Изгибающие моменты от центробежных сил

М_{Ц x} и М_{Ц y} на радиусе R определяются путем интегрирования:

(21)

(22)

При правильном выносе центра тяжести сечения, изгибающие моменты имеют знак, противоположный знаку от газодинамических сил (рис. 2.11.).

При определении изгибающих моментов от центробежных сил должны быть учтены моменты обусловленные наличием бандажной полки, если она имеется.

Пусть на радиусе R_п расположена полка, имеющая объем V_п. рассматривая полку как сосредоточенную массу, обозначив выносы ее центра тяжести относительно корневого сечения лопатки x_п, y_п, получим выражение для изгибающих моментов при R = R_п:

(23)

(24)

Эти моменты действуют во всех сечениях пера лопатки, расположенных ниже бандажной полки и суммируются с изгибающими моментами от центробежных сил, приложенных к перу определенными по формулам (21) и (22).

Напряжения изгиба от центробежных сил определяются по тем же зависимостям, что и от газодинамических сил, с той разницей, что вместо изгибающего момента от газодинамических сил, в них фигурирует изгибающий момент от центробежных сил для точки А сечений лопатки.

(25)

Для лопаток с правильно подобранными выносами центра тяжести сечений, напряжения изгибов от центробежных сил близки по абсолютной величине и противоположны по знаку напряжениям от газодинамических сил. В результате суммарные напряжения изгиба снижаются до уровня, составляющего около 20 % от напряжения растяжения, обусловленных действием центробежных сил, приложенных к перу лопатки. Для минимизации суммарных изгибающих моментов в корневом сечении иногда достаточно просто наклонить ось лопатки в сторону спинки, сохранив ее прямолинейной. Если это не приводит к желаемому результату, то для разгрузки лопатки от изгиба газовыми силами подбирают сложный закон размещения центров тяжести сечений, вследствие чего ось лопатки становится криволинейной (рис. 2.2.). Полностью компенсировать изгибающие моменты от газовых сил на всех режимах работы двигателя невозможно, так как центробежные силы пропорциональны квадрату частоты вращения ротора, а газодинамические зависят от высоты и скорости полета.

Как правило, при выносе центров тяжести сечения лопатки задаются значениями коэффициента компенсации γ в диапазон 0,5 …0,7 на режиме максимальных газовых сил (полет у земли с максимальной скоростью), и затем проводят проверочный расчет на прочность еще на нескольких характерных режимах. Процедура повторяется с различными значениями коэффициента компенсации до получения необходимых результатов.