Лопатка Запас длительной прочности

При проектировании рабочих лопаток для высокотемпературных газовых турбин целесообразно исходить из условия, чтобы на большей части длины пера лопатки запас длительной прочности п, определяемый формулой [c.282]

Зная для стационарного режима распределение температуры по длине лопатки Т можно найти пределы длительной прочности материала и рассчитать распределение по длине пера лопатки запасов длительной прочности по напряжениям [c.301]

В турбинных лопатках предел длительной прочности материала изменяется вдоль лопатки соответственно изменению температур. о] выбирается по средней температуре сечения. Опасное сечение лопатки, где запас прочности минимальный, не совпадает с сечением, где напряжение максимально. На рис. 5.23 показаны изменения напряжений и запасов прочности по средним напряжениям для турбинной лопатки. Опасное сечение находится на расстоянии (0,25. .. 0,4) I от корневого сечения. [c.255]

Эквивалентные запасы длительной прочности при работе на разных режимах. Турбины энергетических и транспортных установок обычно работают не на одном, а на нескольких режимах, различающихся уровнем напряжения, температурой и длительностью. Минимальный запас прочности на различных режимах может получаться в разных сечениях лоПатки, однако обычно можно выделить опасное сечение, в котором запасы прочности на всех режимах близки к минимальным, и определить для него эквивалентный запас длительной прочности. [c.302]

Поскольку надежность лопатки, опирающаяся на опыт эксплуатации, оценивается, как правило, запасами прочности, эквивалентными режимами для лопатки считают режимы с одинаковыми запасами длительной прочности, а режимом приведения — режим максимальной температуры (см. [6] и гл. 3). [c.302]

Проектирование рабочих лопаток минимального веса. Так как центробежная сила рабочих лопаток является основной нагрузкой, передающейся на диск, облегчение лопаток приводит к снижению напряженности и повышению надежности или уменьшению веса всей турбины. Поэтому проектирование рабочих лопаток минимального веса, удовлетворяющих всем требованиям по запасам прочности, является важной практической задачей [4, 10]. Считая определяющим запас длительной прочности по напряжениям и полагая, что материал и распределение температуры лопатки подлине пера Т г) являются заданными, потребуем, чтобы распределение площадей поперечного сечения Р ) и средние по сечению напряжения а (г) удовлетворяли во всех точках следующим условиям [c.303]

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]

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]

Для компрессорных лопаток, у которых изменение температуры вдоль лопатки незначительно, предел длительной прочности является постоянной величиной. Поэтому опасным сечением лопатки, где запас прочности имеет минимальное значение, будет или корневое сечение, или сечение, лежащее в зоне, близкой к корневому сечению. [c.255]

В каждом сечении лопатки отыскиваются точки с минимальным запасом прочности. При большой разности температур между входной и выходной кромками и средней частью сечения лопатки опасные точки находятся на контуре средней части сечения с вогнутой стороны. Вследствие различия температур в отдельных точках, модулей упругости Е и пределов длительной прочности б] точки сечения с минимальным запасом прочности не совпадают с точками максимальных напряжений. [c.256]

При анализе прочности охлаждаемых лопаток следует иметь в виду, что в центральной, более холодной части сечения возникают растягивающие температурные напряжения, которые, суммируясь с напряжениями от центробежных снл, могут приводить к значительным напряжениям. Однако из-за относительно низкой температуры этой части запас ее длительной статической прочности обычно остается достаточным. На горячих кромках, где температура лопатки может достигать 950 С и выше, возникают сжимающие температурные напряжения прн сравнительно небольших суммарных напряжениях. Но прн недостаточном охлаждении ограничение по запасу длительной статической прочности горячих частей сечеиия может [c.284]

Запас длительной статической прочности по напряжениям в лопатках обычно бывает не менее 1,5. [c.301]

Рабочие лопатки турбин. Выбор материала рабочих лопаток обычно проводят по характеристикам длительной прочности при рабочих температурах металла, которые должны обеспечивать необходимый запас прочности по отношению к максимальным растягивающим напряжениям. В охлаждаемых лопатках обычно не удается существенно снизить температуру кромок. Поэтому для этих лопаток помимо жаропрочности одним из важных требований к металлу является жаростойкость в продуктах сгорания соответствующего топлива при температурах, близких к температуре газа. Требование по жаростойкости предъявляется, разумеется, и к металлу не-охлаждаемых лопаток. Именно в связи с этим требованием значительные трудности возникают при выборе материала лопаток судовых ГТУ, работающих в контакте с отложениями, в состав которых входят агрессивные соли морской воды. Аналогичная ситуация возникает и с энергетическими ГТУ, экс- [c.37]

Расчетная прочность лопаток оценивается по опасности кратковременного и длительного статического разрушения или малоцикловой усталости. Необходимые запасы прочности, обеспечивающие надежную работу лопаток, устанавливаются по опыту эксплуатации аналогичных изделий. Оценивается также удлинение (вытяжка) пера лопатки от действия центробежных сил и нагрева, что необходимо для расчета радиальных зазоров между рабочим колесом и корпусом турбины, а при наличии бандажных полок — для оценки натягов между полками. [c.294]

Средние напряжения и запасы прочности. Основной нагрузкой, определяющей длительную статическую прочность рабочей лопатки турбины, являются растягивающие центробежные силы Мц (z), определяемые по формуле (1.2). [c.300]

В связи с тем, что лопатка в течение длительного времени находится под напряжением при высокой температуре и периодически нагружается и разгружается, для нее характерны два типа разрушения — от исчерпания длительной статической прочности и от малоцикловой усталости. Запасы прочности по этим типам разрушения обычно оценивают раздельно, хотя определенное взаимное влияние их имеет место (см. главы 2 и 3). [c.317]

При проектировании рабочих лопаток для высокотемпературных газовых турбин целесообразно исходить из условия, чтобы на большей части длины пера лопатки запас длительной прочности га, определяемый формулой (45), был бы равен минимально допустимому запасу [п. У конца. понатки, где напряжения малы, а в некоторых случаях и у замковой части, где температура значительно снижается, величина п может быть больше [ ] [c.291]

Так, по данным рис. 3.6 для центральной части лопатки (точка Г, Т — 780° С) эквивалентное напряжение при работе на режиме IV в течение 100 ч составляет о экв (ЮО) = 40,1 кгс/мм при ст (0) = = 43,4 кгс/мм и ст (100) = 36,7 кгс/мм , а соответствующий запас длительной прочности п<тэкп = 1.43 вместо пд = 1,32 при расчете по ст(0). Для наиболее горячей выходной кромки (точка А, Т = = 990° С) учет снижения напряжений из-за ползучести приводит К более существенной поправке значения эквивалентного напряжения и запаса длительной прочности при ст (0) = 14,6 кгс/мм о экв (100) = 8,2 кгс/мм и вместо — 1,28 при расчете по ст (0) получаем = 2,27. Вместе с,тем, ползучесть может приводить к увеличению напряжений в некоторых точках сечения (входная кромка, точка В на рис. 3.6) и к снижению запаса прочности. [c.317]

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]

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]

Однако частотная диаграмма не позволяет сделать вывод о возможности длительной и надежной работы лопаток в условиях вибрации. Для этого необходимо знать уровень переменных напряжений, действующих в лопатке, и длительность работы на резонансных режимах. В настоящее время переменные напряжения от вибрации надежно можно определить только экспериментальным путем — тензометрированием лопаток в рабочих условиях. Знание величины действующих переменных напряжений от вибрации позволяет своевременно принять меры по уменьшению их, а следовательно, и предотвратить разрушение турбокомпрессора. Поэтому в каждой новой модели турбокомпрессора необходимо путем тензометрирования устанавливать уровень переменных напряжений, возникающих от вибрации, и достаточность для заданного срока службы запаса усталостной прочности лопаток. Тензометрированпе необходимо также и в том случае, когда меняются профиль лопаток, газоподводящие и газоотводящие патрубки. Некоторые вопросы тензометрирования лопаток освещены в работах ЦНИИТМАШа [41]. [c.98]

Предположим, что задана эпюра изменения допускаемого напряжения по длине лопатки (кривая АВ на фиг. 61). Такая эпюра может быть построена по графику изменения температуры по длине лонатки и графику зависимости предельного напряжения от температуры при условии выбора величины коэффициента запаса. Заметим, что за предельное напряжение для рабочих лопаток турбомашии принимается предел текучести или предел длительной прочности материала. На основании вышеизложенного напряжение может быть равно допускаемому (эпюра АС на фиг. 61) только по длине лопатки — а по длине — должно по некоторому закону (кривая СО) уменьшиться до нуля. [c.96]

Типичное распределение напряженнй н температур по длине лопатки газовой т>рбины показано на рис. 16. Мниимальныи запас прочности лопаток переменного сечеиия обычно находится в сечении, расположенном на расстоянии (0,2-4- 0,5) I от корневого сечения (заштрихованная зона). В приближеииых расчетах можио определить предел длительной прочности по средней (заторможенной по относительной скорости) температуре газа, а напряжение а вычислять для корневого сечения Обычно средняя температура лопатки первой ступени турбины иа 50—100 °С меньше температуры газа перед турбиной Запас статической прочности в лопатках турбомашии обычно п = = 1,5- 2 5 Напряжения растяжения в лопатках газовых турбин в сильной степени зависят от типа и назначения турбины, температуры газа, окружной скорости и других параметров. [c.281]

Очевидно, что использование де( рмационных критериальных уравнений типа (2,165) может позволить рассчитать долговечность лопаток, работающих в условиях каждой из перечисленных схем, если известна кинетика их напряженно-деформированного состояния. Для определения степени надежности лопаток целесообразно использовать метод определения запасов прочности по термоциклической к ) и статической кг) составляющим, смысл которого пояснен на рис. 7.6. Кривая 1кс1 - предельная, положение которой соответствует условиям разрушения согласно уравнению (2.165) при значениях чисел циклов, длительности и максимальной температуре цикла, отвечающих выбранному режиму работы ГТУ, эквивалентному реальной программе эксплуатации. Запасы прочности лопатки, напряженное состояние которой (в наиболее нагруженном участке) характеризуется положением точки А , определяются как отношения к - Ке1Ье кг = ас/аЬ [269]. Может использоваться и понятие единый за- [c.458]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...