Газовая турбина прочность дисков

Вращающиеся диски. Упругое состояние. Одной из основных деталей паровой или газовой турбины является диск, посаженный на вал и несущий на ободе лопатки. При вращении в диске возникают инерционные напряжения, требование прочности диска ограничивает величину допустимой угловой скорости вращения. [c.326]

В газовую турбину поступает газ из камер сгорания с высокой температурой торможения Т] и статической температурой Ги поэтому в газовых турбинах лопатки работают в более тяжелых условиях, чем в компрессорах. В связи с этим возникают важные задачи охлаждения лопаток и дисков турбин и обеспечения прочности и долговечности турбинных дисков и лопаток ). [c.112]

Ниже приведен пример расчета на прочность диска газовой турбины. [c.288]

Пример 8.3. Расчет диска газовой турбины на прочность. [c.288]

При перепаде температур по высоте замка в процессе эксплуатации газовых турбин жесткость зубцов и соответствующих участков тела хвостовика лопатки и выступа диска (т. е. сопротивляемость деформации ползучести) возрастает за счет падения постоянной B i с уменьшением температуры, несмотря на рост постоянной т.1. Так как замок представляет собой статически неопределимую систему, то отмеченное выше обстоятельство влечет за собой неравномерное распределение усилий между зубцами, а именно, верхние зубцы оказываются менее нагруженными, чем нижние. Наоборот, предел длительной прочности возрастает по мере перехода от верхних зубцов к нижним. [c.85]

На рис. 3-1 показаны продольные разрезы компрессоров и турбин, конструкции узлов которых являются типичными для фирмы Броун Бовери. Газовая турбина имеет сварной барабанный ротор, состоящий из отдельных дисков. Ротор современной газовой турбины имеет обычно не более семи ступеней. Диски выполнены без центрального отверстия, что способствует большей прочности их и меньшим температурным напряжениям при запуске. Цельно-фрезерованные лопатки делаются широкими и относительно короткими (до 290 мм). Лопатки последних ступеней укрепляются демпфирующей связующей проволокой для повышения жесткости. Осевой компрессор имеет 16— [c.54]

Современные стационарные газовые турбины проектируются для температуры газа до 750°. Дальнейшее развитие газовых турбин в основном зависит от уровня техники производства соответствующих высококачественных жароупорных сплавов. Для ответственных деталей турбин, рабочих лопаток и дисков допускаемые напряжения принимаются равными 60% от длительной прочности за 100 тысяч часов работы и 100% предела текучести, соответствующей сум марной деформации в 1% за 100 тысяч часов работы. [c.344]

В связи с быстрым развитием машиностроения в настоящее время все более важное значение приобретают расчеты на прочность деталей машин, длительное время работающих при высоких температурах. К таким деталям относятся, например, диски и лопатки паровых и газовых турбин, трубы и другие детали паровых котлов, различные части двигателей внутреннего сгорания, реактивных двигателей, химических установок и приборов и многие другие. [c.571]

Основное назначение этой группы высоколегированных сплавов — изготовление рабочих лопаток и дисков газовых турбин. Диски работают при более высоких напряжениях, чем лопатки (но при несколько пониженной температуре), поэтому материал диска должен иметь высокое сопротивление ползучести (особенно на ободе) и повышенную прочность (в ступичной части). [c.555]

Рис. 1. Распределения пределов прочности образцов, вырезанных из дисков газовых турбин

Диаметры корневых сечений ступеней газовой турбины, как правило, выдерживаются постоянными для всех ступеней и определяются из условий прочности дисков и лопаток и технологии изготовления поковки дисков. [c.405]

Сочетание статического и вибрационного режимов нагружения. В элементах газовых турбин, например в дисках, лопатках, корпусах, наряду с действием таких силовых температурных факторов, как статические напряжения, стационарные и нестационарные температурные напряжения, наблюдается периодическое возбуждение колебаний указанных деталей при резонансных режимах. На рис. 2.4.3 показано изменение суммарных напряжений от центробежных и газовых сил в лопатке I ступени турбины в течение одного этапа испытаний. В опасных точках газовых турбин чередуются различные комбинации статических а, термоциклических Отц, повторных механических напряжений бц, а также переменных апряжений высокой частоты от вибраций v Если имеет место статическое, а затем вибрационное нагружение, то в расчетах на прочность учитывают способность деталей накапливать повреждаемость от каждого вида нагружения, статического и вибрационного, независимо от наличия предшествующих нагружений другого типа. Условие усталостного разрушения при одновременном действии на деталь вибрационных и статических нагрузок определяют с учетом зависимостей прочности при асимметрии цикла (разд. 2.2). [c.74]

Влияние концентраторов напряжений на длительную прочность материалов. Многие элементы конструкций имеют сложную конфигурацию, в результате которой создаются различные концентраторы напряжений в виде галтелей, надрезов, отверстий и т. д. Так, например, в паровых и газовых турбинах, т. е. в агрегатах, которые подвергаются расчетам на длительную прочность, концентраторами напряжений являются резьбовые соединения, замковые соединения турбинных лопаток, отверстия в дисках и т. д. [c.122]

Методы расчета на прочность дисков переменной толщины применяют при проектировании паровых и газовых турбин, компрессоров и т. д. Температурные напряжения в дисках, изменение параметров упругости вдоль радиуса, учет пластичности и ползучести материала см. в работах [1, 6, 9], а также в более ранних работах [10]. Существует свыше 50 методов определения напряжений в дисках. Эти методы можно разделить на три группы аппроксимации, конечных разностей, интегральные. [c.593]

Сплав N-153 (О, / С 15 /о N1 17 /о Сг 13 /о Со 3 / Мо 2<>/о W lo/ Nb 1,5о/ Мп 0,50/0 8i 0,150/0 N2). Слитки из этого сплава относительно легко куются в температурном интервале 1150—750 , что позволяет рекомендовать этот материал для изготовления крупных поковок (иапример, дисков газовых турбин). Термическая обработка закалка с 1200 (выдержка 1 час) в воде и старение 50 час. при 735 820 или 870 в зависимости от температуры испытания (или эксплуатации). Так, после закалки и старения при 820 сплав N-153 имеет пределы длительной прочности и удлинение при разрыве (цифры в скобках) при температуре испытания 820 на [c.1292]

На определенном этапе развития инженерных расчетов запас прочности рекомендовалось определять по суммарным тепловым напряжениям и напряжениям от внешней нагрузки (см., например, [20]). Затем было замечено, что в ряде действующих конструкций из пластических материалов (например, в дисках газовых турбин) суммарные эквивалентные напряжения, подсчитанные в предположении упругости, существенно превышают предел текучести. Стало ясно, что местные пластические деформации, которые при этом возникают, приводят к перераспределению напряжений и не опасны для прочности. Это обстоятельство получило отражение в расчетах по предельному состоянию как известно, предельная нагрузка не связана с тепловыми напряжениями [5]. При достаточно высокой температуре выравнивание напряжений происходит также в связи с ползучестью. [c.209]

Помимо конструкторских разработок по совершенствованию аэродинамики проточной части и рационального использования повышения жаростойкости и жаропрочности материалов конструктору и технологу приходится постоянно совершенствовать системы воздушного охлаждения сопловых и рабочих лопаток, дисков и других деталей турбин, работать над обеспечением равномерности температурного поля перед газовой турбиной, статической и динамической прочности и снижением массы турбины. [c.163]

К числу сильно нагруженных деталей относятся также диски газовых турбин, которые, как и рабочие лопатки, подвержены совместному воздействию нагрева и механических нагрузок. Нагружение дисков турбомашин и их прочность подробно рассмотрены в разд. 11.4. Отметим, что среди большого числа факторов нагружения дисков следует особо выделить растягивающие усилия от центробежных сил массы самого диска и закрепленных на нем рабочих лопаток, а также усилия растяжения - сжатия в диске, обусловленные его неравномерным прогревом вдоль радиуса. Данные факторы нагружения являются опасными, так как вызываемые ими напряжения достигают очень больших значений и,кроме того, распределяются почти равномерно по толщине диска. Последнее обстоятельство создает условия, при которых невозможно перераспределение напряжений по толщине диска с ростом нагрузки. При расчете статической местной прочности диска указанные факторы нагружения рассматриваются как основные. [c.262]

ПРОЧНОСТЬ ДИСКОВ ГАЗОВЫХ ТУРБИН [c.291]

Запас прочности в замковых выступах дисков газовых турбин [c.316]

Расчетные методы теорий термопластичности и термопрочности, описанные в предыдущих разделах, находят широкое применение для оценки прочности дисков паровых и газовых турбин. [c.353]

Рабочие лопатки газовых турбин с целью получения более высокого КПД почти всегда для всех ступеней выполняют закрученными, с уменьшающимся сечением по высоте лопатки. Способы крепления рабочих лопаток к ротору применяют такие же, как и в паровых турбинах. Хорошо зарекомендовало себя в работе при высоких температурах и больших нагрузках крепление лопаток елочным хвостовиком. Оно отличается высокой прочностью, позволяет легко производить смену лопаток и осуществлять охлаждение дисков и хвостовиков лопаток путем продувки воздуха через монтажные зазоры (рис. 13.3). [c.399]

Задача о расчете на ползучесть вращающегося диска паровой турбины была первой серьезной технической задачей, которая вызвала необходимость разработки теории ползучести, что было отмечено в начале этой главы. Эта задача не стала менее актуальной и в наше время, когда газовая турбина служит необходимым элементом турбовинтового и турбореактивного самолета. Повышение рабочих температур влечет за собою разработку новых жаропрочных отлавов, для которых задачи расчета на прочность ставятся и решаются примерно теми же методами, что и для паровых турбин. [c.636]

П и с а р е н к о Г. С. и др. Некоторые вопросы прочности лопаток и дисков газовых турбин. Киев, изд-во АН УССР, 1962. [c.253]

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]

На фиг. 76 показан продольный разрез газовой турбины мощностью 5 мгвт фирмы ДЖИИ с композитными дисками первой и второй ступеней [95]. По условиям работы наиболее нагретой части диска — его обода — в качестве материала последнего должна быть использована аустенитная сталь, имеющая необходимый уровень жаропрочности при температурах выше 600°. В то же время для центральной части диска в зоне рабочих температур ниже 550—580° наиболее рациональным является применение перлитных или хромистых сталей, имеющих при этих температурах более высокие жаропрочность и механическую прочность. [c.126]

Пример 4.2. На рис. 4.4, а показано меридиональное сечение диска газовой турбины. Диск изготовлен из сплава ХН77ТЮР-ВД и работает на трех режимах (табл. 4.1). Распределение температуры по радиусу диска на режиме I приведено на рис. 4.4, г, а суммарные напряжения от действия центробежных сил и нагрева на режиме I на рис. 4.4, б. Напряжения максимальны на внутреннем радиусе диска по результатам упругопластического расчета = = 61,47 кгс/мм на радиусе г= 7,65 см запас по напряжениям с учетом длительности данного режима в этой точке kg = 1,518. Распределение Лд min в зависимости от радиуса показано на рис. 4.4, в. На режимах II и III максимальные напряжения возникают в месте расточки запасы kg на радиусе 7,65 см приведены в табл. 4.1. Эквивалентный коэффициент запаса по напряжениям рассчитан по (4.22), причем в качестве эквивалентного принят режим I. Кривые длительной прочности сплава ХН77ТЮР-ВД приведены на рис. 4.5. По долговечности и напряжениям на режиме II диск достаточно нагружен и этот режим влияет на суммарное повреждение эквивалентное время на режиме II составляет примерно 30% времени на режиме I. [c.121]

Гистограмма распределения. Результаты испытаний пределов прочности образцов из сплава ХН77ЮР (ЭИ437Б), вырезанных из дисков газовых турбин, показаны на рпс. 1, а. [c.591]

Режимы эксплуатации деталей машин, подверженных действию термоциклов, обычно таковы, что возникающие термические напряжения действуют более бли менее продолжительное время. Это относится к корпусам, дискам и лопаткам газовых турбин и.другим деталям. В течение каждого цикла в материале этих деталей проявляется длительное статическое повреждение. Значительная роль длительного статического повреждения в общем терм усталост-ном повреждении приводит к необходимости определять критерий термоусталостной прочности как некоторую совокупность статического и циклического повреждения. [c.180]

В дисках газовых турбин о , = 10ч-18 кгс/мм , а знгченияОзв =<20-н25 кгс/мм . Запас прочности в замковых выступах дисков газовых турбин [c.329]

НИИ с высокими механическими свойствами (высокая удельная прочность) и хорошая сопротивляемость коррозии. В двигателях титан применяется для изготовления деталей воздухозаборника, корпуса, лопаток и дисков компрессора низкого давления и т, д. Из титановых сплавов делают обшивку фюзеляжа и крыла сверхзвуковых самолетов, панели, лонжероны, шпангоуты, крепеж и т. д. Вследствие высокой коррозионной стойкости титан нашел применение в химической и пищевой промышленности (емкости, фильтры, змеевики, автоклавы, трубопроводы и т. д.), а также в судостроении (морская аппаратура, обшивка корпуса и морских крыльев судов и т. д.). В энергомашиностроении титановые сплавы применяются для дисков и лопаток стационарных паровых и газовых турбин. Многие титановые сплавы обладают высокой пластичностью при низкой температуре, что делает их пригодными для к4)иогенной техники. [c.346]

В разделе 2 этой главы рассматривается расчет диска газовой турбины из материала ЭИ415 (см. рис. 2.8). Показано распределение температуры и предела прочности по радиусу. На рис. 2.7 представлены эпюры радиальных и окружных суммарных напряжений от неравномерного нагрева и центробежных сил. Ниже показаны результаты оценки запасов прочности этого диска по формулам настоящего параграфа [c.400]

В ЦНИИТмаше проводились исследования прочности нат фных дисков в условиях, близких к эксплуатационным при рабочей частоте вращения, частых и быстрых пусках [270, 271]. В качестве объекта исследования были взяты диски газовых турбин завода Экономайзер из сталей ЭИ612, ЭИ481 и сплава ЭИ765 диаметром 405 мм, которые были изготовлены с минимальными изменениями, необходимыми для их крепления в разгонной установке ЦНИИТмаша ВРД-500. Режимы испытаний были выбраны, исходя из двух противоположных предложений 1) интенсивность охлаждения диска обеспечивает неизменность температурного перепада непосредственно после пуска турбины и при работе на установившемся режиме 2) после пуска турбины температурный перепад в диске постепенно уменьшается до уровня, соответствующего стационарному режиму. Применительно к первому предположению были назначены режимы 1 и 2, ко второму - режимы 3, За, 4 и 4а (табл. 6.19). Условия и результаты испытаний дисков приведены в табл. 6.20. [c.446]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...