Таким образом можно предположить, что изменение геометриче-
ской формы профиля боковой поверхности хвостовика лопатки в зам-
ковом соединении типа “ласточкин хвост” приведет к аналогичному
перераспределению контактных напряжений.
Исследование распределения контактных напряжений в замках при
различных формах боковых поверхностей хвостовика выполнено чи-
сленно с использованием МКЭ. Для этого создана модель сектора
диска с углом, соответствующим шагу лопаток. По границам секто-
ра приложены условия циклической симметрии. Нижняя поверхность
участка сектора диска закреплена в окружном направлении. К верхней
кромке хвостовика лопатки приложено давление
P
,
соответствующее
центробежной нагрузке от пера лопатки на расчетном режиме,
P
=
mRω
2
L
,
где
m
—
масса лопатки;
R
—
радиус центра масс лопатки;
ω
—
частота
вращения;
L
—
длина кромки хвостовика. Между замковым пазом дис-
ка и хвостовиком лопатки моделировалось контактное взаимодействие
с учетом трения.
Рассмотрены два варианта конструктивных решений замкового со-
единения. В варианте 1 площадки контакта имеют плоские поверхно-
сти (рис. 2,
а
).
В варианте 2 контактная поверхность хвостовика имеет
закругленную форму (рис. 2,
б
),
в то время как поверхность паза оста-
ется плоской.
Наиболее предпочтительной представляется конструкция с закруг-
ленной поверхностью площадки контакта хвостовика лопатки. В этом
случае максимум контактных напряжений смещается к центру контак-
та. Можно предположить, что, варьируя радиус скругления поверхно-
стей контакта хвостовика и диска, можно получить наиболее раци-
ональное распределение контактных напряжений. Для определения
этого радиуса возможно применение методов оптимального проекти-
рования конструкций.
Рис. 2. Распределение контактного давления на поверхности хвостовика:
а
—
плоские поверхности;
б
—
закругленные поверхности
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012
199