Методические указания к выполнению задания 8
Расчет на прочность выполняется для корневого сечения рабочей лопатки. Газодинамические параметры рабочего тела в корневом сечении определяются в результате расчета закрутки лопаток соплового и рабочего аппаратов. После этого выполняется подбор и моделирование профилей лопаток соплового и рабочего аппаратов.
Основные нагрузки, которым подвергаются рабочие лопатки во время работы турбомашин: давление рабочего тела, центробежные силы.
Изгибающие усилия от воздействия потока, отнесенные к одной лопатке, определяются из уравнения Эйлера (рисунок 6)
,
.
Равнодействующая изгибающих усилий равна их геометрической сумме
.
В приведенных формулах: G- расход рабочего тела через решетку;
- полное число рабочих лопаток решетки;
e - степень парциальности;
c 1 u , c 2 u , c 1 a , c 2a, - окружные и осевые составляющие абсолютных скоростей на входе и выходе рабочей решетки.
На рисунке 6 представлена схема. сил, действующих на лопатку. Центр масс сечений профиля находиться в точке 0, прямые х-х и y - y соответствуют минимальной и максимальной оси инерции профиля, d B - угол установки профиля, x 0 , y0 - расстояния до наиболее удаленной точки профиля (в данном случае до выходной кромки) от максимальной и минимальной осей инерции. Проекции изгибающей силы на оси y - y и x - x определяются по выражениям
, 
,
где 
.
Угол установки профиля можно определить по уравнению
|
|
|
При этом сделано допущение, что минимальная ось инерции х-х параллельна хорде профиля. Такое допущение пренебрежительно мало, так как в действительности ось х-х не совпадает с минимальной осью инерции на угол 1¸4°.
В большинстве расчетов принимают также допущение о постоянстве давления и скорости потока по длине лопатки, тогда нагрузки от силы Р равномерно распределяются по длине лопатки
.
Рисунок 6 - Схема сил потока, действующих на лопатку турбины
Изгибающий момент в сечении, на z отстоящем от корневого находят по формуле
,
где z – текущая координата вдоль лопатки.
В корневом сечении (z=0)
,
в плоскостях x –х и y - y действуют соответствующие моменты
;
.
Для практических инженерных расчетов определяют изгибные напряжения в лопатках только от изгибающих моментов в плоскости y - y, а также принимают cos(90°-dB)»1 , тогда изгибные напряжения в корне лопатки постоянного сечения
,
где W – момент сопротивления сечения лопатки относительно кромок;
J - экваториальный момент инерции сечения лопатки относительно оси х-х.
Центробежные силы лопаток и связей (бандажа, связующих проволок) создают в лопатке постоянного сечения напряжения растяжения, равномерно распределенные по поперечному сечению лопатки
|
|
|
,
где 
=Cл + Ссв– сумма центробежных сил активной части лопатки Cл и связей Ссв.
В турбокомпрессорах для наддува судовых дизелей связи, как правило, отсутствуют.
Обычно напряжения растяжения определяют у основания рабочей части лопатки (корневое сечение) и в наиболее нагруженном сечении хвостового крепления.
Если отсутствуют связи, то для центробежной силы лопатки постоянного сечения можно получить выражение
,
где F – площадь поперечного сечения лопатки;
l - длина рабочей части лопатки;
r - плотность материала лопатки;
w - угловая скорость вращения ( 
);
d - средний диаметр рабочей решетки.
Для относительно длинных рабочих лопаток ( 
) площадь поперечного сечения изменяются по длине. Если принять линейный закон изменения площади поперечного сечения по длине, то
,
где Fк – площадь поперечного сечения лопатки у корня;
mб - отношение площади поперечного сечения лопатки у периферии к площади у корня.
Суммарное напряжение в корневом сечении
Турбинные лопатки, работающие при высоких температурах рабочего тела, испытывают упругие и пластические деформации, а также тепловые расширения. Суммарная упругая и пластическая деформация диска и лопатки за весь срок службы этих деталей не должна превышать величины радиального зазора между рабочими лопатками и корпусом турбины.
|
|
|
Список литературы
1. Конюков В.Л. Судовые турбомашины. Раздел: «Тепловые схемы, циклы судовых турбинных установок»: конспект лекций для курсантов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» оч. и заоч. форм обучения / сост. В.Л. Конюков ; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. судовых энергетических установок. — Керчь, 2018. — 68 с. – Код доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=361
2. Конюков В.Л. Судовые турбомашины. Раздел: «Теория турбинной ступени»: конспект лекций для курсантов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» оч. и заоч. форм обучения / сост. В.Л. Конюков ; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. судовых энергетических установок. — Керчь, 2016. — 104 с. – Код доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=361
3. Конюков В.Л. Судовые турбомашины. Раздел: «Специальные вопросы судовых турбомашин»: конспект лекций для курсантов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» оч. и заоч. форм обучения / сост. В.Л. Конюков ; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. судовых энергетических установок. — Керчь, 2017. — 57 с. – Код доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=361
|
|
|
4. Конюков В.Л. Судовые турбомашины. Раздел: «Центробежные и осевые компрессоры»: конспект лекций для курсантов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» оч. и заоч. форм обучения / сост. В.Л. Конюков ; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. судовых энергетических установок. — Керчь, 2017. — 53 с. – Код доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=361
5. Конюков В.Л. Судовые турбомашины. «Проектные расчеты турбонаддувочных агрегатов судовых двигателей внутреннего сгорания»: метод. указ. к курсовому и дипломному проектированию для курсантов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» оч. и заоч. форм обучения / сост. В.Л. Конюков ; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. судовых энергетических установок. — Керчь, 2016. — 66 с. – Код доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=361
6. Конюков В.Л. Судовые турбомашины: практикум по изучнию устройства и принципа действия судовых турбомашин и их элементов для курсантов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» оч. и заоч. форм обучения / сост. В.Л. Конюков ; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. судовых энергетических установок. — Керчь, 2019. — 69 с. – Код доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=361
7. Кузон, А.Г. Основы теории и проектирования судовых паротурбинных установок / А.Г. Кузон. – Л.: Судостроение, 1974. - 636 с.
8. Маслов, Л.А. Судовые газотурбинные установки / Л.А. Маслов. – Л.: Судостроение, 1973. - 400 с
9. Гречко, Н.Ф. Судовые турбинные установки: справочное пособие / Н.Ф. Гречко. – Одесса: Феникс, 2005. – 317 с.
10. Ден, Г.Н. Механика потока в центробежных компрессорах / Г.Н. Ден. – Л.: Машиностроение, 1973.- 270 с.
11. Жирицкий, Г.С. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов / Г.С. Жирицкий, В.Н. Локай, М.К. Максутова, В.Л. Стрункин. - М.: Машиностроение, 1971.- 620 с.
12. Зайцев, В.И. Судовые паровые и газовые турбины / В.И. Зайцев, Л.Л. Грицай, А.А. Моисеев. - М.: Транспорт, 1981. - 312 с.
13. Курзон, А.Г. Теория судовых паровых и газовых турбин / А.Г. Курзон. - Л.: Судостроение, 1970. - 592 с.
14. Рис, В.Ф. Центробежные компрессорные машины / В.Ф. Рис. - Л.: Машиностроение, 1981.- 351 с.
Вячеслав Леонтьевич Конюков
СУДОВЫЕ ТУРБОМАШИНЫ
Практикум
по проведению и подготовке к практическим занятиям, самостоятельной работе для курсантов специальности 26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок очной и заочной форм обучения
Тираж ________экз. Подписано к печати ________.
Заказ №_____. Объём 2,8 п.л.
ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет»
298309 г. Керчь, Орджоникидзе, 82.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 105; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!