Конструкция и прочность лопаток

КОНСТРУКЦИЯ И ПРОЧНОСТЬ ЛОПАТОК [c.232]

Указанные данные совпадают с результатами других исследований, доказавших, что при одинаковых номинальных напряжениях прочность лопаток резко отличается от прочности лабораторных образцов, вследствие объемности и большой неравномерности напряженного состояния, обусловленных сложностью конфигурации и наличием резких концентраторов напряжений. С. В. Серенсеном [3] показано, в частности, что наличие переменных напряжений изгиба, составляюш,их 20—30% от статических, вызывает снижение разрушающих статических напряжений в 1,5—2,5 раза в зависимости от конструкции и материалов лопаток и диска. [c.313]

Лопатки регулирующих ступеней испытывают обычно большие изгибающие усилия переменного значения от нуля до максимальной величины, вызываемые пересечением лопатками парового потока из сопловых решеток. Для повышения жесткости и прочности лопаток таких ступеней их обычно выполняют в виде цельнофрезерованных конструкций (рис. 7-11). [c.157]

Величину хорды лопаток принимают, ориентируясь на выполненные конструкции, и проверяют расчетом на прочность. [c.119]

Определение характеристик циклической прочности конструкционных материалов и долговечности элементов конструкций при высокочастотном нагружении в соответствии с конкретными прикладными задачами (обеспечение прочности лопаток газовых турбин, элементов ультразвукового технологического оборудования, возбудителей звука и ультразвука и др ) перечень таких задач расширяется с каждым годом в связи с развитием различных отраслей техники [c.330]

В некоторых методиках пренебрегают наличием лопаток и рассматривают диафрагму как сплошное полукольцо. Это допустимо лишь при весьма коротких лопатках. Такой подход к решению задачи не дает, однако, возможности оценить прочность лопаток, которые являются весьма напряженным элементом конструкции. [c.322]

Свойства в поперечном направлении и конструкция рабочих лопаток турбин. Свойства эвтектических сплавов вдоль оси, перпендикулярной направлению преимущественной ориентации структуры, такие как прочность на сдвиг, поперечная прочность и пластичность, могут стать главным фактором, ограничивающим сферу применения таких композитов. Сдвиговые механические характеристики играют важную роль при выборе конструкции хвостовика турбинных лопаток, тогда как прочность на поперечное растяжение и длительная прочность материала могут влиять на термоусталостную долговечность самих лопастей турбинных лопаток. [c.303]

Вместе с развитием техники и, в особенности, авиационной, ракетной, космической и т.д., резко возросла потребность в материалах, обладающих повышенной прочностью при высоких температурах [10—12]. Основными требованиями к такого рода материалам являются 1) высокая стойкость против ползучести при повышенных температурах 2) малая плотность (для облегчения конструкции и меньших центробежных усилий при работе в качестве, например, лопаток турбин и т. п.) [c.503]

Во всех курсах конструкций и расчетов осевых турбомашин и в исследованиях прочности лопаток последние рассчитываются по схеме бруса. Это дает возможность наиболее полно отразить действительные условия эксплуатации лопаток и создать простые инженерные методы их расчета. [c.58]

При проектировании соединения выбираемые конструктивные размеры хвостовиков лопаток и пазов в дисках должны удовлетворять требованиям прочности. С этой целью определяется напряженное состояние элементов соединения, которое зависит от конструкции и действующих сил. [c.78]

Особенности работы лопаток турбин. Как известно, одним из важнейших путей улучшения параметров газотурбинных стационарных и транспортных двигателей является повышение температуры газа перед турбиной [15]. При этом возникает большое число проблем, связанных с обеспечением длительной и надежной работы элементов конструкции турбин и прежде всего рабочих лопаток [7, 10, 18]. Ниже рассмотрены только вопросы, связанные с термопрочностью лопаток турбин, на основе которых могут быть рассчитаны напряжения и деформации и оценена прочность лопаток на стадии проектирования турбины. [c.294]

Распространение получили также статистические методы определения надежности конструкций и запасов прочности в деталях. Так, например, разработана методика расчета вероятности разрушения при заданном значении запаса усталостной прочности лопаток ГТУ, подверженных действию переменных напряжений [264]. [c.532]

Вместе с развитием техники, в особенности авиационной, ракетной, космической и т. д., резко возросла потребность в материалах, обладающих повышенной прочностью при высоких температурах. Основными требованиями к такого рода материалам являются высокая стойкость против ползучести при повышенных температурах малая плотность (для облегчения конструкции и меньших центробежных усилий при работе в качестве, например, лопаток турбин) высокая термостойкость низкий термический коэффициент расширения, который одновременно должен быть одинаковым с термическим коэффициентом расширения материала, служащего для крепления лопаток турбин высокая теплопроводность. [c.468]

Сочетание прочности, легкости, термостабильности и коррозионной стойкости делает титановые сплавы превосходным конструкционным материалом, особенно когда конструкции работают в широком температурном диапазоне. В сверхзвуковой авиации, где вследствие аэродинамического нагрева температура оболочек достигает 500 —600°С, титановые сплавы используют для изготовления обшивок и силовых элементов. Благодаря малой плотности и хладостойкости иг широко применяют в космической технике. Из них изготовляют детали, подверженные высоким инерционным нагрузкам, в частности скоростные роторы, напряжения в которых прямо пропорциональны плотности материала. Температуростойкие титановые сплавы применяют для изготовления лопаток последних ступеней аксиальных компрессоров и паровых турбин. Высокая коррозионная стойкость при умеренных температурах обусловливает применение титановых сплавов в химической и пищевой промышленности. [c.188]

Если толщина соединяемых деталей превышает 2 — 3 мм, применяют расклепывание лапок (вид б), выполненных с припуском на осадку. Прочность подобных соединений невысока, особенно при изгибе в плоскости, перпендикулярной вертикальному листу. В некоторых случаях эти способы применяют и в силовых конструкциях. На виде в показан узел крепления лопаток к обечайкам кольцевого направляющего аппарата аксиального воздушного компрессора. Благодаря большому числу точек крепления конструкция в данном случае получается достаточно прочной и жесткой. [c.226]

Рудольф Бирман, один из наиболее продуктивных изобретателей и исследователей радиальных турбин, предложил метод профилирования межлопаточных каналов РК, отличающийся отсутствием диффузорного эффекта, присущего многим конструкциям РК Для обеспечения конфузорности каналов — значительного ускорения газа в относительном движении, необходимо интенсивно уменьшать проходное сечение канала по ходу газа. Это достигается устройством рабочих лопаток в виде полнотелых профилей оболочковой конструкции, что предотвратит отрыв потока от ведущей стороны лопатки, значительно уменьшит чувствительность ступени к углам атаки при входе в решетку РК, улучшит экономичность ступени в широком диапазоне uJ . Уменьшатся потери па трение, возрастет число Re. Одновременно конструкция обладает улучшенными показателями прочности и вибрационной устойчивости. [c.64]

Для срабатывания большого перепада энтальпий (более 300 кДж/кг) при окружных периферийных скоростях РК, которые бы позволили существенно снизить уровень напряжений в покрывающих дисках (или бандажах лопаток реальной решетки) до приемлемых и реально допустимых значений, можно видоизменить РК, например, применением лопаток конструкций с Ф 90°. Однако расчеты показывают, что даже при значительном уменьшении угла не удается снизить до значений, обеспечивающих прочность оболочковых покрывающих дисков. [c.73]

Вариант этой же конструкции -описывает сегментный бандаж, укрепленный на осевых лопатках, с телом полотна, имеющим в радиальной части некоторый наклон к плоскости ги. Тело полотна бандажа образует щель с боковыми кромками лопаток радиальной решетки, увеличивающуюся к периферии. На периферии сегменты снабжены упрочняющим буртом. При достижении расчетной частоты вращения РК момент от центробежных сил отгибает полотно сегмента к плоскости ги и сильно прижимает к кромкам лопаток радиальной решетки. Конструкция должна работать в области упругой деформации материала бандажа. Необходимо отметить, что идея создания покрывающего диска РК РОС, изгибающегося под действием центробежных сил и прижимающегося к боковым кромкам радиальной части лопаток РК, предложена Р. Бирманом в 1962 г. Отдельно стоящий, укрепленный на роторе, покрывающий оболочковый диск приставлен к задней стенке РК открытого типа и образует внутренний меридиональный обвод межлопаточных каналов. Для устранения зазора между диском и боковыми кромками лопаток радиальной решетки РК собственно тело полотна диска выполнено конусным, несколько отклоняющимся от радиальной плоскости. При вращении центробежные силы изгибают диск и прижимают его полотно к боковым кромкам, устраняя зазор, обеспечивая свободу взаимного расширения и демпфируя колебания элементов конструкции. Вопрос возможности применения такой конструкции весьма дискуссионный. Оценки прочности применительно к РК ДРОС [c.74]

Все изготовляемые диафрагмы, независимо от их конструкции, подвергаются в обязательном порядке испытанию на прогиб после окончательной механической обработки. Испытание проводится с целью проверки прочности диафрагмы и величины прогиба, а также качества изготовления диафрагм. При этом проверяется жесткость заделки наборных лопаток, качество сварки в сварных диафрагмах, качество заливки лопаток и т. д. Испытание производится на гидравлическом прессе или гидравлическими подушками на заводе-изготовителе. [c.62]

Л е й к и н А. С. Исследование распределения напряжений в елочных замках лопаток турбины при растяжении и изгибе, — Вопросы прочности материалов и конструкций, изд-во АН СССР, 1960, [c.180]

Верховая посадка выгодно отличается от всех предыдущих тем, что каждая лопатка может быть легко сменена без перелопачивания соседних участков диска. Увеличением числа вильчатых пазов можно добиться прочной конструкции хвостовика для самых длинных лопаток и больших окружных скоростей. Универсальность, прочность и жесткость конструкции позволяют ее особенно рекомендовать для лопаток средней и большой длины. [c.29]

Ротор турбины высокого давления работает при температуре пара 565° С, поэтому его сопротивление механическим нагрузкам является функцией ползучести и предела прочности. Он подвергается действию усталостных нагрузок, потому что каждый пуск и остановка сопровождаются возникновением циклических напряжений. Горячий сухой пар при высокой температуре окисляет низколегированные стали, однако не настолько, чтобы это повлияло на поведение ротора. Ротор турбины промежуточного давления по конструкции подобен ротору высокого давления, однако он больше его и должен сопротивляться аналогичным механическим нагрузкам в более нагретых участках, в то время как выступающие концы длинных лопаток подвергаются воздействию достаточно высоких ударных нагрузок, в результате чего возникает проблема вязкого разрушения. Ротор турбины низкого давления работает при температуре от комнатной до 270° С. Его предел текучести должен быть более высоким, чем других роторов, [c.210]

Из-за большого удельного расхода пара в турбинах большой мощности получаются значительные высоты лопаток уже в ЧВД, что до известного предела допустимо по прочности и благоприятно для достижения высокого к. п. д., а за этим пределом задача решается применением двухпоточного ЦВД. Последняя конструкция имеет еще важные преимущества устранение внешнего уплотнения высокого давления и уравновешивание осевого давления. [c.115]

То же самое можно сказать и про литые лопатки. Кроме того, размеры ступицы, форма чаши, прочность и жесткость конструкции. способы крепления рабочих колес к валу вносят конструктивные коррективы в определение возможного числа лопаток 2. [c.153]

Требования, предъявляемые новыми конструкциями. На рис. 1.10 представлены данные о верхних пределах запаса длительной прочности у трех основных классов сплавов на фоне тех величин, которые диктуются (конечно, в обобщенном виде) конструкцией для дисков авиационного двигателя, вращающихся лопаток и стационарных направляющих лопаток сопла. Суперсплавы, используемые в этих деталях турбин работают в наиболее тяжелых условиях. [c.35]

Хвостовики рассмотренной конструкции пригодны только для коротких лопаток, центробежная сила которых невелика. При больших высотах лопаток центробежная сила R, приложенная в плоскостях контакта С—С и D—D (см. рис. 3.7, а и г), вызывает в сечениях диска В—В и А—А высокие напряжения изгиба. Это может привести в зоне высоких температур к появлению трещины длительной прочности и требует увеличения толщины диска на периферии. Для уменьшения напряжений в ободе диска на хвостовой части лопатки выполняют замки (рис. 3.8) с плотным контактом поверхностей хвостовика и диска. Под действием центробежной силы Л j, приложенной к опорной поверхности обода [c.67]

Механические испытания в указанных направлениях были осуществлены с широким использованием средств измерения местных упругих и упругопластических деформаций (малобазной тензометрии, муара, сетки, оптически активных покрытий, голографии, интерферометрии) автоматизированных установок с управлением от ЭВМ и от программных регуляторов, имеющих электрогидравлический, электромеханический и электродинамический приводы систем измерения процессов повреждения и развития трещин (оптической микроскопии, метода электропотенциалов и электросопротивлений, датчиков последовательного разрыва, датчиков накопления повреждений, акустической эмиссии, анализа жесткости объекта нагружения) комбинированных (расчетно-эксперименталь-ных) методов и средств изучения напряженно-деформированных состояний и прочности для обоснования программ испытаний и анализа их результатов систем для проведения стендовых испытаний моделей и реальных конструкций, включающих указанные выше средства измерения и регистрации деформаций, накопленных повреждений и длин трещин (сосудов давления, трубопроводов, дисков и лопаток турбин, валов, элементов энергетических и транспортных установок, сварных конструкций). [c.19]

Большая часть этих соединений относится к числу ответственных элементов конструкции их прочность и долговечность во многом предопределяют надежную работу соответствующих узлов, агрегатов и конструкции в целом. К числу таких соединений относятся стяжные болты роторов ТРД, резьбовые хвостовики лопаток сопловых аппаратов резьбовые соединения валов турбокоьш-рессора и корпусов, стыковочные болты планеров и многие другие. [c.116]

При старении образцов лопаток в морской воде в течение 9 мес. прочность уменьшается от 164 до 105 кгс1см (— на 40%), и при старении металлических трубчатых конструкций в той же среде в течение двух лет прочность уменьшается со 112 до 101 кгс см ( на 10%)- [c.84]

Разрушение лопаток газовых турбин при теплосменах в газовом потоке, содержащем соли морской воды/Г. Н. Третьяченко, В. А. Конев, Л, В. Кравчук и др. —В кн. Прочность материалов и конструкций. Киев Паукова думка, 1975, с. 276—286. [c.196]

Общая для всего мира тенденция улучшения рабочих параметров ГТД за счет увеличения степеней сжатия как следствие приводит к появлению большого числа коротких лопаток с собственными частотами колебаний даже по первой форме в области высоких звуковых частот циклов. Увеличение частоты / при данном ресурсе эксплуатации Тэ автоматически приводит к росту циклической наработки N. Поскольку ресурс Тэ также имеет тенденцию к росту, увеличивается относительное число усталостных повреждений среди возможных нарушений работоспособности деталей ГТД. Стала актуальной проблема оптимизации технологии коротких лопаток и связанных с ними элементов дисков по характеристикам сопротивления усталости на высоких звуковых частотах и эксплуатационных температурах, которые, как и частота нагружения, становятся все более высокими. Из-за жестких требований к весу деталей и сложности их конструкции в каждой из них имеет место около десятка примерно равноопасных зон, включающих различные по форме поверхности и концентраторы напряжений гладкие участки клиновидной формы, елочные пазы, тонкие скругленные кромки, га.лтели переходные поверхности), ребра охлаждения, малые отверстия, резьба и др. Даже при одинаковых методах изготовления, например при отливке лопаток, поля механических свойств, остаточных напряжений, структуры и других параметров физико-химического состояния поверхностного слоя в них получаются различными. К этому следует добавить, что из-за различий в форме обрабатывать их приходится разными методами. Комплексная оптимизация технологии изготовления таких деталей по характеристикам сопротивления усталости сразу всех равноопасных зон без использования ЭВМ невозможна. Поэтому была разработана система методик, рабочих алгоритмов и программ [1], которые за счет применения ЭВМ позволяют на несколько порядков сократить число технологических испытаний на усталость, необходимых для отыскания области оптимума методов изготовления деталей, а главное строить математические модели зависимости показателей прочности и долговечности типовых опасных зон деталей от обобщенных технологических факторов для определенных классов операций с общим механизмом процессов в поверхностном слое. Накапливая в магнитной памяти ЭВМ эти модели, можно применять их для прогнозирования наивыгоднейших режимов обработки новых деталей, которые в авиадвигателестроении часто меняются без трудоемких испытаний на усталость. Построение [c.392]

В связи с задачами о термонапряженности с учетом температурных зависимостей упругих и дилатометрических свойств, а также пластических деформаций, развиваюш ихся во времени, была разработана их трактовка в интегральных уравнениях, позволившая использовать методы итерации (повторения) и средства вычислительной техники и тем самым получить решения при сложных конструктивно заданных граничных условиях и экспериментально определенных уравнениях состояния. На этой основе были разработаны способы расчета на прочность и ползучесть с учетом температурных градиентов дисков и лопаток газовых и паровых турбин, трубопроводов и фланцевых соединений, толстостенных корпусов и несущих оболочек и других неравномерно нагретых конструкций. [c.40]

Достигнутые результаты научных исследований прочности в машиностроении нашли практическое приложение в создании новых и усовершенствовании суш ествующих методов расчета и испытания деталей машин и элементов конструкций, широко используемых промышленностью. Эти результаты, а также опыт расчета на прочность и конструирование деталей машин получили обобш ение в ряде монографий, руководств, справочников и учебников, подготовленных отечественными учеными за 50 пет Советской власти, что способствовало использованию на практике новых данных теоретических и экспериментальных работ. В ряде отраслей опубликованы руководства по прочности валов и осей, резьбовых соединений, пружин, зубчатых колес, лопаток и дисков турбомашин, корпусов котлов и реакторов, трубопроводов, сварных соединений и др. Разработанные методы расчета на основе исследований прочности оказали суш,ественное влияние на улучшение конструкций деталей машин. Они количественно показали значение для прочности деталей уменьшения концентрации напряжений, снижения вибрационной напряженности, ослабления коррозионных процессов, улучшения качества поверхности, роль абсолютных размеров и многих других факторов. [c.44]

Понижение реактивности приводит к значениям < 90°, т. е. к отступлению от наиболее прочного радиального расположения лопаток рабочего колеса. Допустимая по условию прочности окружная скорость для указанного значения Pi уменьшится, снизится и располагаемый теплоперепад. Анализ изменения к. п. д. при уменьшении степени реактивности радиально-осевой, ступени [113J показывает, что экономичность снижается настолько, что ступень с радиальными лопатками при работе с низкими значениями Ui/ o практически не проигрывает в к. п. д. Таким образом, при использовании РОС наиболее приемлемой является конструкция с радиальными лопатками РК и реактивностью р 0,5. [c.20]

При очень больщих окружных скоростях (400 м/сек и выше) применяют иногда диски равного сопротивления (рис. 143, ж), в которых напряжения по радиусу не меняются. Чаще диски по своему профилю лищь приближаются к дискам равного сопротивления. У больщннства дисков можно различать обод, втулку и среднюю часть диска, называемую иногда полотном. В некоторых конструкциях при небольщой щирине лопаток (рис. 143, а, д и е) обод не отличается по толщине от примыкающего к нему полотна. Размеры обода целиком определяются размерами хвостовика лопатки. Размеры втулки связаны с величиной возникающих в ней напряжений. Для понижения последних приходится увеличивать как длину, так и наружный диаметр втулки. Диски без отверстия для вала (см. рис. 132 и 143, ж) не требуют втулки и отличаются значительной прочностью. [c.175]

Примерно к 1935 г. относится появление конструкции диафрагмы фирмы Дешимаг (фиг. 64). Вся диафрагма получается механической обработкой с большой точностью. Прочность обеспечивается за счет перемычек между окнами. Узкие сопловые лопатки набираются в пазы и нагрузки не несут. Канал профилирован по высоте. Одна половина диафрагмы хорошо фиксирована относительно другой, уплотнения закреплены жестко с помощью ласточкина хвоста. Недостатки таких диафрагм —сложность изготовления и возможность пропуска пара в местах сопряжения лопаток. [c.202]

Крепление лопаток. Важным вопросом является крепление лопаток на роторе. Требования к закреплению сводятся к его достаточной прочности н к плотности заделки. Последнее необходимо для получения возможно меньшего разброса частот лопаток и пакетов. Конструкция хвостового соединения должна быть технологичной, т. е. способствовать получению хвостов лопаток и пазов в роторе с необходимой точностью при наименьших затратах труда. Желательно, чтобы конструкция допускала легкую замену всех или отдельных лопаток. Важно, чтобы соединение не давало дополнительных нагрузок на диск и позволяло иметь минимальную осевую ширину облопаченного диска. [c.235]

Композиционные материалы с титановой матрицей являются перспективными жаропрочными материалами для авиакосмической техники и найдут применение в новых конструкциях реактивных двигателей, где возникает необходимость в материалах, вьщерживающих температуру эксплуатации до 800 °С. Использование композиционного материала позволяет значительно снизить массу конструкции, что крайне необходимо двд аэрокосмической техники. В настоящее время ведутся исследования по созданию из КМ деталей компрессора, например лопаток, турбин и др. К материалу матрицы жаропрочного КМ предъявляются следующие требования значительное сопротивление окислению, высокая прочность при повышенных температурах, удовлетворительная пластичность при комнатной температуре. Между материалом волокон и матрицей не должно происходить химического взаимодействия при повышенных температурах. В качестве матрицы жаропрочных КМ могут быть использованы псев-до-а-титановые сплавы, например сплав IMI834. В качестве упрочните-ля выступают волокна Si . Сплав IMI834, упрочненный волокнами Si (S S-6), предназначен для эксплуатации при температурах до 550 °С. При производстве данных КМ используются технологии магнетронного распыления и горячее изостатическое прессование. Для предотвращения химического взаимодействия при повышенной температуре волокна и матрицы используются защитные покрытия волокон и метод фазовой [c.202]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...