ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Натурные измерения напряжений и усилий в крышках гидротурбин из "Напряжения и деформации в деталях и узлах машин " Исследование напряжений и перемещений в крышках гидротурбин на упругих тензометрических моделях наиболее удобно производить на моделях, изготовляемых из материала с низким модулем продольной упругости (см. раздел 6). Такие модели имеют ряд существенных преимуществ, особенно если исследуемая конструкция сложна и необходимо сопоставить по прочности и жесткости различные варианты конструкции, а результаты должны быть получены наиболее простыми средствами и быстро. [c.382] Несущие металлоконструкции гидротурбин представляют собой неподвижные части, воспринимающие нагрузку от ротора турбины и давление воды в рабочей камере. Части металлоконструкций (опора пяты, крышка, корпус направляющего подшипника) связаны между собой болтовыми соединениями, которые, как показали проведенные натурные исследования, могут рассматриваться как жесткие. По своей схеме несущая металлоконструкция гидротурбины представляет собой сочетание оребренных плит и оболочек с относительно малой толщиной стенок и ребер. Распределение усилий от каждого вида нагрузки является пространственным. Однако по конструкции и нагрузке имеется осевая симметрия с циклически повторяющимися ребрами и отверстиями в стенках. [c.382] Исследование напряжений и перемещений на выполненных из органического стекла моделях металлоконструкций производится с применением методов, описанных в разделе 6. В связи со сложностью формы отдельных частей и трудностью оценки характера распределения напряжений весьма полезно, особенно на первых моделях рассматриваемого типа, применить сначала метод лаковых хрупких покрытий (см. раздел 1). Выявление с помощью покрытий наиболее напряженных точек и зон модели, а также направлений главных напряжений, существенно упрощает последующее тензометрирование и дает уверенность, что тензометры будут установлены в местах наибольших напряжений. [c.384] При выборе расположения тензодатчиков и приборов для измерения перемещений на модели металлоконструкции могут также учитываться задачи усовершенствования расчета. Для уточнения методов расчета тензодатчики устанавливались на кольцевых связях в виде ребер и плит для выявления их участия в пространственной работе конструкции, а также в других местах. Замер перемещений в узлах объемной модели позволяет уточнить работу узлов в расчетной схеме. [c.385] Для полного исследования распределения напряжений на модели (см. фиг. V. 1) может потребоваться 400—600 основных и дублирующих тензодатчиков с базой 5 и 10 мм, если предварительно узлы были обследованы с помощью хрупких покрытий. На фиг. V. 1 указано расположение основных тензодатчиков по контуру большого ребра и на кольцевых обвязках, а также основных индикаторов перемещений. Дублирующие тензодатчики дают возможность контролировать правильность передачи нагрузки в модели из условия симметрии и проверять путем сопоставления показания основных тензодатчиков. Два датчика, наклеиваемые на поверхности в виде креста, позволяют определить тангенциальные и нормальные напряжения по плоскостям симметрии конструкции в точках, имеющих плоское напряженное состояние. [c.385] Металлоконструкции турбин Волжской ГЭС им. Ленина. Исследования на моделях металлоконструкций турбин Волжской ГЭС им. Ленина проводились в Институте машиноведения АН СССР в связи с их проектированием и позволили решить задачи прочности и усовершенствования этих конструкций в сжатые сроки. [c.385] Полное напряжение в крышке при нормальной мощности турбины определяется при сложении эпюр напряжений по фиг. V. 2 и V. 3. [c.387] Давление воды на крышку турбины снижает напряжения от осевой нагрузки. Приближенно это может быть оценено по величине реакции от давления воды по внутреннему опорному контуру кольца, так как местное действие нагрузки от воды на ширине кольца незначительно. [c.388] Усиление крышки ребрами снижает величину прогиба крышки Б меньшей степени, чем величину напряжений. Между ребрами крышки на одной и той же окружности по верхней поверхности крышки вертикальные перемещения примерно одни и те же, что указывает на отсутствие заметных изгибов верхней плиты крышки в тангенциальном направлении. [c.391] Запись деформаций при возбуждении вибратором осевых колебаний модели дает по различным тензодатчикам, установленным на модели крышки, одинаковые резонансные частоты. Отношения амплитуд напряжений по различным датчикам при резонансе близки к получаемым при статической осевой нагрузке, что является следствием значительной величины массы, соответствующей ротору, по сравнению с массой металлоконструкции. [c.391] Как показали проведенные исследования, в мощных гидротурбинах, воспринимающих значительные нагрузки, в крышках рассматриваемого типа необходима установка в больших ребрах подкосов, как это и было сделано в конструкциях турбин Волжской ГЭС. Возможно отыскание в этом случае более легкой и целесообразной несущей конструкции, в которой для восприятия основных нагрузок более полно использовался бы материал плиты. На несущую металлоконструкцию, включая верхнее кольцо направляющего аппарата, идет основное количество металла в гидротурбинах. Применение тензометрических и оптических моделей и имеющихся данных по натурным измерениям давлений и нагрузок дает возможность создания более рациональных несущих конструкций. [c.394] В некоторых случаях в радиальных ребрах чугунных крышек мощных гидротурбин в процессе эксплуатации образуются трещины. Эти трещины вызываются значительными напряжениями, которые возникают в связи с большой неравномерностью распределения напряжений в рассматриваемых конструкциях при резком закрытии направляющего аппарата (при сбросе нагрузки). [c.394] Для усиления конструкции крышек, имеющих трещины в ребрах, были применены двойные накладки, закрепляемые плотно поставленными болтами (фиг. V. 10, 6). [c.395] В соответствии с этим в натурных условиях на крышках турбин должны проводиться два вида тензометрических измерений. [c.396] Динамическое тензометрирование крышек турбин было проведено Институтом машиноведения АН СССР для основных переходных режимов на Цымлянской, Рыбинской и Горьковской ГЭС [4]. Для измерения и регистрации статических и динамических деформаций в крышках гидротурбин при их работе наиболее удобны наклеиваемые тензодатчики сопротивления с соответствующей аппаратурой. Кроме того, тензодатчики сопротивления могут быть использованы для регистрации давлений воды на крышку и относительного перемещения деталей конструкции при деформации. [c.396] Предварительно проведенные исследования напряжений на моделях из материала с низким модулем продольной упругости позволяют при статическом и динамическом тензометрировании натурной конструкции иметь меньшее число необходимых тензодатчиков и наиболее правильно выбрать их расположение. При тензометрировании чугунных крышек, имевших трещины в ребрах, тензодатчики устанавливались в зонах трещ,ин и в тех же местах на ребрах, не имеющих трещины, для оценки их влияния. [c.396] Для оценки размера снижения напряжений тензодатчики устанавливались также на ребрах, имевших трещины и усиленных накладками. [c.396] Деформации на установившихся режимах определялись по показаниям измерителя статических деформаций ИСД-2 ИМАШ (см. раздел 4). Деформации на переходных процессах измерялись с помощью трехканальных установок УДЗ-М ИМАШ с регистрацией на портативных трехшлейфовых осциллографах типа Сименс или осциллографах МП02. На всех осциллографах, кроме регистрируемых процессов, записывалась отметка времени (через 1 сек.) с общим для всех осциллографов, синхронизирующим записи, периодическим сигналом. Трехканальная аппаратура УДЗ-М ИМАШ (см. раздел 8)для регистрации динамических деформаций позволяет на каждый канал подсоединить по семь датчиков, осуществить их предварительную балансировку и вести последовательное автоматическое подключение к измерительному каналу для регистрации. Таким образом, один комплект аппаратуры УДЗ-М использовался для последовательной регистрации показаний с 21 рабочего тензодатчика или непрерывной регистрации показаний с трех тензодатчиков. [c.400] Регистрация статических и динамических перемещений элементов конструкции производится с помощью проволочных тензодатчиков, наклеиваемых на балочку или пластинку из пружинной стали. Регистрация раскрытия трещины в ребре при работе турбины производится с помощью упругой пластинки с тензодатчиками (фиг. V. 14, в), устанавливаемой в изогнутом положении между упорами-штифтами, поставленными на обе стороны трещины. Приспособление тарируется при каждой начальной стреле прогиба. [c.401] Сбалансированное (нулевое) положение датчиков записывалось до и после проведения измерений. При каждой остановке турбины рабочие датчики тарируются известным сопротивлением. По ординатам осциллограмм определяются деформации и напряжения в ребрах и плите крышки турбины. Для удобства анализа запись со всех осциллограмм наносится на общий график, показывающий изменение напряжений и параметров рабочих режимов турбины. [c.401] Вернуться к основной статье