Лопатки Запас прочности

При проектировании рабочих лопаток для высокотемпературных газовых турбин целесообразно исходить из условия, чтобы на большей части длины пера лопатки запас прочности п, определяемый формулой (33), был бы равен минимально допустимому запасу [п]. У конца лопатки, где напряжения малы, а в некоторых случаях и у замковой части, где температура значительно снижается, величина п может быть больше [п], т. е. [c.279]

НОМ сечении пера (рис. 8.4). По оси ординат отложена средняя температура по сечению лопатки, по оси абсцисс — разность максимальной и минимальной температур 7], в сечении. Область работоспособности лопатки ограничена по ординате — средней температурой материала, обусловливающей значение допустимого коэффициента запаса прочности А , по абсциссе — температурами 7], и обусловливающими значения допустимых местных коэффициентов запаса прочности при растяжении и сжатии. При использовании ВЭ в каналах лопатки в зависимости от параметров системы охлаждения, температуры JP и Гд материала могут изменяться различным образом, а растет (на фафике отрезок ДТ укорачивается), что приводит к увеличению по растяжению в самой опасной точке сечения. [c.369]

Силы, действующие на рабочие лопатки турбомашин, делятся на статические и динамические последние возникают при колебаниях лопаток. Расчет обычно выполняется на статические усилия, динамические учитывают соответствующим выбором допускаемых напряжений или запасов прочности. [c.275]

Расчетные режимы и запасы прочности. Расчетным режимом турбомашин является режим максимальной мощности (полный передний ход). Лопатки первой ступени паровых турбин при сопловом регулировании рассчитывают на режим малой мощности, при котором усилие Ри. достигает максимального значения, а лопатки ТЗХ — на режим полного заднего хода. Кроме того, проверяют напряжения в лопатках при предельной частоте вращения, которая на 10—15 % превышает наибольшую [26]. [c.278]

Максимальные вибрационные напряжения на входной кромке рассматриваемой лопатки, по данным предприятия изготовителя, возникают при ее колебаниях по основному тону с частотой 1170 Гц на резонансной частоте вращения ротора высокого давления 3900 об/мин (18 гармоника). При этом величина напряжений достигает 30 МПа, а запас прочности при этом составляет не менее 10,0. В связи с этим обрыв пера лопатки VH ступени не мог быть объяснен только появлением забоины на лопатке, поскольку по своей геометрии она не может снизить усталостную прочность лопатки в 10 раз. [c.593]

Пример. Определить запас прочности лопатки газовой турбины, выполненной из стали ЭИ-405. Кривые длительной прочности стали в интервале расчетных температур представлены на фиг, 97. Лопатка работает в условиях статического растяжения от центробежных сил. Величины напряжений, температур и сроков службы на каждом режиме сведены в таблицу. [c.533]

При отсутствии ползучести металла замка, т. е. при относительно низких температурах, расчет заключается в определении предельной нагрузки на замок и соответствующего коэффициента запаса прочности /г". Для этого необходимо произвести расчеты, указанные в п. а—в раздела А, и в п. а раздела Б. По последнему пункту расчет ведется для зубцов хвостовика лопатки и выступа диска до тех пор, пока граница между упругой и пластической зонами не пересечет весь зубец (от верхнего контура к нижнему). Соответствующие усилия и будут предельными для зубцов лопатки и диска, после чего меньшая из этих величин подставляется в формулу (4.11), что дает возможность определить соответствующий коэффициент запаса прочности п°. Для облегчения некоторых расчетов, указанных в этом параграфе, можно воспользоваться вспомогательными таблицами, а именно [c.173]

Следует отметить, что благодаря невысокой теплопроводности сталей (особенно аустенитных) заметное понижение температуры наблюдается только у основания лопатки, далее к периферии температура лопатки растет, быстро достигая температуры торможения обтекающего газа. В результате опасным сечением лопатки (т. е. обладающим наименьшим запасом прочности) надо считать не корневое сечение (как у неохлаждаемых лопаток), а сечение, лежащее несколько выще (иногда на Д—7з высоты лопатки). Подробнее об этом см. 16. [c.37]

Сравнивая суммарные напряжения в лопатке с тем или иным критерием прочности, определяем коэффициенты запаса прочности [c.164]

Рис. 127. Изменение запаса прочности по длине лопатки газовой турбины

При переходе современных турбин на высокие параметры пара н в особенности при повышении их единичной мощности условия работы лопаточного аппарата становятся все более тяжелыми. Между тем запас прочности, если учитывать только статические напряжения, для лопаток последних ступеней крупных турбин сравнительно мал. Если учесть сказанное, то, строго говоря, их действительный запас прочности неизвестен. Неудивительно поэтому, что имеют место аварии с рабочими лопатками. [c.3]

Для применяемых в настоящее время сварных роторов из слаболегированных сталей предел текучести 00,2 = 500 -600 МПа. При таких материалах не удавалось создавать с достаточным запасом прочности диски последних РК со стальными лопатками длиной 1200 мм и более. Цельнокованые роторы также не решают проблему, так как пока крупные роторы изготовляются с центральными отверстиями, на периферии которых возникают высокие напряжения. Применение сварно-кованых роторов, как и сварных, ограничивает выбор материала и затрудняет контроль при отсутствии центральных отверстий. [c.48]

Допускаемые напряжения в направляющих лопатках диафрагм с широкими лопатками или напряжения в стойках диафрагм с узкими лопатками выбирают минимальными из приведенных выше трех соотношений при следующих значениях коэффициентов запаса прочности [c.376]

Одна из особенностей двухкаскадного компрессора состоит в возможности увеличения частоты вращения группы ступеней высокого давления в расчетных условиях (по сравнению с первым каскадом). Эта возможность обусловливается тем, что вследствие подогрева воздуха в первом каскаде при равных числах М рабочие лопатки второго каскада могут иметь более высокие окружные скорости. Для реализации этой возможности необходимо иметь соответствующие запасы прочности в лопатках каскада высокого. давления и в связанной с ним турбине. Если этого нет и частоты вращения обоих каскадов в расчетных условиях близки друг к другу, то распределение работы по ступеням в двухкаскадном компрес- [c.112]

В рабочих лопатках компрессора наиболее частыми являются перегрузки, вызываемые резонансными колебаниями, когда среднее напряжение не меняется, а амплитуда растет. Рабочая точка перемещается по линии МР, а запас прочности по переменным напряжениям [c.29]

ЗАПАС ПРОЧНОСТИ В ПРОФИЛЬНОЙ ЧАСТИ ЛОПАТКИ [c.278]

Рассмотрим метод определения вероятности разрушения при заданном запасе прочности на примере лопатки турбомашины. [c.603]

Запас прочности, определяемый по соотношениям (7.2) и (7.3) называется запасом усталостной прочности по подобному циклу. На практике пропорциональное возрастание переменных и постоянных напряжений не наблюдается. Например, в лопатках турбин и компрессоров постоянные напряжений изменяются пропорционально квадрату изменения частоты вращения, в то время как переменные напряжения существенно возрастают лишь при резонансных режимах работы, и в таких случаях рассчитывают Ла — запас по переменным напряжениям. Считая, что в момент усталостного разрушения [c.211]

Определим допускаемую угловую скорость для лопатки постоянного поперечного сечения. Материал лопатки— жаропрочный сплав плотностью р=7,9-10 кг/м , имеющий предел прочности Эпюра при рабочей темпера-туре 700° С = ==800 Н/мм1 Коэффициент запаса прочности [Пв] = 1,5 / = 110 мм Гд=70 мм. [c.242]

Типичное распределение напряжений и температур по длине лопатки газовой турбины показано на рис, 16. Минимальный запас прочности лопаток переменного сечения обычно находится в сечении, расположенном на расстоянии (0,2- -0,5) I от корневого сечения (заштрихованная зона). В приближенных расчетах можно определять предел длительной прочности по средней (заторможенной по относительной скорости) температуре газа, а напряжение а вычислять для корневого сечения. [c.290]

Повышение запаса прочности может быть достигнуто также увеличением предела выносливости лопатки, особенно его минимального значения. Это обеспечивается выборе . оптимальных режимов механико-термической обработки и их строжайшим контролем, а также применением специальных методов поверхностного упрочнения лонатки, особенно ее кромок. [c.328]

Приближенный расчет основной частоты колебаний 294 — 297 Лопатки — Пути повышения запаса прочности 327 i— Распределение изгибающих момен-тов по длине пера 313 [c.689]

Запас прочности по переменным напряжениям наиболее ответственных деталей, подверженных действию вибраций и температур, определяется по результатам испытаний натурных конструкций на усталость (лопатки турбин, крылья самолетов и пр.). [c.138]

При создании современных турбин ГТД различного назначения с высокими начальными параметрами, большими неравномерностями полей температуры, скорости, плотности в потоке газа важной является проблема снижения термических напряжений в пере лопатки путем уменьшения неравномерности температуры. Уже при начальной температуре газа Г = 1500 К минимальное значение местного коэффициента запаса прочности может достигнуть своего допустимого значения в самой холодной точке поперечного сечения пера. Наиболее горячие части лопатки — кромки, а наиболее холодные — средние части выпуклой и вогнутой поверхностей с минимумом температуры nmin перемычке между охлаждающими каналами. Традиционный метод уменьшения температурной неравномерности заключается в снижении температуры кромок двумя основными способами интенсификацией теплообмена в кромочных каналах турбулизаторами течения (ребрами, лунками, закруткой, струйным натеканием на стенку, пульсирующей подачей охладителя и т. п.) или понижением температуры воздуха, охлаждающего кромки, путем спутной закрутки или в теплообменнике. Эффективным может быть выдув охладителя на поверхность пера. Однако в авиадвигателях выдув может затруднять отключение охладителя на крейсерских режимах полета самолета. В ГГУ, работающих на тяжелых сортах топлива, происходит отложение твердых частиц на перфорирюванной поверхности, что приводит к [c.366]

Следует отметить, что в области температур выше 600° С предел длительной прочности всех этих материалов при ресурсе 100000 ч еще очень низок. Если лопатка имеет температуру 700° С, то материал для нее может быть подобран лишь в том случае, если напряжение в лопатке не превышает 100—120 MhL B (исходя из коэффициента запаса прочности 1,5—2 ио отношению к пределу длительной прочности). Одним из наиболее жаропрочных материалов является силав ЭИ893, ио характеристикам которого иока недостаточно опубликованных материалов. [c.162]

Лопатки газовых турбин в большинстве случаев охлаждают отводом тепла в диск. При этом в соответствии со сказанным в 16 температура лопатки меняется по длине так, как показано на рис. 127. Предел длительной прочности металла поэтому увеличивается к основанию лопатки и на некоторой части длины лопатки растет быстрее, чем суммарное напряжение асумм- В итоге наименьший запас прочности молсет оказаться не в основании лопатки, где напряжение Осумм достигает максимума, а ближе к ее середине. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание при расчете лопаток газовых турбин. [c.165]

Прежде чем сформулировать дополнительные возможности Повышения надежности лопаточного аппарата, целесообразно затронуть вопрос о неиспользованных возможностях. Коэффициент запаса прочности для лопаток последних ступеней турбин большой мощности, вычисленный по статическим напряжениям, сравнительно невелпк. Как известно, для современных мощных турбин он составляет 1,5—1,6. Между тем как со стороны эксплуатации, та и со стороны турбостроительных заводов встречаются нарушения режимов работы турбины и технологии изготовления лопаток, которые соответствуют данным расчета на механическую прочность. К нарушениям нормальных условий эксплуатации относятся частые пуски и остановы, понижение начальной температуры пара, которое при сохранении нагрузки неизменной вызывает увеличение расхода, ухудшение вакуума, изменение частоты в сети, работа турбины без отдельных ступеней. К заводским нарушениям можно отнести следующие большие коэффициенты концентрации наиряжений у -кромок отверстий для скрепляющей проволоки, в месте перехода от хвостовика к перу лопатки, в ленточном бандаже, у кромки отверстий для шипов не всегда достаточная отстройка лопаток от опасных форм колебаний снижение предела выносливости при защите лодаток от эрозийного износа. Поэтому в первую о чередь необходимо потребовать строгого соблюдения режима эксплуатации и технологии изготовления рабочих лопаток. [c.214]

В ЦНД последняя ступень сравнительно мало напряжена. Ее рабочая лопатка по размерам далека от предельной, напряжения в корневом сечении— от изгиба средней величиной ПАС Ои = = 23МПа (с учетом перепада давления 29 МПа). Для материала с пределом текучести ао,2 640МПа коэффициент запаса прочности в роторе ki 2,8. Все эти напряжения значительно меньше, чем в быстроходных турбинах такой же мощности. [c.81]

Развитие выходной площади возможно путем увеличения числа выхлопов и высоты лопаток, а также снижения числа оборотов. Первый путь применяется независимо от д )угих во всех современ- ых крупных турбинах, как наиболее простое и эффективное средство. Существенное увеличение высоты лопаток возможно в настоящее время только за счет снижения запаса прочности или применения более прочных материалов (в частности, титановых сплавов), так как конструктивные возможности облегчения лопаток почти исчерпаны. Снижение числа оборотов ротора является хорошим средством увеличения выходной площади, но возможно лишь в двухвальных агрегатах или не связанных с работой на определенном числе оборотов. Рост высоты лопаток при этом не связан увеличением напряжений. Высота лопатки последней ступени [c.139]

В общем случае коэффициент запаса прочности, определяемый как отношение предела текучести при рабочей температуре к допускаемому напряжению растяжения в рабочих лопатках, /Ст=1,7. Это справедливо для лопаток, работающих в зоне низких и умеренных для данного материала температур. При этом суммарные напряжения парового изгиба не должны превосходить 600 кгс/см (ааэр ЗбО кгс/см ). Особое внимание следует обращать на снижение напряжений парового изгиба и растяжения в сечениях лопатки, имеющих отверстия для проволочных бандажей, учитывая большой коэффициент концентрации напряжений. Для титановых сплавов, помимо предела текучести, следует учитывать пределы длительной прочности и ползучести вследствие отмеченной выше склонности этих сплавов к ползучести при комнатной и умеренной температурах. [c.117]

В случае применения системы стоек (направляющие лопатки узкие) возможно резкое уменьшение напряжений в краевых стойках путем уменьшения шага стоек в секторе близ разъема диафрагмы. Следует иметь в виду, что при широких лопатках (стоек нет) способ уменьшения напряжения (в краевых лопатках) недопустим. Учитывая сказанное выше, при расчете напряжений в лопатках по методу Смита следует назначать повышенные коэффициенты запаса прочности, а при расчете по методу ЦКТИ и ХТГЗ следует помнить, что максимальные напряжения в крайних лопатках (у разъема) носят локальный характер и не определяют несущую способность диафрагмы в целом. Очевидно, что пластические деформации, которые могут иметь место в этой зоне, вызовут перераспределение напряжений. Последнее будет происходить особенно интенсивно при высокой температуре вследствие появления ползучести металла. [c.375]

Лопатки и стойки (ребра). Напряжения растяжеш я па выходной кромке крайней лопатки ограничиваются следующими коэффициентами запаса прочности /(дл = 1,1 /Ст = 1,25. [c.376]

Лопатки турбины двигателя Конуэй выполнены с тремя радиальными каналами, обеспечи ющими охлаждение по петлевой схеме. Максимальная температура на стационарном режиме составляет на задней кромке 900, в центре сечения 700° С. Расчет напряжений для нулевого момента времени дает следующие результаты на задней кромке ст= 140...280, в центре а=420...560 МПа. Наиболее напряженная точка сечения (по сочетанию температуры и напряжения) находится у внутренней стенки третьего отверстия для охлаждающего воздуха, ст=236 МПа, Гтах=ЙОО°С. В нулевой момент времени местный запас прочности в этой точке равен [c.26]

Запас прочности доля5ен учитывать разброс максимальных напряжений между отдельными экземплярами машин и между отдельными лопатками, неточность определения максимального напряжения при тензометрированпи, возможность случайного повреждения поверхности лопатки в эксплуатации, эрозию поверхности и ряд других факторов. Поэтому для обеспечения надежной работы турбомашины величина запаса прочности лопатки по переменным напряжениям должна быть достаточно большой (обычно п >3). [c.314]

Прп определении. запасов прочности часто используют результаты экспо-рпмеитальных псследований. Так как число испытаний неизбежно огранп-неио, то возникает вопрос о возможных значениях измеряемого параметр. для всей совокупности деталей. Например, требуется определить вероятность появления в лопатках турбомашин опасных переменных напряжений по данным тензометрирования 15—20 лопаток. Предполагаем, что закон распределения для рассматриваемой совокупности деталей является нормальным и тогда для расчета требуется знание среднего значения и среднего квадратичного отклонения. [c.597]

Современные методы расчёта (см. гл. П — X зтого тома) отражают влияние динамичности нагрузок, формы и жёсткости деталей, типа напряжённого состояния, пластичности, усталости, ползучести и ряда других факторов на несущую способность, поддающихся расчётному или экспериментальпо.му определению. Ряд факторов не поддаётся таким определениям, и их влияние должпо быть отражено в запасе прочности на основании наблюдений за работой деталей и узлов, статистического анализа данных эксплоатации и испытания машин. И. С. Стрелецким [47] и А. Р. Ржаницыным [21] на основании статистических кривых распределения возникающих усилий и отклонений механических свойств, а также анализа основных факторов отклонения между действительными и расчётными усилиями, обоснована каноническая структура запаса прочности п в виде произведения минимального числа сомножителей п = 1- г,2- Щ, каждый из которых отражает важнейшие факторы отклонения между рассчитываемой и фактической несущей способностью детали или конструкции [31]. К одной группе факторов относятся а) разница в величине нагрузок, вводимых Б расчёт, и нагрузок действительных (определение последних в ряде случаев затруднительно, например, нагрузки, развиваемые при горячей и холодной обработке металлов, нагрузки на ходовую часть автомобилей, динамические усилия на лопатки турбин и т. д.) б) разница в величине уси- [c.383]

Пример. Требуется определить (при уровне значимости = 0,01 и доверительной вероятнсети Яд = 0,99) запас прочности лопатки компрессора, для которой среднее значение предела вы- [c.626]

Замок шаркифный — Расчет на прочность 320, 321 — Схема обкатывания лопатки 311 Закеволквание пружин 160 Запас прочности — Выбор 31, 32 — Формула 31 --вала по касательным напряжениям 136, 138 [c.685]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...