ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Расчет сварных конструкций турбин из "Сварные конструкции паровых и газовых турбин " Для определения схемы расчета сварных соединений необходимо предварительно рассмотреть типы сварных стыков. В сварных конструкциях паровых и газовых турбин используется большинство имеющихся типов сварных соединений. Наиболее распространенными из них являются соединения встык, в которых обеспечивается равномерное распределение силового потока VI отсутствие резких изменений сечения, вызывающих концентрацию напряжений, а также соединения впритык со скосом кромок (в тавр). [c.52] На фиг. 22 приведены некоторые типовые разделки кромок в стык при автоматической электродуговой сварке под флюсом и ручной дуговой сварке металлическими электродами, рекомендуемые ГОСТ 5264—58 и 8713—58. Указанные соединения находят применение в конструкциях резервуаров, корпусов и других деталях из листового проката. Типовые разделки соединения в стык для сварных стыков трубопроводов, роторов, диафрагм и других турбинных узлов приведены в соответствующих главах, посвященных рассматриваемым деталям. [c.52] Наиболее распространенными типами разделок сварных стыковых соединений деталей турбин являются V- и U-образные разделки. Их широкое применение определяется прежде всего тем, что при выполнении основных в турбостроении сварных соединений типа кольцевых стыков относительно небольшого диаметра имеется доступ только с одной стороны шва. Двухсторонняя разделка кромок (X- и f -образные), а также соединения без разделки кромок используются главным образом в листовых конструкциях типа резервуаров. [c.52] В связи с невозможностью доступа к внутренней стороне шва при сварке кольцевых стыков следует особо рассмотреть вопрос об обеспечении надлежащей формы корня шва. При выполнении корневых проходов обычным методом ручной дуговой сварки в корне шва возможны местные непровары или проплавления, ослабляющие прочность стыка. Поэтому приходится их учитывать, снижая величину поправочных коэффициентов для допускаемых напряжений в сварных соединениях. Для повышения конструктивной прочности сварных стыков возникает необходимость в принятии специальных мер. Типовые конструкции и технологические решения по устранению непровара в корневом сечении стыковых швов описаны в главе IX Трубопроводы . [c.52] Для узлов турбин, исходя из возможности воздействия вибрационных нагрузок, наиболее рациональным является использование непрерывных швов. Прерывистые швы, как создающие дополнительную концентрацию напряжений в начале и конце каждого участка, могут применяться лишь в малонапряженных конструкциях. По этой причине соединения внахлестку и с накладками рекомендуются для применения только в малонапряженных конструкциях. В ряде случаев, например, при приварке элементов жесткости, могут допускаться односторонние угловые швы. [c.53] Расчет прочности касается исключительно рабочих напряжений. Связующие напряжения не подлежат учету при расчете. Так, например, при расчете трубопроводов, работающих под внутренним давлением, возникающие тангенциальные напряжения являются связующими для швов. Поэтому при выборе толщины стенки трубы по величине тангенциальных напряжений наличие швов не учитывается. В то же время при расчете трубы от действия дополнительных нагрузок (собственного веса, температурной компенсации и других) должен производиться и расчет сварного соединения, так как возникающие при этом осевые напряжения являются для сварных швов рабочими. [c.54] При расчете на прочность сварных соединений в стык за расчетное сечение принимается толщина свариваемого основного металла. Расчетная высота углового шва для соединений впритык типа фиг. 25,а принимается равной 0,7 величины катета шва. При автоматической сварке под флюсом, обеспечивающей глубокое проплавление основного металла, расчетная высота шва может приниматься равной его катету. При всех расчетах сварных швов на прочность усиление шва не учитывается. [c.54] Основным принципом расчета сварных швов и соединений является следующий сварной шов должен быть равнопрочным примыкающим к нему участкам основного металла (фиг. 25, б). [c.54] Аналогичные формулы используются при расчете на растяжение или сжатие соединений впритык (в тавр) с полным проваром сечения (фиг. 23, б, в). [c.55] Соединения впритык применяются преимуш,ественно при работе сварных соединений на изгиб. Используя основной принцип расчета сварных соединений, рассмотрим напряжения в швах двутавровой балки, вваренной в стенку и подверженной действию изгибающего момента (фиг. 25, в). [c.55] Расчет сварных соединений при сложных случаях нагрузок изложен в соответствуюш их руководствах по сварным конструкциям [49, 50] и в данной книге не приводится. [c.56] При проектировании сварных конструкций турбин, так же как и любых конструкций вообще, может быть использован расчет по нескольким предельным состояниям, определяющим возможность нормальной эксплуатации изделия. [c.56] Первое предельное состояние определяется несущей способностью конструкции — ее прочностью при статических и выносливостью при переменных и динамических нагрузках. Второе предельное состояние обусловлено наибольшей деформацией конструкции — прогибами при статических нагрузках, колебаниями при динамических. Третье предельное состояние характеризуется максимально допустимыми местными повреждениями, например, толщиной слоя окалины, глубиной коррозии и т. п. [c.56] В большинстве случаев расчет конструкций турбин производится с учетом первого предельного состояния по условию прочности однако в ряде случаев, например при расчете диафрагм, производится также проверка конструкции по максимально допустимым деформациям (прогибам). Для ряда сварных узлов должно также учитываться и третье предельное состояние, определяемое максимально допустимым изменением толщины стенки и сварного шва в результате коррозионного воздействия среды окисления или истирания поверхности (иногда местного). [c.56] При определении прочности конструкции по первому предельному состоянию расчет может производиться либо по критерию допускаемых напряжений, либо по критерию предельной несущей способности. [c.56] Во втором — предельная несущая способность конструкции характеризуется величиной предельного усилия, при котором пластические деформации распространяются на все сечение детали. [c.56] Метод расчета предельной несущей способности конструкции является более совершенным, чем расчет по допускаемым напряжениям, и поэтому за последнее время начинает получать распространение при расчете деталей энергоустановок. Он с успехом используется при расчете трубопроводов, сосудов, работающих под давлением, цилиндров и других узлов. В то же время из-за недостаточной изученности ряда коэффициентов, определяющих характеристики предельного состояния, в настоящее время еще широко применяется метод расчета конструкции по допускаемым напряжениям. [c.56] В соответствии с принятой методикой расчета рассмотрим вначале основные положения выбора допускаемых напряжений в материалах конструкции. [c.57] Выбор допускаемых напряжений в материале узлов турбин, так же как и в любых машиностроительных конструкциях, зависит от ряда факторов, основные из которых указаны ниже. Для многих конструкций, применяемых в энергоустановках, используются нормы расчета на прочность элементов паровых котлов [51 ]. [c.57] Величина коэффициента запаса прочности п для изделий из поковок и проката меняется в зависимости от условий работы конструкции и обычно колеблется в пределах 3,75н-4 при расчете по временному сопротивлению и 1,65ч-2,0 — при расчете по пределу текучести. [c.57] Вернуться к основной статье