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邢台玻璃钢化粪池,叶片的强度和变形计算
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恒德环保科技

时间 : 2022-04-04 20:42 浏览量 : 85

邢台玻璃钢化粪池,叶片的强度和变形计算

叶片的运动情况是复杂的,它的受力情况也是复杂的。在叶片的强度计算时,常常采用简化的计算办法,只考虑叶片上所受的力和力矩的静力情况。把叶片简化为一根在根端固定的悬臂梁,它承受着离心力和空气动力。离心力使梁承受拉伸、弯曲和扭转变形;空气动力使梁承受弯曲和扭转。本节对这些荷载下的强度和变形计算作一简单介绍。

1.计算坐标的选取

在推导一些基本计算式时,选取了直角坐标OR,Y,X如图11-15所示。取垂直于旋转轴并通过叶片根端截面重心的轴为OR轴,以指向叶尖方向为正;叶片的旋转轴为OY轴,以气流的流动方向为正;OX轴在旋转平面内,以指向后缘为正。是一个右手坐标系,如以拇指表示OR轴,则食指为OY轴,中指为OX轴。除基本坐标外,还采用一个辅助坐标O1Z1Y1X:,它是以所取叶剖面的重心为原点O1;O1Z1平行OR;O1Y:平行OY;O1X:平行OX。叶片各截面形心的轨迹,一般不与R轴重合。

2.叶片离心力计算

当叶片旋转时就产生了离心力,这是一种质量力,它的方向是从旋转轴向外而同时又垂直于旋转轴。在图11-15中取出一个微段进行分析如图11-16所示。当叶片以@角速度转动时,秒度量,桨叶上任一微质量A(其质量为dFdR)的离心力为d2P,其方向沿OA方向,令OA的距离为R'则d将它分成两个分力,一个沿R方向,另一个沿X方向,依次为d = o

(c)在整个微段内积分得到该微段产生的离心力

因为OY是旋转轴,离心力不产生Y方向的分力。dPR是一个使桨叶受拉伸的一个力,先分析这一个力。假想在R处切开,则R截面上将受着R到RR一段的离心拉力PR = ros 

如面积F能以R的函数表达时,有时可以用积分求解。当面积沿叶高的变化规律很复杂时,常用有限差法代替积分,用数值计算来求各截面上的离心力如图11-17所示。将叶片沿叶高分成若干段,通常就利用叶片的各控制截面,每段中的截面面积变化近似地作为直线处理。第;截面上的离心力为JV,=1 式中AZ,= 3( mtF)AR,在叶根截面上的离心力PRR=GO2

在具体计算时,列表进行。如已知整个叶片重量W及其重心半径R则整个叶片的离心力PR =W 

再看离心力的第二个分量d=Px,当把它在整个微段上积分时,不仅有一个作用在该微段重心O上的X方向分力dPx已如上述,而且还有一个绕O1Z:轴旋转的扭矩(图11-16)

用“-”号的意义是因为这个扭矩使攻角减小,它顺着叶片的自然扭转方向作用,有将叶弦扭向旋转平面的趋势。因为0是该微段的重心,所以在离旋转轴线为R的截面上,除了承受着(11·3-1)式的离心拉力以外,还承受着离心弯矩和离心扭矩。另外,叶片的重心线并不一定与OR轴重合,如图11-18所示,令叶片重心线的坐标为(X,Y,),在R截面上对Xx轴的弯矩Mxx和剪力Qxx

平时常遇到这样的情况,叶片重心线是按直线规律偏移的如图11-19所示,线性偏移量X,是通过叶片在毂上的偏心安装来达到,重心偏移量为XRo=8这样因为相对于R。来说是个小量,X,可以近似的写为X,=r-Ro 3如果叶片重心线与OR轴重合,那末离心弯矩Mx=My=0,只留下离心扭矩Mk为MKa = - roz 注意,这里没有涉及叶片因气动荷载引起的变形而使重心轴偏移的问题。



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