Прочность турбинных дисков

Инженера-расчетчика, несомненно, заинтересует вопрос, в каком соответствии находятся коэффициенты запасов прочности турбинного диска, определяемые по существующей методике [6, 63], с теми значениями запасов, которые могут быть найдены по формулам (5.53), (5.54), исходя из диаграммы приспособляемости. Примем для сопоставления, что при построении диаграммы приспособляемости в качестве механической характеристики использовался не предел текучести, а предел длительной прочности, т. е. та характеристика, которая является основной в существующей методике оценки прочности диска. Для соответствующего перестроения диаграммы приспособляемости достаточно произвести необходимую замену в выражениях (5.38), (5.45), (5.50) и вытекающих из них формулах. С учетом вводимых запасов прочности такую замену можно считать в какой-то степени соответствующей расчету на приспособляемость по условному пределу ползучести. [c.158]

Рис. 85. Запасы прочности турбинных дисков при повторных пусках (по приспособляемости)

В течение 1970-х и начале 80-х гг. значительные усилия направляли на повышение проектной прочности турбинных дисков вначале с этой целью повышали сопротивление ползучести (длительную прочность), а позднее — усталостную прочность. Новые способы обработки, например, газовое распыление и обработка высоким изостатическим давлением, позволяли разработать сплавы с более высоким содержанием 2г -фазы. Дополнительным толчком к росту прочности послужило внедрение методов тепловой деформационной обработки, в результате которой металл в значительной степени сохраняет сообщенное ему деформационное упрочнение или побуждается к рекристаллизации с образованием чрезвычайно мелкозернистой структуры. При такой обработке предел текучести при комнатной температуре после старения значительно превышает 1370 МПа. [c.318]

Внутренние (тангенциальные) напряжения во многих случаях могут значительно ослабить механическую прочность турбинных дисков даже при отсутствии местной концентрации напряжений. Внутренние напряжения в поковках дисков возникают при горячей механичеС кой, термической и холодной механической обр аботках. В основу определения этих напряжений положена деформация -образцов (колец), вырезанных из тела втулки лиска. [c.173]

ПРОЧНОСТЬ ТУРБИННЫХ ДИСКОВ [c.443]

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ ТУРБИННЫХ ДИСКОВ ПРИ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ [c.482]

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]

Однако вычисление напряжений и деформаций, возникающих в конструкции при заданных воздействиях, является только первым этапом расчета на прочность. За ним должна следовать оценка общей и местной прочности, основанная на существующих представлениях об условиях разрушения. На примере турбинного диска можно проследить, как эти представления изменялись с течением времени. [c.136]

На первом этапе развития турбостроения оценка прочности диска производилась исключительно по величине максимальных напряжений, определенных в предположении упругости. При этом напряжения от центробежных сил и температурные суммировались и сопоставлялись с разрушающим напряжением. В качестве последнего принимался предел прочности или, учитывая, что турбинные диски обычно изготовляют из сталей и сплавов, находящихся в пластическом состоянии, — предел текучести. [c.136]

Следующим этапом явилась разработка метода расчета турбинного диска по предельному равновесию [29]. Этот метод позволяет довольно просто определить предельную скорость вращения диска как скорость, при которой его деформация (в условиях идеальной пластичности) станет неограниченно возрастать. Основная идея, в основе которой лежит представление о возможном механизме разрушения, иногда используется такл<е для оценки условий разрушения в прямом смысле. В этом случае в соответствующие формулы вместо предела текучести подставляют значение предела прочности, а сам метод называют методом средних напряжений [79, 131, 135, 216]. [c.137]

Расчеты, выполненные для ряда турбинных дисков реально работающих конструкций, показывают, что во многих случаях действительной предельной скорости враш,ения соответствуют условия частичного разрушения. Этому способствует, в частности, снижение предела текучести к периферии диска в связи с повышением температуры. При чрезмерном сужении диска у обода фактический запас прочности может оказаться существенно ниже того значения, которое определяется по методике, не учитывающей возможности частичного разрушения. [c.142]

В соответствии с характеристиками турбины диск может иметь несколько переходных режимов, отличающихся между собой максимальными значениями параметров р, q, а также температурами to, определяющими его общий нагрев. Поэтому для расчета запасов прочности целесообразно строить серию диаграмм приспособляемости, отвечающих изменяющейся с некоторым интервалом температуре to. [c.158]

На рис. 85 показано распределение вычисленных коэффициентов запаса прочности по знакопеременному течению и по прогрессирующему разрушению для турбинных дисков некоторых работающих конструкций и для дисков, испытанных на разрушение в условиях повторных запусков в ЦНИИТМАШе (точки Л, 5, С) и в ЧПИ (точки f, G). Для наглядности по осям координат отложены величины, обратные запасам прочности . [c.172]

Для некоторых реальных турбинных дисков местная прочность может ограничиваться резким снижением механических характеристик (предела текучести) вследствие высокого уровня температуры (см., например, рис. 75). [c.173]

Р а д ц и г А. А., Расчет турбинного диска с учетом ползучести, Прочность элементов па ровых турбин", сб. ст.. Машгиз, 1951. [c.307]

А. П., Применение решения задачи о напряженном состоянии толстостенного цилиндра к определению напряжений в ступице турбинного диска, сб. Прочность элементов паровых турбин , Машгиз, [c.222]

На фиг. 3 показана одна из распространенных конструкций роторов паровых турбин. Диски первых ступеней выточены из одной поковки с валом. Диски последних ступеней насажены с натягом на вал. Каждый из них изготовлен из крупной поковки. Центральная часть поковки удаляется путем расточки отверстия вдоль оси, так как обычно в центральной части слитка, из которого изготавливаются поковки, концентрируются пороки. Диски,, изготавливаемые из отдельных поковок, могут иметь диаметр значительно больший, чем диски, выточенные из целой поковки, поэтому они и применяются в последних ступенях турбин, где необходимы большие диаметры ступеней. В случае необходимости ротор может быть изготовлен только из дисков, насаженных на вал (без цельнокованой передней части). Так изготавливаются роторы низкого давления мощных многоцилиндровых турбин, где уже для первых ступеней необходим большой диаметр. Если требуется особенно высокая прочность ротора при большом диаметре ступени, то ротор может быть изготовлен сваренным из дисков без центрального отверстия. Напряжения, возникающие в них, при прочих равных условиях примерно в два раза меньше, чем в дисках с центральным отверстием. При небольшой толщине дисков они могут быть хорошо прокованы, что в некоторой степени компенсирует снижение механических свойств в центре поковки. [c.14]

Ограничения размеров РВД определялись воз-мол ным диаметром поковок цельнокованых роторов и прочностью обода диска в зоне высоких температур. С этой точки зрения изготовление цельнокованого вместе с семью дисками ротора турбины К-50-90 ЛМЗ, несущего всего 18 РК при средних их диаметрах от 935 до 2000 мм и при общей его длине более 6,6 м, было большим достижением по сравнению с ротором турбины К-50-29 при диаметре последней ступени около 1750 мм и длине ротора 6,3 м. Расстояние меладу подшипниками было увеличено почти на 0,5 м и достигло 4350 мм. Эта конструкция ротора открывала путь к дальнейшему увеличению диаметров ступеней, что и было сделано при модернизации турбины К-ЮО-90 (рис. II.2). [c.21]

Назначение. Оси, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, кулачки, зубчатые венцы, болты, полуоси, пиноли, втулки и другие детали повышенной прочности. Валы, диски и роторы паровых турбин, трубы. [c.160]

Путем сопоставления рабочего цикла, определяемого координатами рабочей точки (Р. Т), с некоторым предельным циклом могут быть определены запасы прочности турбинного диска по отношению к двум опасным состояниям (знакопеременное течение, приводящее к термоусталости, и прогрессирующее нарастание деформации, результатом которого может быть нарушение работоспособности конструкции или разрушение статического типа). Аналогия между диаграммой приспособляемости (рис. 71) и известной диаграммой предельных амплитуд напряжений (эта аналогия будет наиболее полной, если линию, определяющую условия знакопеременного течения, построить для температурных циклов при со = onst) позволяет использовать некоторые соображения и методы, принятые в расчетах на выносливость [120, 151, 158]. [c.157]

Для работы в области низких температур пара эти величины могут быть увеличены до 40—45 ккал1кг для активных ступеней и до 20— 25 ккал/кг для реактивных. По условиям прочности турбинный диск может быть построен для и 300 м/сек, что при оптимальных значениях Хх эквивалентно перепаду энтальпий около 50—75 ккал1кг для. активных ступеней или примерно в два раза меньшим величинам для реактивных. При использовании энергии пара в ряде последовательно располагаемых ступеней турбин различают а) ступени скорости б) ступени давления. [c.136]

Запасы прочности рассчитанных турбинных дисков, находящихся в экоплуатации (табл. 3), лежат внутри некоторой области в зоне надежной работы [c.173]

Сплав ЭИ698 используют главным образом для изготовления турбинных дисков, работающих при 550—750° С. Он сочетает высокую длительную прочность в интервале температур 550—750° С с достаточно высокой пластичностью (см. рис. 1—3, 48, 61). [c.198]

Г е р II б е р г Е. Я., С т р е л я н о в а А. П., Применение решеии-.i задачи о н шряженном состоянии толстостенного цилиндра к определению напряжений в ступице турбинного диска, сб. Прочность элементов паровых турбин , Машгиз, 1951. [c.228]

Весь период работы турбины 4 = 2500 часов. Предел длительной прочности материала диска при Т = 825° К и 4 = = 2500 часов al, = 350 MhIia. Угловой коэффициент прямой длительной прочности при этой температуре — г = —0,1. Значение напряжения (То1 по формуле (5.4) Oqi = 109 MhIm" . [c.122]

Р о 3 е к б л ю м В. И., Влияние циклического нагружения на прочность биметаллического турбинного диска, Известия АН СССР , отд. техн. наук, серия Механика и машиностроение , 1960, № 6. [c.219]

Рост мощности турбоагрегатов привел к увеличению диаметра дисков. Чтобы уменьшить напряжения у ступицы диска и облегчить валы турбин, стремились делать диски по возможности более легкими. Их толщина определялась только статической прочностью материала. В больших по диаметру и относительно тонких дисках при определенных условиях, рассмотренных ниже, могут возникнуть значительные изгибные колебания, которые приводят к появлению в диске усталостных трещин и затем к его полному разрушению, сносу части облопатывания при задевании за выступы диафрагмы и др. Большое количество аварий, приводивших часто даже к разрушению всей установки, вызвали необходимость в проведении научно-исследовательских работ по изучению колебаний турбинных дисков, в результате которых были разработаны методы расчета дисков на вибрацию, обеспечивающие их надлежащую прочность. [c.5]

Были возобновлены работы по изучению вибрации лопаток и их пакетов в лабораторных условиях и на действующих машинах (ЦКТИ ЛМЗ, ХТЗ им. С. М. Кирова). Кроме того на ЛМЗ разрабатывались более совершен ные вибрационные расчеты лопаток и дисков В ЦКТИ проводились работы по расчету стати ческой прочности турбинных деталей в упру гих условиях были созданы заново или суЩе ственно уточнены методы расчета цельноко ваных роторов, диафрагм, фланцев. [c.23]

Не следует ожидать значительных достижений в разработке суперсплавов для дисков турбин. С тех пор, как в шестидесятых годах были разработаны порошковые суперсплавы (модификации IN-100 и Кепё 95) не появилось никаких новых высокопрочных дисковых сплавов. Исключительно высокая прочность этих сплавов на растяжение придает им желательную максимально высокую малоцикловую усталостную прочность, но достигается это ценой повышения скорости роста трещин при высокоцикловом нагружении. Большие усилия были приложены для сведения к минимуму размеров внутренних дефектов в этих сплавах и для разработки сверхчувствительных неразрушающих методов контроля и оборудования для обнаружения небольших дефектов и трещин в объеме и на поверхности дисков в критически напряженных областях. Вероятность создания еще более прочных сплавов для турбинных дисков мала, так как весь прошлый опыт указывает на более высокую чувствительность к дефектам более прочных сплавов по сравнению со сплавами, используемыми в настоящее время. Привлекает внимание, однако, возможность изготовления более прочных и плотных дисков из сплавов с Э"-матрицей типа NijAl, упрочняемых выделениями частиц второй фазы. [c.332]

Еще одним конкурирующим классом материалов для высококачественных турбинных дисков является семейство сплавов на основе интерметаллидного соединения Т1зА1. Сплавы этого типа по сравнению с никелевыми суперсплавами имеют значительно более низкую плотность и сохраняют достаточно высокий предел ползучести до 625°С. Однако прочность на разрыв таких Т1зА1 сплавов пока не отвечает требованиям к материалам для турбинных дисков, а их пластичность при комнатной температуре невелика. В настоящее время предпринимаются энергичные усилия для исправления этих недостатков. [c.332]

Промежуточные температуры стали классическим температурным диапазоном для работы турбинных дисков. В этом диапазоне важные характеристики -микроструктурная стабильность и стойкость против ползучести предметом постоянных забот является также регистрация и предотвращение роста межзерен-ных трещин. Специальные методы обработки обеспечивают материалам чрезвычайно высокую прочность, однако при этом страдает трещиностойкость. Так что в промежуточном температурном интервале значительное внимание уделяют проблемам разрушения. [c.309]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...