Напряжения в соединении лопаток турбин

Поскольку замковые соединения лопаток турбины работают нри высоком уровне напряжений и температур, то в иих уже в начальный период работы могут развиваться упруго-пластические деформации ползучести. На рис. 3.21 в качестве примера приведены результаты расчета замка, находящегося под нагрузкой Со == 22 кгс/мм при той же температуре (Г — 650 С). При этой [c.99]

Испытания на усталость замковых соединений лопаток турбин и компрессоров- необходимо проводить при совместном действии статического растяжения и переменного изгиба, сохраняя неравномерность распределения напряжений в замке и по ширине хвостовика и соблюдая условия контакта поверхностей при значительных статических нагрузках. Для этого используются также лопатки-модели, имеющие натурный хвостовик, переходную часть и часть профиля, а также головку (в виду утолщения или второго хвостовика) для создания растяжения. Для испытания замковых соединений на усталость используются те же машины, что и для испытаний моделей профильной части лопатки. [c.245]

Чтобы получить данные для усовершенствования конструкции соединения лопатки, задачу решали по частям 1) изучение разных условий нагружения лопатки 2) исследование передачи усилий от лопатки к замковому соединению в виде ласточкина хвоста 3) изучение распределения напряжений в замке в виде ласточкина хвоста и влияния на это распределение контура галтелей, угла зуба, неравномерности контакта зубьев 4) определение нагрузки на отдельные зубья 5) имитация условий работы лопаток реальной турбины при повышенных температурах. [c.247]

Замок елочного типа. Для лопаток газовых турбин (рис. 9.17) такой замок имеет основное применение. Профиль зубцов замка аналогичен профилю упорной резьбы, число контактирующих зубьев в соединении от 2 до 6. Замки в турбинах работают в сложных силовых и температурных условиях. Центробежные и газовые силы вызывают достаточно высокие осевые номинальные напряжения во впадинах под первой парой контактирующих зубьев ( 100—180 МПа). При этих напряжениях и высокой температуре (до 700° С) уже в начальный момент времени в зонах концентрации напряжений появляются упругопластические деформации, а со временем развиваются деформации ползучести. Эти ответственные соединения разрушаются обычно в пазах хвостовиков концентрации напряжений и деформаций. [c.177]

Следует отметить, что коэффициент концентрации деформаций значительно увеличивается лишь в первые часы работы турбины (рис. 9.20). В дальнейшем изменение незначительно и длительная прочность замкового соединения лопаток и дисков турбины при Г>50 ч будет в большей степени зависеть от характеристик длительной прочности материала, чем от концентрации напряжений и деформаций. [c.180]

Отсутствие жесткой связи лопаток по телу увеличивает прогибы диафрагмы и требует принятия специальных конструктивных мер для повышения ее жесткости. В рассматриваемой конструкции это достигнуто за счет соединения диафрагм двух ступеней кольцевым швом по ободу. В этих условиях расчету подлежит рамная конструкция, обладающая заметно большей жесткостью, чем одиночная диафрагма. Сварной кольцевой шов может быть рассчитан по формулам для бесконечной оболочки, нагруженной изгибающим моментом, распределенным вдоль окружности. Как показали расчеты, применительно к диафрагмам турбины ГТ-25-700, напряжения в кольцевом шве, соединяющем ободья между собой, являются малыми. [c.149]

Отклонения начальных параметров пара, параметров пара промежуточного перегрева и за турбиной приводит к изменению состояния пара внутри турбины, расхода пара через ее проточную часть и, как следствие, к изменению напряженности рабочих лопаток, стенок корпусов, диафрагм фланцевых соединений, осевого усилия, воспринимаемого колодками упорного подшипника, к ускоренному исчерпанию ресурса ряда деталей, появлению вибрации и другим явлениям. Отклонение какого-либо из параметров обычно имеет комплексное воздействие на турбину, подвергая опасности целый ряд его элементов. Например, повышение давления пара перед турбиной при полностью открытых регулирующих клапанах приводит к увеличению расхода пара через турбину, следствием чего является возрастание напряжений изгиба в рабочих лопатках, особенно последней ступени, увеличение осевого усилия на сегменты упорного подшипника, увеличение прогиба диафрагм, напряжений в шпильках фланцевого соединения, корпусе турбины, сопловых коробках и подводящих паропроводах. [c.307]

Существенно, что значительное увеличение Л наблюдается лишь в первые часы работы турбины, В дальнейшем происходит стабилизация f g в замке, и длительная прочность замкового соединения лопаток и дисков турбин при ]> 50 ч будет в большей степени зависеть от характеристик длительной прочности материала, нежели от концентрации напряжений. [c.103]

Холодная пластическая деформация поверхности в зоне концентрации напряжений для жаропрочных никелевых сплавов сопровождается уменьшением чувствительности к концентрации напряжений при симметричном цикле и умеренных температурах примерно в два раза, С ростом асимметрии цикла и продолжительности испытаний, особенно при высокой температуре, положительная роль холодной пластической деформации существенно снижается и нри базе более 1000 ч может привести к снижению сопротивления усталости. Исследования усталости замковых соединений рабочих лопаток турбин, изготовленных из различных жаропрочных никелевых сплавов, показывают, что холодная поверхностная пластичен ская деформация впадин хвостовиков при упрочнении обкаткой ро- [c.139]

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]

Рис. 2.49. Во внутреннем кольце 1 корпуса многоступенчатой газовой турбины смонтирован сопловой аппарат с лабиринтным уплотнением. Лопатки соплового аппарата 3 установлены в корпус лабиринтного уплотнения 5 и скреплены с ним болтами 4. Собранный сопловой аппарат вставлен во внутреннее кольцо корпуса / и закрепляется радиальными штифтами 2, пропущенными в верхние полки лопаток. Такое соединение исключает появление значительных по величине термических напряжений в лопатках соплового аппа-

Соединение рабочих лопаток с диском елочного типа— весьма напряженное и ответственное место в конструкции газовых турбин. Конструктивная форма и размеры (в буквенном обозначении) показаны на рис. 4.9. [c.145]

При высоких температурах пара материал турбины подвержен ползучести и релаксации напряжений, при этом снижается длительная прочность роторов высокого и среднего давления. Ползучесть проявляется в увеличении диаметров трубопроводов свежего пара и пара промежуточного перегрева, в изменении размеров корпусов клапанов и задвижек, паровых коробок, рабочих лопаток и других элементов турбинной установки. Релаксация напряжений сопровождается ослаблением посадки дисков и втулок на роторе турбины, уменьшением напряжений в болтах и шпильках фланцевого соединения, что может привести к нарушению плотности горизонтального разъема турбины и к пропариванию его. [c.196]

Замки в турбинах работают в сложных силовых и температурных условиях. Центробежные силы и изгибающие моменты от центробежных и газовых сил вызывают достаточно высокие осевые номинальные напряжения во впадине первого зубца 10 15 кгс/мм ). При этих напряжениях и достаточно высоких температурах (до 700° С) уже в начальный момент времени в зонах концентрации напряжений появляются упруго-пластические, а затем и деформации ползучести материалов дисков и лопаток. Разрушение соединений происходит в зонах концентрации напряжений и деформаций. [c.562]

При изготовлении моделей из прозрачных оптически активных материалов распределение н величина напряжений могут быть установлены по картинам полос, которые возникают на таких моделях при деформациях в усло-Еиях освеш,ения их поляризационным светом. Метод широко применяют при исследовании концентрации напряжений в плоских деталях сложной конфигурации (зубья шестерен, замковые соединения лопаток турбин и т. д.). [c.35]

Статические испытания позволяют получить спектр частот колебаний лопаток и соответствующие им формы. Кроме этого, могут быть нолучены для каждой формы колебаний относительные значения напряжений в различных сечениях лопатки. Получить абсолютные значения напряжений при статических испытаниях невозможно, так как неизвестны ни величина возмущающих усилий, ни декремент колебаний. Кроме этого, получив сиектр резонансных частот и соответствующие им формы колебаний, не иредставлнется возможным, базируясь лишь на результатах статических испытаний, выделить опасные формы колебаний. Данн.ые об уровне напряжений можно получить лишь в результате испытаний лопаток неиосредственно па турбине в условиях се эксплуатации. Вместе с тем, как уже отмечалось, в настоящее время эти испытания весьма сложны и громоздки и требуют затраты большого количества времени. Основная трудность при этом для многоцнлнндровых турбин заключается в обеспечении надежного вывода проводников от тензометров через ряд последовательно соединенных роторов, имеющих в большей части своей длины высокую температуру. [c.198]

Вал ротора 10 изготовлен из низколегированной стали. На него насажено колесо компрессора 15, имеющее девятнадцать радиальных лопаток и рабочее колесо 6 осевой турбины. Колесо компрессора (алюминиевый сплав) изготовляется совместно сВНА из штампованной заготовки механической обработкой. Диск турбпны и рабочие лопатки изготовляются из аустенитной стали. У турбокомпрессора серии 10 ротор состоит из четырех основных частей стального колеса компрессора, двух полувалов, соединенных с ним болтами, и диска турбины, насаженного на длинный полувал. Такая конструкция ротора продиктована требованиями прочности и объясняется тем, что при высокой степени повышения давления (порядка я, яа 3) трудно было бы обеспечить приемлемые напряжения в ступице колеса при насадке его па вал для обеспечения необходимой жесткости вала диаметр [c.49]

Замки елочные (см. фиг. 70) изготовляются специальпымп фрезами и протяжкой. Для устранения температурных напряжений в елочном соединении предусматривается зазор между телом лопатки и пазом диска. Этот зазор может быть использован также для организации охлаждения лопаток и колеса турбины продувкой воздуха. Елочный замок получил широкое распространение. В нем наиболее эффективно используется металл для передачи усилий от лопатки к диску. Замок применяется в турбокомпрессорах средней и высокой напорности. [c.102]

В работах Б. П. Соколова [32, 33] и Ч. Г. Мустафина [20, 22, 33] сделана попытка найти распределение усилий между зубьями елочного замка в стадии деформации ползучести. Решение этой задачи основано на использовании левых прямолинейных частей диаграмм напряжение—деформация , относящихся к малым деформациям. Этот прием обосновывается тем, что область работы реальных деталей ограничивается допустимой деформацией за весь срок их службы, для рабочих лопаток и дисков турбин, составляющей 0,1—0,2% (хвостовые соединения рассчитываются на длительный срок службы около 100 ООО часов) . При этом, однако, совершенно не учитывается тот факт, что в зубцах елочных замков возникают значительные местные напряжения и деформации, превышающие средние расчетные величины, вследствие чего указанный выше прием недопустим при расчете. Кроме того, в работе [32] используется метод разложения некоторой функции в ряд по степеням малого параметра , каковым здесь является tg р, где р — угол наклона хвостовика лопатки. Автор ограничивается линейными членами этого разложения между тем tg р не является малым параметром, так как р = 10- 20°. Таким образом и этот прием также не оправдан. По тем же причинам нельзя согласиться с методом определения теоретических величин зазоров между опорными поверхностями зубьев, обеспечивающих линейное распределение нагрузки между зубьями елочного замка, в работах [20, 22], не говоря уже о том, что вопрос этот, при существующей точности изготовления елочных замков, практически мало интересен. [c.7]

Повышение вибрационной прочности обло-пачивания регулирующих ступеней, подверженных воздействию ударных изгибающих усилий, резко меняющихся из-за парциаль-ности ступени, достигается в турбинах ЛМЗ применением свариваемых попарно лопаток (фиг. 106, а и б) [98]. Лопатки выполняются заодно с бандажами. Под сварку они подаются с полностью обработанной профильной частью и припуском на обработку хвоста после сварки. Лопатки свариваются между собой по бандажу и хвосту в приспособлении, фиксирующем расположение рабочих каналов. В зависимости от размера и напряженности лопаток могут применяться разные типы сварных соединений. Для малонапряженных лопаток (фиг. 106, а) ограничиваются швом малого калибра по нижней части хвоста. В напряженных лопатках они обвариваются по хвосту глубокими швами с трех сторон. Бандаж, являющийся в обоих случаях напряженным, проваривается на всю толщину. После сварки лопатки подвергаются термической обработке и далее поступают на механическую обработку хвостовой части. [c.156]

Диск подвергается как воздействию центробежных сил собственных масс, так и центробежной силы облопачивания, которую будем называть внешней радиальной нагруз- кой. Обычно она известна из расче- та бандажей, лопаток и хвостовых соединений. Кроме этих нагрузок, диск зачастую подвержен действию других внешних усилий, как-то разности давлений на полотно диска, боковой нагрузке от рабочих лопаток (в случае диска радиальной турбины), воздействию различного рода конструктивных выступов на теле диска, контактных напряжений натяга, возникающих вследствие горячей посадки диска на вал, и др. В зоне сравнительно высоких температур и в пусковые периоды диск подвержен также влиянию неравномерного температурного поля, которое вызывает в нем дополнительные термические напряжения. [c.205]

На рис. 35 [56] даны зависимости декремента колебании 0 к образцов с шестизубовым замковым соединением рабочих лопаток газовой турбины в зависимости от амплитуды максимального динамического напряжения Од в сечении, проходящем через основание первой пары зубьев хвостовика, при различных значениях растягивающего усилия Р, кгс 1—500, 2—100, [c.259]

В переходных режимах возникают колебания ротора турбоагрегата, состоящего из соединенных между собой роторов турбогенератора и турбины. Эти колебания вызываются внезапно приложенным к ротору генератора переменным крутящим электромагнитным моментом. При этом возникают крутильные колебания вало-провода турбоагрегата и соизмеримые с ними по перемещениям и напряжениям из-гибно-крутильные колебания наиболее длинных лопаток последних ступеней цилиндра низкого давления турбины. Запасы прочности вала турбогенератора при этих коле- [c.520]

Особое внимание уделяется таким новым методам исследования, как определение вязкости разрушения, установление момента возникновения усталостной треш.ины и скорости ее развития, испытание в условиях глубокого холода (до 4,2° К), определение деформаций и напряжений и, наконец, модельным испытаниям, воспроизводяш,им условия работы материала в конструкции (испытания тонкостенных корпусов, нагруженных внутренним давлением, ушковых соединений, болтовых стыков, лопаток и дисков турбины и др.). [c.2]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...