АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЛОПАТОК ОСЕВЫХ ТУРБИН

Лопатки турбин подвергаются действию центробежных сил собственной массы, массы бандажа и скрепляющей проволоки, а также действию пара, протекающего через каналы, образованные ло­патками.

Профильную часть лопаток рассчитывают на разрыв от действия центробежных сил и на изгиб как от действия давления пара, так и от действия центробежной силы, если радиус, проведенный через точку ее приложения, не совпадает с центром тяжести рассчитываемого се­чения лопатки.

Хвостовик лопаток рассчитывают на разрыв в наиболее опасном сечении, а также на срез и смятие. Бандаж лопаток рассчитывают на изгиб от действия центробежной силы и на отрыв от лопаток. Так как лопатки во время работы имеют температуру свыше 400— 500° С, то их рассчитывают и на ползучесть, т. е. на величину пласти­ческой деформации, возникающей в лопатке даже при напряжениях меньших, чем предел текучести, но при высоких температурах и про­должительном времени действия усилия.

5 — 1. Расчет профильной части лопатки на разрыв

Напряжение разрыва основания лопатки с постоянным повысоте профилем (рис. 31) определяют по формулам: в единицах СИ

в единицах системы МКГСС

Здесь ρ — плотность материала лопатки, кг/м³;

u — окружная скорость на среднем диаметре ступени, м/с.

v — отношение среднего диаметра ступени к длине лопатки;

γ — удельный вес материала лопатки, кг/см³;

g — 9,81 м/с² — ускорение земного тяготения.

Для лопатки с переменным профилем (рис. 82) его напряжениерассчитывают по формулам: в единицах, СИ

в единицах системы МКГСС

Здесь M_n =f_б/f_о, a f₀—площадь поперечного сечения лопатки у ос­нования, м²; f_б — площадь поперечного сечения лопатки у бандажа, м².

С учетом центробежных сил масс бандажа и скрепляющей проволо­ки растягивающие напряжения увеличиваются. Если объем бандажа

обозначить через V₆ на длине одного шага лопаток, а соответствующий объем скрепляющей проволоки — через V_n, то дополнительные на­пряжения растяжения будут:

а) за счет центробежных сил бандажа

или

б) за счет центробежных сил скрепляющей проволоки

или

Здесь r_б и r_п — радиусы бандажа и проволоки (рис. 32).

Суммарное напряжение разрыва основания лопатки определяют по формуле:

5 — 2. Расчет на изгиб одиночной лопатки

На рабочие лопатки турбины действуют окружное р_окр и осевое Р_0c усилия пара, величину которых рассчитывают по формулам:

в единицах СИ

в единицах систем МКГСС

Здесь G — секундный расход пара в ступени, кг/с;

ε — степень парциальности;

z — число рабочих лопаток в ступени;

с_1и и с_2u — проекции абсолютных скоростей с₁ и с₂ на окружное

направление, м/с;

c_1a и c_2a — проекции абсолютных скоростей на осевое направ­ление, м/с;

p₁ и p₂ — давление пара до и после рабочих лопаток, н/м³ (кгс/см²);

t — шаг решетки, м (см);

l — высота лопаток, м (см);

g — 9,81 м/с² — ускорение земного тяготения.

Рис. 31. К расчету на разрыв лопатки пере­менного профиля

Рис. 32. К расчету на разрыв лопатки постоянного про­филя

При расчете усилий по этим формулам выбирают такой режим работы турбины, при котором окружное усилие максимально.

Для большинства ступеней турбины таким режимом является ре­жим максимальной нагрузки на турбину. Для первой ступени турби­ны с сопловым регулированием наиболее опасным является режим, соответствующий полному открыванию первого соплового клапана (остальные клапаны закрыты), когда ступень работает с большим теплоперепадом и малой степенью парциальности. Это видно из урав­нения работы, развиваемой одной лопаткой, если решить его отно­сительно P_окр:

или

где h₀ — теплоперепад, кДж/кг (ккал/кг).

Равнодействующую окружного и осевого усилий находят по фор­муле

Рис. 33. К расчету геометрических характеристик реше­ток

Лопатку можно рассматривать как консольную балку с жестко заделанным концом и нагруженную равномерно распределен­ной нагрузкой

Максимальным изгибающим моментом для профильной части ло­патки будет изгибающий момент у основания лопатки.

Максимальное изгибающее напряжение на входных и выходных кромках лопатки, а также на ее спинке определяют по формулам

где W ^сп _x1x1, — момент сопротивления сечения профиля лопатки у ее основания относительно оси х₁х₁ (рис. 33), проходящей через центр тяжести профиля параллельно хорде b (для кромки лопатки);.

W ^сп _x1x1, —то же, для спинки лопатки.

Эти величины либо берут из атласа Дейча М. Е. (если профиль лопатки был выбран из атласа), либо рассчитывают, пользуясь мето­дом, изложенным в книге Г. С. Жирицкого «Конструкция и расчет на прочность деталей паровых турбин» (М., Госэнергоиздат, 1960, с. 51).

Дата добавления: 2016-03-26 | Просмотры: 1006 | Нарушение авторских прав