоциативных чертежей на основе объемных моделей. Эти собственные средства могут быть использованы для разработки технической документации или для передачи 2D информации в системы легкого класса.

В последнее время, с развитием возможностей аппаратных и программных средств, намечается тенденция стремления легких и тяжелых CAD систем к среднему уровню. Это обусловлено потребностями наиболее массовой области проектирования к системам, наилучшим образом отвечающих критерию стоимость / эффективность. В системах легкого класса появляются возможности сборки и параметризации. Для их использования все больше повышаются

требования к аппаратному обеспечению. На базе тяжелых появляются средние системы, работающие на персональных компьютерах с ОС Windows95/NT. Например, на основе программного ядра Parasolid системы UNIGRAPHICS был разработан пакет SolidWorks. Тяжелая CAD/CAM система Cimatron^it разработана по модульной схеме, с тем, чтобы иметь возможность изменения конфигурации до среднего уровня.

Кроме того, фирмой Cimatron разработана CAD система среднего класса Cimatron Elite на базе нового объектно-ориентированного ядра. /2/

Наибольшую эффективность автоматизации дает комбинированное использование на предприятии систем всех классов. При этом может иметь место такая схема интеграции:

• Разработка основной массы проектов ведется на системах среднего класса. При этом строятся объемные модели и выполняются сборка и анализ изделия.

• Двумерные виды и сечения моделей передаются в легкие чертежные системы, поскольку они просты и удобны в использовании и часто имеют поддержку стандартов. Кроме того, применение этих систем позволяет «разгрузить» рабочие места с трехмерными системами для их более эффективного использования.

• Объемные модели передаются в тяжелые CAD/CAM системы для разработки на их основе оснастки и технологических процессов.

П ри этом возникает необходимость сохранения целостности данных при передаче информации между пакетами. Если передача 2D графической информации из систем среднего и тяжелого класса в легкие чертежные пакеты происходит достаточно просто, то обмен твердотельными объектами и, тем более, их сборками представляет большую проблему.

В этой ситуации могут помочь технологии, предлагаемые в системе Cimatron^it. Благодаря своей модульности, система может использоваться и как CAD/CAM тяжелого класса на базе рабочих станций, и как средняя CAD система на ПК. Тогда передача объемных моделей не потребует дополнительных интерфейсов обмена данными. По сути, при использовании CAD/CAM системы тяжелого класса в качестве базовой, можно иметь несколько рабочих мест конструктора.

Компьютерная вёрстка:

Коротыгин А.А.

Ибрахим З.Ж.

Мандал А.

Самара, 2005