ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Расчет напряжений в зонах тепловых канавок роторов паровых турбин из "Расчет термонапряжений и прочности роторов и корпусов турбин " Разработка расчетной модели. В зоне уплотнений паровых турбин поверхность ротора содержит тепловые канавки и кольцевые канавки лабиринтных уплотнений. Лабиринтные уплотнения выполняют обычно двух типов с заполнителем в виде лент с усиками, закатанных с помощью уплотняющей проволоки, и без заполнителя (в тех случаях, когда усики уплотнения размещены на статоре). Основные размеры тепловых канавок и канавок лабиринтных уплотнений приведены в табл.. 2.1. [c.84] При разработке расчетной модели основные геометрические критерии, определяющие значения теоретического коэффициента о концентрации напряжений, градиента G напряжений и параметра т, характеризующего распределение напряжений в зоне концентраторов, варьируют таким образом, чтобы охватить всю область их изменения для тепловых канавок роторов высокого (РВД) и среднего (РСД) давлений, работающих и проектируемых паровых турбин (табл. 2.2). [c.84] Выполнение условий (2.78) и (2.79), как показали исследования [23, 261, обеспечивает требуемую для инженерных расчетов точность результатов даже при простейшем типе конечных элементов. [c.87] В расчетной модели предусмотрены три варианта канавок лабиринтных уплотнений с закатанными усиками. [c.87] При первом варианте уплотняющая проволока занимает 7з сечения канавки. В последнем варианте принято, что посадка уплотняющей проволоки полностью ослабла или что и проволока, и лабиринтные усики выходят из канавки. Такие случаи не редки и при капитальном ремонте в определенное число канавок приходится вставлять новые усики. Этот вариант соответствз ет типу канавок, когда лабиринтные усики выполнены на статоре. [c.87] Второй вариант — промежуточный, когда посадка проволоки частично ослабла или когда при ручной ее закатке в период капитального ремонта проволока чрезмерно обжата и заполняет лишь 7з канавки по высоте. [c.87] Афинные преобразования расчетной сетки проводятся только в направлении оси вращения z (размеры тела в направлении оси г в процессе преобразований остаются неизменными). В направлении оси Z все тело удлинялось, вытягивалось равномерно или сжималось аналогичным образом. Формы, которые приобретает при этом тепловая канавка, представлены на рис. 2.2. [c.87] Зададим краевые условия. На левом и правом торцах моделируемой расчетной схемой части ротора заданы условия симметрии. Наружная поверхность ротора и поверхность его расточки рассматриваются как свободные. [c.87] Целесообразность такой аппроксимации реального поля температур в роторе обоснована в работе [88]. [c.87] Краткая характеристика основных серий расчетов. Численный эксперимент представлен 48 сериями (153 расчетами) (табл. 2.3). В таблице приведены три типа двумерных задач I — осесимметричная деформация (41 серия), II — плоская деформация (6 серий) и III — плоское напряженное состояние (одна серия). [c.88] В табл. 2.3 отражена часть серий расчетов. В каждой серии (горизонтальная строка таблицы) варьировалось распределение температуры. Параметру нагружения п придавались значения О, 1, 2, 4, 6, 10, 20. При п = Q реализовалось равномерное растяжение вала или пластины при я О распределение температуры определялось зависимостью (2.80). При этом перепад температур по толщине вала (пластины) во всех расчетах с п I оставался неизменным и равным 100 °С. [c.88] При варьировании глубины h и шага I канавок изменения конечно-элементной модели проводили так, чтобы критерии (2.78) и (2.79) удовлетворялись. [c.88] Все расчеты проведены при одномерном температурном поле t = t (г), задаваемом по (2.80), или при равномерном растяжении вала. Один расчет (серия 41) проведен для двумерного поля температур t=t (r,z). Па этом заканчиваются осесимметричные задачи. [c.88] Примечание. Типы задач состояние. [c.89] Первичные результаты расчетов представлены в виде полей напряжений ст , (I9, о,, значений коэффициентов концентрации температурных напряжений Кгт, Kir и градиента G, параметров гпг, rrii, характеризующих распределение напряжений в зоне концентратора [23, 53]. [c.90] Полученные результаты представляют собой численное решение важной прикладной задачи определения коэффициентов концентрации, градиентов и распределения напряжений в зоне уплотнений паровых турбин. Эти результаты позволяют проверить погрешность и область применения ряда приближенных методик, гипотез, формул, уточнить или определить область их применения. [c.90] Для оценки ресурса деталей используют не только максимальные, но и эквивалентные напряжения (Т,-. В общем случае для определения Oi нужно знать все компоненты тензора напряжений. При проведении инженерных оценок ресурса деталей с концентраторами это вызывает серьезные затруднения. [c.90] Более совершенная расчетная МКЭ-модель позволила получить надежный ответ, подтвердивший правильность вывода о возможности использования этих выражений для определения в осесимметричных телах с канавками малой глубины. [c.90] Результаты проведенного исследования позволяют, в частности, снять имеющиеся у Нейбера и в работах [87, 88] ограничения применения (2.81) и (2.82) только для канавок малой глубины. Показано, что эти выражения применимы и при глубине канавок, достигающей /5 толщины вала. [c.90] Вернуться к основной статье