РАСЧЕТ КОРПУСА ТУРБИНЫ НА ПРОЧНОСТЬ
Напряжение в корпусе турбины определяют по формуле, полученной для тонкостенных цилиндрических сосудов:
где Р — внутреннее давление, Н/м2 (кгс/см2);
D — внутренний диаметр цилиндра, м (мм);
δ — толщина стенки, м (мм).
Эта формула не учитывает влияния, оказываемого торцевыми стенками, фланцами горизонтального и вертикального разъемов, ребрами и патрубками, и дает ориентировочные значения возникающих напряжений.
По этой причине толщину стенок корпуса обычно выбирают исходя из конструктивно-технологических соображений, а напряжения в корпусе проверяют после его изготовления при гидравлических испытаниях путем тензометрирования.
Фланцы горизонтального разъема и соединяющие их болты рассчитывают следующим образом. Сила, стремящаяся оторвать одну половину корпуса от другой и действующая на длине шага болтов t,
Эта сила приложена посредине толщины стенки корпуса (рис. 44). Если силу затяжки болта, соединяющего фланцы, обозначить через Р и выбрать ее такой, чтобы она не вызывала реакцию в точке В, а в точке С была бы максимальной, то равнодействующая сил реакции Q (при прямолинейном законе распределения реакций) будет находиться на расстоянии 1/3 (т + п) от края фланца, так как она должна пройти через центр тяжести ΔАВС.
Благодаря равновесию фланца Р = Q + F и Fn = Qx, так что
Из последнего выражения видно, что:
1) всегда Р > F;
2) сила Р возрастает с увеличением расстояния от оси болтов до стенки корпуса.
При расположении болтов посредине отрезка ВС т = п и, следовательно,
Для уменьшения величины силы Р шаг болтов t и расстояние п нужно выбирать минимально допустимыми и допускать работу фланцев
на изгиб. Если расстояние от оси болтов до сечения фланца а—а, в котором прекращается плотное прилегание фланцев, обозначить через у (рис. 45), то в указанном сечении будет действовать изгибающий момент М = F (п — у). Эпюра давлений в этом случае изображается прямой
Рис. 44. К расчету фланцевого соединения
Рис. 45. К расчету фланца на изгиб
ab, а сила Q будет приложена на расстоянии (m+y)/3 от края фланца.
Условие равновесия моментов сил, действующих на фланец, выражается уравнением
Но так как Q = Р — F, то
Задавшись величиной у ≥d/2 (чтобы обеспечить паронепроницаемость фланцев), из этого равенства можно определить силу затяжки болта Р.
Величина напряжения изгиба в сечении а—а фланца
где h - высота сланца.
Растягивающее напряжение в болте
где do — внутренний диаметр резьбы болта или диаметр проточки
в болте для выхода резца.
При расчете фланцев вертикального разъема корпуса величину силы F, действующей в осевом направлении на протяжении шага t, определяют по формуле
где z — число болтов по окружности фланца. Так как z= πD/t, то
Растягивающее напряжение в стенке корпуса от воздействия силы F будет
РАСЧЕТ ДИАФРАГМ
Диафрагмы для ч. в. д. турбины выполняют стальными с приклепанными или приваренными к ним фрезерованными лопатками, образующими сопла. Для ч. н. д. изготовляют чугунные диафрагмы с залитыми в них стальными лопатками.
Существуют различные методы расчета диафрагм. Наиболее точными из них являются метод А. А. Моисеева для расчета чугунных диафрагм и метод, разработанный на Ленинградском металлическом заводе, для расчета стальных сварных диафрагм.
Расчет чугунных диафрагм. Максимальное напряжение в теле диафрагмы переменной толщины можно рассчитать по формуле
Рис. 46. График для определения коэффициента kq
где kσ — коэффициент, определяемый из графика (рис. 46);
Δр — разность давлений по обе стороны диафрагмы, Н/м2 (кгс/смг);
D — внутренний диаметр корпуса, м (см);
tмакc — максимальная толщина диафрагмы, м (см);
I — условный момент инерции, м4 (см4).
Последний определяют так:
I=IТ+Iоб , если IТ>Iоб;
I=2IТ, если IТ<Iоб.
Здесь Iт — момент инерции тела диафрагмы относительно оси
х — х, м4 (см4);
Iоб— момент инерции обода диафрагмы относительно оси х — х, м4 (см4)
(рис. 47).
Рис. 47. Схематический разрез чугунной диафрагмы
Рис. 48. Поперечное сечение направляющей лопатки
Максимальное изгибающее напряжение в лопатках, залитых в диафрагму, за счет разности давлений по обе стороны диафрагмы рассчитывают по формуле
Здесь zx — число лопаток на диафрагме;
Wx — момент сопротивления сечения лопатки относительно
оси х—х, м3 (см3) (рис. 48).
Последний определяют так:
где 1Х — момент инерции сечения, м4 (см 4 )
у — расстояние наиболее удаленного волокна от нейтральной оси, м (см).
Прогиб диафрагмы Δ на диаметре d складывается из прогиба лопатки Δ л и прогиба тела диафрагмы Δ т:
Δ= Δл+ ΔТ
Прогиб лопатки рассчитывают по формуле
а прогиб тела диафрагмы — по формуле
где Е — модуль упругости тела диафрагмы [для чугуна Е = 0,985 х
х 106 Н/м2 (кгс/см2)]; I — условный момент инерции, м4 (см4);
KΔ — коэффициент, определяемый из графика рис. 49 в зависимости от отношения d/Dпри определении прогиба на диаметре d и в зависимости от d/D и l/D при определении прогиба у корня лопатки.
Величина прогиба диафрагмы на диаметрах d и D — 21 должна быть меньше установленного осевого зазора между диафрагмой и диском следующей ступени турбины.
Расчет сварных диафрагм. Напряжение в теле сварной диафрагмы (рис. 50) рассчитывают по формуле
а максимальный прогиб в формуле
Рис. 49. График для определения коэффициента KΔ
Обозначения и единицы измерения величин здесь такие же, как и в предыдущих формулах. Коэффициенты kσ и kΔопределяют из графика (рис. 51) в зависимости от отношений d/D и t/D, где t – средняя толщина диафрагмы
Для расчета чугунных и сварных диафрагм в системе СИ с погрешностью, не превышающей ± 10%, применяют также формулы А. М. Валя:
Здесь Δp — разность давлений по обе стороны диафрагмы, H/м2 (кгс/см2);
D — наружный диаметр диафрагмы, м (см);
t — средняя толщина диафрагмы, м (см);
Е — модуль упругости; Н/м2 (кгс/см2).
Коэффициенты kσ и kΔ берут из графика (рис. 51) в зависимости
от отношений d/D и t/D, где d — внутренний диаметр диафрагмы
(рис. 50).
Расчет производят для максимального перепада давлений по обе стороны диафрагмы.
Рис 50. Схематический разрез сварной диафрагмы
Рис. 51. График для определения коэффициентов kq и kΔ
Дата добавления: 2016-03-26 | Просмотры: 1151 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
|