РАСЧЕТ ТУРБОВИНТОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Приведенная ниже методика расчета ТВД, основные конст­руктивные схемы и особенности применения которых приведены в § 2.6, может быть использована:

для построения характеристик ТВД по заданным характери­стикам турбины и винтового двигателя;

при оптимизации характеристик ТВД с целью достижения максимального к.п.д. агрегата [70].

При рассмотрении первой задачи, когда заданы конструктив­ная схема ТВД, тип осевой опоры шпиндельной секции, а также механические М - п и гидромеханические Р - п характеристики турбинных и винтовых (героторных) рабочих органов при дан­ном расходе Q характеристики ТВД могут быть получены как экспериментально (стендовые испытания), так и расчетным пу­тем.

 

Рис.8.10. К построению характеристик ТВД

Так как в ТВД поток промывочной жидкости последователь­но проходит турбинную и винтовую секции, в любом режиме ра­боты агрегата происходит сложение (с учетом их знаков) крутя­щих моментов и перепадов давлений турбины (индекс "турб") и винтовой пары (индекс "в") при их одинаковой частоте враще­ния.

Практический интерес представляет случай, когда частота вращения холостого хода турбины  значительно превышает холостую частоту вращения ВЗД п_ВХ (рис. 8.10). Основная сложность расчета - определение холостой частоты вращения ТВД, расположенной между  п_ВХ  и  и смещенной в сторону п_ВХ.

При вычислении п_х на основании опыта эксплуатации и ис­следования рабочих характеристик ТВД [69] и одновинтовых машин в целом [94] можно принять допущения:

потери на трение в осевой шаровой опоре пренебрежимо ма­лы:

в режиме холостого хода агрегата (см. рис. 8.10, п = п_х), когда частота вращения ротора объемного двигателя больше тео­ретической п = Q/V на заданном расходе жидкости, винтовая пара перестает функционировать как объемная гидромашина. Перепад давления в ней снижается до нуля (ВЗД не создает крутящего момента), а момент сил гидромеханического сопротивления  (направленный против вращения и имеющий знак "минус") при трении ротора в статоре и течении жидкости в винтовых каналах РО преодолевается крутящим моментом тур­бины:

момент гидромеханических потерь винтовой пары (см. § 6.4) зависит от частоты вращения ротора. Для расчета справедлива квадратичная зависимость

                                                                                                  (8.42)

где С - постоянная винтовой пары.

Расчет ТВД при данных допущениях ведется в следующей по­следовательности:

1. Максимальный момент гидромеханических потерь, соответ­ствующий частоте вращения , определяется по составляющей гидромеханических потерь  в режиме холостого хода ВЗД, когда перепад давления в винтовой паре полностью идет на их покрытие:

                                                                                         (8.43)

Тогда при некоторой частоте вращения агрегата п

                                                                                  (8.44)

Кривая gd (см. рис. 8.10) представляет расчетную линию мо­мента гидромеханических потерь винтовой пары.

2. Частота холостого хода ТВД, при которой момент турбины  (см. рис. 8.10, точка т) целиком затрачивается на преодо­ление момента гидромеханических потерь в винтовой паре, , определяется путем несложного численного перебора (ручного или на компьютере), графическим условием расчета яв­ляется равенство mb = bd.

3. Кривую давления ВЗД Р_в - п доводим плавной линией до точки п_х, кривая аb (см. рис. 8.10) выражает перепад давления в винтовой паре при частоте вращения ротора больше теоретиче­ской.

4. Линию крутящего момента ВЗД в отрицательной области cd ( ) строим по формуле

                                                                                       (8.45)

 

Рис. 8.11. Стендовые характеристики ТВД

В результате получаем характеристики винтовой пары  и  на всем интервале частоты вращения ТВД.

5. Выходные характеристики ТВД строим суммированием крутящих моментов и перепадов давления турбины и винтовой пары на всем интервале частоты вращения агрегата (от 0 до п_х):

;

                                                                                                (8.46)

6. По характеристикам М-п; Р-п определяем максимальную мощность и к.п.д. агрегата, а также частоту вращения и крутя­щий момент ТВД, соответствующие этим режимам.

В качестве примера на рис. 8.11 представлены реальные стен­довые характеристики ТВД с винтовой парой, размещенной над турбинной секцией. В состав ТВД входит винтовая пара от ВЗД диаметром 172 мм, 123 ступени турбин 28/16 и шпиндель с ша­ровой осевой опорой.

---

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1009; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!