ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Несущая способность дисков. Запасы но разрушающим оборотам из "Расчет на прочность вращающихся дисков (БР) " Частота вращения диска, при достижении которой происходит разрушение, является важной характеристикой конструкции. Диск может разрушиться из-за раскрутки ротора двигателя в результате внезапного снятия нагрузки, отказа регулятора оборотов, инерционности аварийных систем защиты и др. Предельную частоту вращения дисков нормируют. [c.125] Наиболее простой способ расчетного определения предельной частоты вращения диска основан на теории предельного равновесия и подробно рассмотрен в работах [24, 1021. Теория предельного равновесия развивалась первоначально для стержневых конструкций из низкоуглеродистых сталей. Диаграмма растяжения этих материалов имеет участок текучести при постоянном напряжении, равном пределу текучести. Образование пластических шарниров при изгибе стержней, возникающих при достижении предела текучести, рассматривается как потеря несущей способности. [c.125] Запас kb для дисков ответственного назначения, раскрутка которых выше рабочей частоты вращения и последующее разрушение недопустимы, обычно регламентируется в частности, в энергетическом машиностроении запас кь принимают равным 1,6— 1,8, в транспортном машиностроении 1,4—1,6. [c.128] Пример 4.3. Запасы по разрушающей частоте вращения для диска газовой турбины, расчет которого на растяжение приведен в гл. 3 8, а контрольный расчет к тексту программы в приложении 1, показаны на рис. 4.2. [c.128] Запас по разрушающей частоте вращения минимален на радиусе центрального отверстия и составляет min = 61 1,246. [c.128] Пример 4.4. На рис. 4.10, а показано сечение диска турбины из титанового сплава ВТЗ-1, имеющего рабочую частоту вращения /г = 24 000 об/мин и напряжения от разрезанной части обода на наружном контуре а ь — 9,54 кгс/мм . Температура диска Т = onst = 20° С. На рис. 4.10, 6 показано распределение напряжений сг и Се в этом диске и запасов по напряжениям и йм0. Приведены также запасы по несущей частоте вращения, соответствующие различным предполагаемым радиусам разрушения. Значение кь минимально на радиусе центрального отверстия и равно 1,5. Это соответствует характеру разрушения данного диска он разрушился при испытаниях на разгонном стенде по меридиональному сечению (рис. 4. 1) экспериментальный запас близок к расчетному (й эксп — 1,53). [c.129] разрушенный по меридиональному сечению, показан на рис. 4.12. Диск турбины, разрушенный после длительной наработки, приведен на рис. 4.13. Разрушение произошло по шейке — подободному сечению, что связано с перегревом подободной части диска. [c.129] С помощью методов теории предельного состояния можно приближенно определить разрушающую частоту вращения для дисков с несимметричным меридиональным сечением и при наличии изгибающих нагрузок [1, 73]. Однако, несмотря на некоторые допущения, расчет этими способами сложен и требует использования вычислительной техники. [c.129] Запасы и по разрушающей частоте вращения, определенные методами теории предельного равновесия, и запасы кь для некоторых дисков, определенные расчетом по дес рмационной теории пластичности, приведены в табл. 4.3. Для сравнения даны запасы, определенные экспериментально, при испытаниях дисков на разгонном стенде при условиях по нагрузкам и температуре, соответствующих расчету. [c.130] При расчете запасов, представленных в табл. 4.3, использовали средние характеристики материала, приведенные в справочной литературе. Это частично объясняет значительное отличие результатов расчета от эксперимента. Однако очевидно, что оценка разрушающей частоты вращения по (4.30), сделанная в предположении полного перераспределения напряжений, дает завышенные результаты. [c.130] Учет частичного разрушения по формуле предельного равновесия и реального перераспределения напряжений при упругопластическом расчете дает близкие к экспериментальным запасы. [c.130] Разрушающую частоту вращения при расчете диска по теории пластического течения определяют сравнением расчетной интенсивности максимальной полной деформации с относительным удлинением материала при разрыве (см. гл. 3 8). Это особенно существенно для оценки нижней границы разрушающей частоты, соответствующей представлению о возможной раскрутке после исчерпания значительной доли ресурса работы. [c.131] Пример 4-5. Иа рис. 4-И, а показано меридиональное сечение диска, изготовленного из сплава ХН73МБТЮ-ВД. Напряжение и разрушающая частота вращения рассчитаны для 20° С. Распределенная нагрузка на наружном контуре диска от лопаток при рабочей частоте вращения Ираб равна = = 3,7 кгс/мм . [c.131] На рис. 4.14, б дано распределение напряжений в диске при Ираб- Окружные напряжения СГ0 по всему сечению значительно больше радиальных напряжений Or, и максимальные напряжения возникают по радиусу центрального отверстия. Такой характер напряженного состояния связан с относительно малой величиной сг б и значительным диаметром центрального отверстия. [c.131] Вернуться к основной статье