Напряжения температурные вращения

Примем, что тепловой режим регулярный, и температурное поле определяется параболой второго порядка. Тогда суммарные напряжения от вращения и температурного поля в плоском диске с отверстием могут быть выражены формулами, аналогичными (5.21) при 1г = 0 для всех г, кроме i = 2, и (5.31) [c.164]

Вращающиеся диски широко применяют в паровых и газовых турбинах, в компрессорах, вентиляторах и машинах химической промышленности. Диски подвергаются нагрузкам, вызывающим их растяжение и изгиб, а также действию высоких температур. Существенное значение имеют центробежные силы. Обычно нагрузки и температурное поле симметричны относительно оси диска, вследствие чего и напряжения являются функциями только расстояния от оси вращения. [c.460]

На основе теории Новожилова Розен [244] исследовал температурные напряжения в оболочках из изотропных слоев при температуре, изменяющейся только по толщине. По мнению автора, его решение справедливо для замкнутых оболочек любой формы, однако, поскольку полученные в результате решения напряжения изменяются только по толщине, оно справедливо только для сферической оболочки. Лин и Бойд [172] получили уравнения термоупругости для произвольных оболочек вращения из орто-тропных слоев. [c.228]

Интенсификация режима обработки не должна сопровождаться ухудшением качества поверхности. Особенно опасен перегрев, появление при шлифовании прижогов, т. е. участков с пониженной твердостью, и трещин. При шлифовании непосредственно на поверхности может образоваться зона вторичной закалки, под которой располагается слой отпущенного металла с постепенным переходом к исходной твердости. Температурное воздействие в процессе шлифования связано со структурными преобразованиями в слое, появлением внутренних напряжений. При большой глубине распространения тепла величина вторично-закаленной зоны невелика, тепло нижележащих слоев способствует отпуску поверхностного слоя с образованием в нем напряжений растяжения. Их формированию благоприятствует наличие в структуре аустенита. Прижоги и трещины возникают чаще всего при чрезмерно большой поперечной подаче (глубине шлифования), а также при большом биении круга или детали. Прижогов можно избежать, если увеличить, окружную скорость вращения детали или продольную подачу. При скоростном шлифовании выделяется больше тепла число оборотов детали берется более высоким, охлаждение круга необходимо усилить. Больше [c.27]

Расчету на прочность дисков турбомашин посвящена обширная литература. Известен ряд разработанных методов расчета напряжений и деформаций, возникающих в тонком диске вследствие вращения и неравномерного температурного ноля [6, 63, 78, 98, 120, 158 и др.]. Применение современных вычислительных средств позволяет без особых затруднений учитывать в расчете влияние температуры на физико-механические характеристики материала, рассматривать деформации за пределом упругости и в условиях ползучести. При этом отличия между расчетными методами, если они опираются на одни и те же предпосылки, становятся малосущественными. [c.136]

Предположим, что суммарные (от вращения и температурного поля) окружные и радиальные напряжения, отвечающие наиболее неблагоприятному для данной точки диска изменению параметров, имеют одинаковые знаки (по-видимому, практически это обычно выполняется для опасных точек). Согласно неравенству (ЗЛО) знакопеременное течение будет отсутствовать, если [c.153]

Условия эксплуатации и конструктивные особенности. В машинах и конструкциях различного назначения широко применяют компенсирующие устройства, выполняемые часто в виде тонкостенных осесимметричных гофрированных оболочек вращения. Компенсаторы предназначены для уменьшения внутренних усилий в трубопроводах, обусловленных различными перемещениями (при сжатии-растяжении, изгибе, параллельном сдвиге торцов и др.), температурных напряжений и остаточных напряжений, возникающих при монтаже. Наиболее распространены компенсаторы с высокой компенсирующей способностью, выполненные с гибким металлическим элементом в виде силь-фона металлорукава и сильфонные компенсаторы. [c.151]

Кемпбелла, где приведена зависимость частот появления пиковых динамических напряжений при испытании образцов на колебания от соответствующих им частот вращения двигателя. Там же показаны вторичные пики, составляющие 15 % максимальных амплитуд. Частота колебаний лопаток, в 28 раз превышающая частоты вращения двигателя (ей соответствует прямая 28Е на рис. 6.54), возбуждает четвертую крутильную форму колебаний с частотой 4 кГц, пятую изгибную форму с частотой 3,6 кГц и третью крутильную форму с частотой 3 кГц. Указанные частоты являются номинальными, поскольку они зависят от температурных и других условий работы двигателя. Первая кру- [c.336]

Относительные удлинения. Во время работы на номинальном режиме статор и ротор имеют различные температуры и деформации от приложенных сил. Вместе с тем, осевые зазоры должны быть выбраны оптимальными для этого режима, а радиальные— минимально допустимыми. При работе на других режимах, а особенно в течение нестационарных процессов, связанных с остановками и пусками турбины, радиальные и, тем более, осевые зазоры могут значительно изменяться. Эти изменения происходят как от различного напряженного состояния статора и ротора (разные давление пара, осевые силы, частота вращения, температурные напряжения), так и под влиянием температурных удлинений. [c.52]

Из-за больших размеров, сложности конструкции и асимметрии температурных полей в корпусе ЦНД могут появляться высокие напряжения и, что особенно важно, значительные деформации, из-за которых приходится замедлять темпы прогрева. В роторах с очень массивными насадными дисками может создаваться большой радиальный градиент температур и, как следствие,— временное ослабление посадки дисков на валу, вызываюш ее вибрацию. Обычно эти диски имеют натяг при рабочей частоте вращения около 0,1 мм. Во время пуска разность радиальных удлинений вала и диска не должна превосходить эту величину. [c.53]

Расчет температурных напряжений в роторах высокого и среднего давления производился по программе решения осесимметричной задачи теории упругости, разработанной Институтом проблем машиностроения АН - Украины на основе метода конечных элементов. Результаты расчета температурных напряжений в роторах при различных режимах работы турбины, а также напряжений от центробежных сил при номинальной частоте вращения приведены в табл. 5.5. Значения осевых напряжений даны без учета концентрации напряжений для наружной поверхности бочки ротора в сечении между рассматриваемой и следующей ступенями. Значения окружных напряжений 0(р относятся к расточке ротора под соответствующей ступенью. [c.166]

Для определения влияния окружной неравномерности поля температур на напряжения поверхностного слоя лопаток рабочего колеса последней ступени необходимо выполнять расчетный анализ термических напряжений в рабочих лопатках при вращении их во влажнопаровой среде с высокой температурной неравномерностью. [c.179]

Следует подчеркнуть, что если для турбины небольшой мощности наиболее ответственным является этап начала вращения и прогрева турбины на малой частоте, а процесс нагружения не вызывает больших затруднений, то для мощных турбин наиболее ответственным является этап нафужения, когда с ростом расхода пара через турбину резко увеличивается интенсивность теплообмена. При повышенных толщине корпуса и увеличенном диаметре ротора в них возникают значительные температурные напряжения, которые ограничивают скорость нагружения. Поэтому машинист турбины должен строго придерживаться графика нагружения, составленного и проверенного при отладке режимов. В процессе нагружения особенно внимательно необходимо следить за относительным удлинением ротора и при условиях, предусмотренных инструкцией, включать обогрев фланцевых соединений. При этом столь же внимательно следует наблюдать за разностью температур фланца и шпилек, чтобы, подавая пар на обогрев шпилек, удерживать ее в определенных пределах. [c.382]

Основными нагрузками, действующими на диски, являются центробежные силы, возникающие при вращении. Определение напряжений и деформаций от центробежных сил — главный этап расчета дисков на прочность. Неравномерный нагрев приводит к возникновению температурных напряжений, которые могут оказаться существенными, особенно при нестационарных режимах работы машин. Равномерно нагретые по толщине, симметричные относительно плоской срединной поверхности диски достаточно рассчитывать только на растяжение. Для дисков сложной формы с изогнутой срединной поверхностью при неравномерном нагреве по толщине или осевых нагрузках и моментах во время расчета следует учитывать изгиб. [c.5]

Балабух Л. И. Температурные напряжения в оболочках вращения.— Там же. [c.381]

Условия нагружения реальных элементов машин и аппаратов весьма разнообразны и часто характеризуются сложными программами, включающими несколько этапов. Такое нагружение будем называть нестационарным. Отдельные этапы нестационарного нагружения могут повторяться (повторно-пере-менное нагружение). Сложный цикл нагружения может включать быстрые изменения напряжений и длительные выдержки реверсы, характеризующиеся сменой знака скорости деформации этапы непропорционального нагружения, изменения температуры. Характерным примером нестационарных условий нагружения является полетный цикл авиационного газотурбинного двигателя. Нагрузки, действующие на его детали, и температурные поля изменяются в соответствии с режимами работы двигателя на разных этапах полета (взлет, набор высоты, движение по прямой, снижение, посадка). Среди этих режимов есть длительные, при которых условия работы деталей близки к стационарным, и переходные, когда эти условия (нагрузка, температура) меняются быстро. В качестве примера на рис. А. 1.1 схематически показано изменение параметров нагружения диска турбины от запуска до останова (п — скорость вращения). [c.16]

На контуре L полагаются известными компоненты перемещений или напряжений либо формулируются смешанные граничные условия. Кроме поверхностной нагрузки рассматриваемая конструкция может быть подвержена воздействию температурного поля Т (г, г), сосредоточенных сил с компонентами г/, объемных сил F , F , обусловленных вращением с угловой скоростью Q и осевым ускорением м вдоль оси г. Вместо компонент поверхностной нагрузки и Р , направленных вдоль осей г и Z, можно задать компоненты Р и Рг, направленные по нормали л и касательной т к нагруженной поверхности, расположенной в плоскости rz, что удобно при нагружении давлением некоординатных поверхностей. Местная система пт может быть [c.17]

На контуре предполагаются известными компоненты перемещений или напряжений либо формулируются смешанные граничные условия. Кроме поверхностной нагрузки рассматриваемая конструкция в общем случае может быть подвержена воздействию объемных сил (например, центробежных сил от вращения) и температурного поля. [c.77]

Рассмотрим систему неоднородных тел вращения с общей осью в цилиндрической системе координат rzQ, взаимодействующих посредством контакта. Контакт между отдельными телами осуществляется только по поверхностям вращения, занимая произвольную область поверхности. Между телами может быть установлен зазор или натяг по произвольному закону. Так как деформации и перемещения предполагаются малыми, то отклонениями тел от цилиндрической формы вследствие меняющихся в окружном направлении зазоров или натягов пренебрегаем. На части свободной поверхности могут быть заданы компоненты внешней нагрузки, имеющие размерность напряжений, на остальной — перемещения или смешанные граничные условия. Кроме того, конструкция может быть нагружена объемными силами и неравномерным температурным полем. Решение задачи осуществляется в перемещениях с использованием вариационного уравнения Лагранжа [c.157]

Температурные напряжения в телах вращения. [c.270]

Чтобы применить общее решение, данное в 98, нужно сделать определенное предположение относительно формы тела, в котором имеются температурные напряжения, н о характере нагревания, вызвавшего их. Во многих случаях, когда требуется точное знание температурных напряжений, мы имеем дело с телами вращения п с напряжениями, вызванными изменениями температурного режима, симметричными относительно оси. При этих условиях, очевидно, и температурные напряжения будут иметь осевую симметрию, и потому мы можем воспользоваться теорией, изложенной в седьмой главе. [c.270]

Сперва мы займемся вопросом, как можно обобщить на случай тела, имеющего температурные напряжения, общие формулы, выведенные в 80 для тел вращения. [c.270]

Для температурной стабилизации дать проработать регулятору напряжения в окружающей среде с температурой 50 3°С 30. мин и установить реостатом Ят (см. рис. 224), вначале полностью включенным в цепь, отдачу силы тока 7 А. Частота вращения ротора генератора очень низкая вначале постепенно должна быть доведена до 5000 об/мин. [c.259]

На плоских и конических стенках крупных деталей, представляющих собой в основном тела вращения, следует, по возможности, избегать радиальных ребер, а ставить спиральные или прямолинейные тангенциально расположенные ребра и связи (рис. 1.6). Радиальные ребра, особенно на крупногабаритных деталях, могут дать трещины при усадке, а также в процессе работы вследствие значительных термических напряжений из-за неравномерного застывания металла при отливке. При тангенциальном или спиральном расположении ребер и связей внутренние напряжения в них значительно снижаются, так как при усадке центральная бобышка имеет возможность повернуться, не вызывая значительных напряжений изгиба в ребрах. Этим объясняется и меньшая возможность появления трещин от температурных напряжений в таких ребрах при неравномерном нагреве деталей в работе. [c.10]

Пятно может передвигаться по поверхности электродов вследствие нестабильности работы питающих плазменную головку устройств источника тока и систем питания плазмообразующим газом. Этой нестабильности часто бывает достаточно для движения пятна и значительного снижения эрозии электродов. В тех случаях, когда электроды находятся в особо сложных температурных условиях, необходимо искусственно создать вращение шнура разряда, а вместе с ним анодного и катодного пятен. Вращение дугового разряда осуществляется либо созданием вокруг него вихревого потока газа с постоянной скоростью, либо созданием поперечного направлению тока разряда магнитного поля, напряженность которого можно вычислить, зная ток разряда и задавшись скоростью вращения активного пятна [25] [c.27]

Следует отметить, что в роторе практически любого типа частота вращения изменяется в достаточно широком диапазоне, а это означает, что создаваемые при этом окружные скорости могут существенно раздичаться. Так, например, для ротора ГТД при небольшой частоте его вращения п значение окружной скорости может быть сопоставимо со значением осевой составляющей скорости истечения из отверстия диафрагмы и течения в камере энергоразделения. В то же время на крейсерских режимах и на максимальных частота вращения ротора такова, что в зависимости от радиуса расположения вихревого энергоразделителя R окружная составляющая скорости U, создаваемая вторичными инерциальными силами, может достигать критической. Очевидно, что характер влияния во многом будет определяться взаимным расположением векторов напряженностей первичного и вторичного инерциальных полей. Исследования, проведенные в работе [212] показали, что у вихревой трубы, для которой вторичное поле инерциальных сил создавалось ее вращением относительно оси, расположенной перпендикулярно к оси симметрии камеры энергоразделения и размещенной в области соплового ввода, с ростом частоты вращения трубы п температурные эффе- [c.379]

Разделы, касающиеся метода фотоупругости, двумерных задач в криволинейных координатах и температурных напряжений, расширены и выделены в отдельные новые главы, содержащие многие методы и решения, которых не было в прежнем издании. Добавлено приложение, относящееся к методу конечных разностей, в том числе к методу релаксации. Новые параграфы, включенные в другие главы, относятся к теории розетки датчиков деформаций, гравитационным напряжениям, принципу Сен-Венана, компонентам вращения, теореме взаимности, общим решениям, приближенному характеру решений при плоском напряженном состоянии, центру кручения и центру изгиба, концентрации напряжений при кручении вблизи закруглений, приближенному исследованию тонкостенных сечений (например, авиационных) при кручении и изгибе, а также к круговому цилиндру при действии пояскового давления. [c.14]

По-видимому, впервые температурные напряжения в анизотропных оболочках вращения были рассмотрены в работе Миллера [187], который распространил на случай ортотропного материала теорию Лангхаара — Борези [163] и применил ее к расчету произвольных оболочек вращения. [c.228]

Метод замораживания моделей на центрифуге позволяет определять напряжения от действия массовых сил в сложных пространственных моделях. Применительно к изучению напряжений в гидросооружениях методика заморажк1вания объемных моделей на центрифуге была детально разработана Н. И. П.риго.ровским и Г. Л. Хесиным [39, 60]. Модель помещают в печь, расположенную на стреле центрифуги, и в процессе вращения в печи создают температурный режим, необходимьш для замораживания деформаций. После замораживания модели на центрифуге в любое удобное время и с высокой точностью можно определить напряжения с помощью измерений в срезах (или методом рассеянного света). [c.70]

Определение напряжений в быстровращающихся деталях, возникающих от действия центробежных сил с помощью поляризационно-оптического метода. Создана техника эксперимента для проведения моделирования напряжений на замораживаемых быстровращаемых моделях сложной формы (крыльчатки насосов и компрессоров, роторы центрифуг). Оборудование, разработанное ВНИЭКИпродмаш, состоит из термостата с прозрачными стенка ш для наблюдения за моделью, системы автоматического задания и контроля температурного режима при проведении замораживания модели, системы обеспечения и контроля равномерного вращения модели. Предусматривается балансировка модели перед ее установкой в термостат и устройство центрирующих элементов. [c.122]

Экспликацией корпуса в точностных расчетах по упомянутым погрепшостям становится сосуд как тело вращения из однородного идеально упругого материала. Предполагается, что сосуд нагружен механическими нагрузками общего вида и находится под действием внутреннего давления, нагрет некоторым распределенным полем температур, которое в общем случае является неосесимметричным и переменным вдоль меридианов. Перемещения, вызываемые температурными воздействиями и механическими нагрузкаьш, предполагаются малыми, а константы материала — не зависящими от температуры. Задача рещается в определении напряженно-дефор-мировавного состояния нагретого сосуда. [c.254]

На турбинные диски, к которым доветалевым замком прикреплены рабочие лопатки, действуют радиальные центробежные растягивающие усилия. В результате вращения диска они возникают в его теле и непосредственно, и путем передачи от лопаток. Дополнительные напряжения создаются из-за постоянно существующих колебаний температуры диска. Температурный режим последнего определяется действием охлаждающего воздуха и воздуха, движущегося в потоке рабочих газов, а также любыми утечками рабочего потока в пространство над и под дисковым ободом. В практических условиях температура диска близка, и если выше, то ненамного, к температуре на выходе компрессора. Поэтому для дисков выбирают в основном материалы, способные работать при температурах до 670 °С. В промышленных турбинах для этих целей обычно применяют легированные стали, а в авиадвигателях— сплавы типа IN-718. [c.62]

Рассмотрим расчет упругопластического состояния диска турбомашины авиационного ГТД (рис. 4.6.11). Материал диска - жаропрочный никелевый сплав, диаграмма деформирования которого для различных температур показана на рис. 4.6.12. При выходе на максимальную частоту вращения в диске возникает неравномерное температурное состояние. Программа нагружения диска представлена на рис. 4.6.13. Уровень температур в диске и его напряженное состояние таковы, что можно пренебре п> деформациями ползучести и провести расчет его упругопластического состояния при максимальной частоте вращения и максимальном градиен- [c.262]

ТЕРМОУПРУГОСТЬ — область мате-матич. теории упругости, в к-рой изучается возникповепио, распределение и величина температурных напряжений в телах, подчиняющихся закону Гука. При выводе основных уравнений Т. обыч1Ю предполагается независимость упругих и тепловых характеристик от темп-ры. Если темп-ра тела постоянна или представляет собой линейную функцию координат, то препятствий тепловому расширению нет и температурные напряжения (в однородном материале) не возникают. В др. случаях теория Т. показывает, что возникают термоупругие напряжения, тем большие, чем выше модуль Юнга, коэффициент линейного расширения и температурный градиент. Последний обычно растет с увеличением толщины сечения, что приводит к росту термоупругих напряжений. В зонах тела, подвергающихся быстрому нагреву, обычно возникают сжимающие, а быстрому охлаждению — растягивающие термоупругие напряжения. В теории Т. изучены напряжения в стержнях, фермах, пластинках, толстостенных трубах, кольцах, изгибаемых пластинках, оболочках вращения и др. При местной пластич. деформации уравнения Т. необходимо дополнять уравнениями термопластичности. Поэтому величины напряжений, согласно Т., оказываются завышенными по сравнению с действительными. Однако и в этих случаях теория Т, остается очень важной, с ее помощью определяют напряжения до начала пластич. деформации. [c.319]

Т. с. нормируется по оптич. характеристикам угловому смещению луча и свето-пропусканию, зависящим от размеров, формы и материалов детали остекления. Гнутые триплексы (предпочтительно в виде элементов поверхности вращения) сложнее для производства и обладают большими онтич. искажениями. Наименее прочны кромки стеклянных пластин, к-рые при монтаже и эксплуатации должны тщательно предохраняться. Поэтому применяются различные варианты обрамления триплекса, обеспечивающие связь триплекса с каркасом и равномерное распределение нагрузок по кромке. Для обрамления применяются пластич. материалы и металлич. арматура (рамки). Зазоры заполняются компенсац. прокладками. При монтаже рекомендуется пользоваться тарированным инструментом (отвертками, ключами), контролировать наличие температурных зазоров и отсутствие концентрированных напряжений. Царапины и др. дефекты поверхностей стеклянных пластин являются местами концентрации напряжений п нормируются технич. условиями на детали остекления. Для предотвращения потерн [c.357]

При выращивании кристалла по Чохральскому могут возникать вращательные полосы иэ-за асимметрии теплового поля в расплаве или несовпадения оси вращения кристалла с осью симметрии теплового поля При неподвижном тигле расстояние между полосами равно отношению скоростей вытягивания (у) и вращения ( ) кристалла и не меняется при постоянных у и ю. Форма полос связана с формой фронта кристаллизации. Полосы исчезают при (0 = 0 [51, 68, 80]. Однако в зтом случае процесс роста становится крайне нестабильным, в кристаллах образуется коленчатый изгиб, приводящий к изменению диаметра. В таких участках возникают сильные механические напряжения, ухудшающие оптическое качество кристалла и приводящие к появлению трещин Кроме того, вытяги вание кристалла без вращения требует очень высокой степени чистоты исходных материалов, необходимости исключения любых температурных флуктуаций и радиальной асимметрии термического градиента в тигле с расплавом Соблюдение перечисленных условий позволило получить бесполосчатые кристаллы НБС максимального диаметра до 10 мм и длиной 50 мм 176] Другой способ устранения полос вращения — повышение скорости вра щения кристалла [81]. Оптимальный подбор ростовых ус ловий позволяет пол5гчить плоский фронт кристаллизации при скоростях вращения 50 — 60 об/мин, а для кристаллов диаметром не более 10 — 12 мм при 120 об/мин. При этом сохраняется стабильность диаметра вытягиваемого кристалла в достаточно широких температурных преде лах (до 10 °С), что связано с наличием жесткой огранки кристалла [c.165]

В теории деформации тел вращения, изложенной в 87, мы показали, как можно определить напряжения, создаваемые такой системой сил этим мы здесь и воспользуемся. После того как эти напряжения будут определены, их нужно будет вычесть из напряжений, вызванных в бесконечном теле изменениями температуры и существовавших в нем до сечения тела плоскостью. Полученные разности дадут температурные напряжения, создаваемые нагреванием элемента поверхности в теле, ограниченном плоскостью. Таким образом нами намечен, по крайней мере, первый шаг на том пути, которым нужно итти при дальнейшем развитии теории. [c.268]

В работе Д. В. Грилицкого, Б. С. Окрепкого [23] исследуется осесимметричный термоупругий контакт вращающегося жесткого цилиндра конечной длины (штампа) и упругого слоя толщины Н, покоящегося на недеформируемом основании. Штамп имеет плоскую подошву, радиус которой постоянен и равен а. Предполагается, что на площадке контакта выделяется тепло, количество которого пропорционально коэффициенту трения, скорости вращения и нормальному контактному напряжению. ]У1ежду свободными поверхностями изучаемой системы тел и окружающей средой происходит теплообмен по закону Ньютона. Предложен способ определения контактного напряжения и температурных полей в соприкасаемых телах. Установлена сильная зависимость этих характеристик от коэффициента термической проводимости и термоконтактного критерия (1), что коррелирует с результатами М. В. Коровчинского, изложенными выше. [c.479]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...