НАПРЯЖЕНИЯ ГЛАВНЕ в лопатках турбин

Несущая способность высоконапряженных деталей (дисков турбин, толстостенных резервуаров под высоким давлением), нагруженных статически, обычно определяется в связи с влиянием пластических деформаций на напряжения и перемещения. В то же время для деталей, нагруженных главным образом переменными напряжениями (быстровращающиеся валы, особенно подверженные колебаниям, вибрирующие пружины, лопатки турбин и др.), преимущественное значение имеет несущая способность в отношении их сопротивления усталости. [c.221]

Снижение давления отработавшего пара в выхлопном патрубке турбины вызывает увеличение общего перепада тепла Яо, главным образом за счет увеличения теплоперепада в регулирующей ступени и в последних ступенях, повышение влажности пара в последних ступенях, увеличение напряжения в лопатках регулирующей ступени, а также в рабочих лопатках и диафрагмах последних ступеней. При этом температура отработавшего пара и удельный расход свежего пара на выработку электроэнергии уменьшаются. [c.102]

Холостым ходом называется работа турбины при номинальной частоте вращения с мощностью на зажимах генератора, равной нулю. Главная опасность при холостом ходе — сильный разогрев выходной части турбины и появление сильной вибрации из-за вертикального смещения нагретых корпусов встроенных подшипников и нарушения линии валопровода. Определенную опасность представляют и вибрационные напряжения в лопатках последних ступеней, увеличивающиеся при малых объемных расходах пара. [c.308]

Замковая часть лопатки (елочный или Т-образный хвост) имеет значительные концентраторы напряжений каждый зуб подвергается действию напряжений среза, смятия и изгиба. Большое влияние на распределение напряжений по зубцам оказывает точность их изготовления (принятые допуски). Помимо статических напряжений в лопатках имеют место вибрационные напряжения, под воздействием которых и происходит большинство поломок лопаток - усталостных разрушений. Это связано с тем, что уровень динамических напряжений в лопатках проектируемой турбины, как правило, неизвестен (соответствующие методы расчета отсутствуют). Колебания лопаток могут иметь сравнительно большие амплитуды, когда частота, отвечающая какой-либо главной форме свободных колебаний лопаток, совпадает с частотой возмущающей силы, кратной числу оборотов, т.е. имеет место резонанс. [c.13]

На рис. 9.7 была представлена конвективно охлаждаемая лопатка, однако характер распределения полей температуры в ней показателен для большинства турбинных лопаток. Теплопередача высока в области входной кромки, низка там, где пограничный слой ламинарный (хотя в следующем разделе будет показано, что это положение для вогнутого корытца профиля не такое уж бесспорное), и высока там, где пограничный слой турбулентный. Такое распределение теплопередачи приводит к значительной неравномерности температур металла, что вызывает серьезные проблемы, связанные с термическими напряжениями. Главная цель охлаждения лопатки заключается в том, [c.274]

Оборудование стенда для испытаний двигателей. При проведении серии стендовых испытаний определялись динамические напряжения, обусловленные колебаниями, в направляющих входных лопатках с демпфирующим покрытием и без него. Были установлены многочисленные тензодатчики и термопары, что позволило определять распределение температур и напряжений. Определялись также эксплуатационные характеристики. На основе проведенных измерений была определена температура на входе в турбину, которая в значительной степени влияет на долговечность элементов конструкции турбины. Была также исследована устойчивость лопаток, и было обнаружено, что дополнительное демпфирующее покрытие увеличивает устойчивость. Исследовалась также долговечность, т. е. способность демпфирующего покрытия выдерживать циклы изменения температуры при работе противообледенительных устройств, а также выявлялось стационарное распределение температур. При главном испытании на долговечность задавались 50 циклов подачи подогретого воздуха в противообледенительную систему. Это соответствует 1200 ч эксплуатации двигателя. Кроме того, на стенде производились определения демпфирующих характеристик для главных форм колебаний при наличии демпфирующего покрытия и без него. Для всех форм колебаний демпфирование значительно усилилось после установки демпфирующего покрытия. [c.344]

Горячие газы из камеры сгорания (рис. 2-29) по газопроводу поступают к входному патрубку турбины высокого давления. Жаропрочные вставки газопровода и входного патрубка турбины имеют скользящее соединение. Жаропрочная вставка входного патрубка крепится к кольцевой детали из нержавеющей стали, главная часть которой представляет цилиндр с осью, совпадающей с осью турбины. При работе установки в цилиндрической части этой детали возникает значительная разность температур, в результате чего деталь принимает слегка коническую форму, причем конус имеет больший диаметр в части, прилегающей к направляющим лопаткам. С помощью такого крепления обеспечивается концентричное положение входного патрубка относительно оси турбины, и в месте крепления его не возникает значительных напряжений. [c.44]

В связи с вращением лопатки испытывают действие напряжений от центробежных нагрузок. Центробежное усилие, приложенное к единице массы на полувысоте рабочей лопатки, в 13-90 тыс. раз превышает силу тяжести. Напряжения от центробежных сил находятся в диапазоне от 69 МПа в среднем сечении лопастей лопаток первой ступени промышленных турбин до 277 МПа в сечении корневой части интенсивно охлаждаемых рабочих лопаток турбины авиадвигателей и последней ступени промышленных газовых турбин. Напряжения около 17 МПа возникают на последних ступенях турбовентиляторов авиадвигателей. Стремясь извлечь максимум энергии рабочего потока в промышленных газотурбинных установках, размеры кольцевой зоны последней ступени делают больше, чем в турбинах авиадвигателей. Поэтому у первых напряжения в корневом сечении рабочих лопаток обычно выше, чем у последних. Сочетание повышенных температур и напряжений порождает проблему ползучести рабочих лопаток и делает ее предметом главной заботы конструкторов, которые обычно выбирают для изготовления лопаток один из сплавов, обладающих наиболее высоким сопротивлением ползучести. [c.60]

В 1960-х и 70-х гг. появились первые работы [1, 2], показавшие, что можно свести к минимуму напряжения, действующие на слабые границы зерен при повышенных температурах, если выстроить эти границы параллельно оси главного действующего напряжения тем самым можно затормозить зарождение разрушения и увеличить долговечность сплавов в условиях ползучести. Обычно процесс направленной кристаллизации используют для того, чтобы сориентировать границы зерен параллельно направлению кристаллизации. В результате формируется микроструктура, состоящая из столбчатых зерен, и все они параллельны направлению кристаллизации (как в стойке для тростей). У каждого из этих зерен низкомодульное направление <001> ориентировано параллельно оси зерна, но в пределах зоны <001> кристаллографические направления могут меняться как угодно. Путем небольшого изменения процесс направленной кристаллизации приспособлен для получения монокристаллических изделий, вообще не содержащих границы зерен [3—5]. При таком состоянии суперсплавов их низкомодульная кристаллографическая ориентировка <001> также параллельна направлению кристаллизации, а вторичная ориентация в плоскости, перпендикулярной направлению кристаллизации, носит случайный характер. Если пользоваться затравками, возможны другие главные и вторичные ориентировки. Три вида кристаллизации — при обычном литье, при получении структуры столбчатых зерен и выращивании монокристалла — представлены на рис. 7.1 тремя турбинными лопатками, которые были подвергнуты макротравлению. [c.240]

Обычно в турбинных лопатках главные моменты инерции сечений связаны соотношением (10...15) 7 ., в то время как значения изгибающих моментов имеют один и тот же порядок. Поэтому напряжение изгиба в произвольной точке можно приближенно определить по формуле [c.287]

Увеличение противодавления вызывает снижение располагаемого перепада тепла Hq и повышение удельного расхода пара через турбину. Снижение перепада тепла происходит главным образом за счет уменьшения теплоперепадов в последних ступенях. Это наглядно можно видеть из i— -диаграммы. В остальных ступенях турбины теплоперепдды практически не изменяются. Следовательно, напряжения в лопатках и диафрагмах проточной части всех ступеней турбины не превышают расчетных значений, а в последних ступенях они даже уменьшаются. Но увеличение противодавления при неизменной мощности турбины может вызвать увеличение расхода свежего пара и осевого давления на упорный подшипник. В связи с этим для определения возможности увеличения противодавления турбины сверх номинального значения, установленного техническими условиями завода-изготовителя, необходимо произвести тепловой расчет, поверочный расчет на прочность болтов и фланцев в выхлопной части и определить величину осевого давления на упорный подшипник турбины. [c.102]

На фиг. 70 показан пример сварной конструкции барабанного ротора, примененного для осевого компрессора установки 6000 кет фирмы Брнен-ские заводы (Чехословакия). В этом случае главной задачей конструктора было уменьшение веса ротора. Такая конструкция возможна только при относительно невысоких лопатках проточной части компрессора, так как при барабанной конструкции ротора напряжения в нем больше, чем цельнокованом или дисковом роторе. Сварной ротор газовой турбины (поз. /) с расположенными на нем лопатками большой длины мог быть выполнен лишь из сплошных дисков в связи с высокими рабочими напряжениями. [c.118]

Среди промышленных кобальтовых сплавов ведущее место занимают литейные сплавы с карбидным упрочнением, применяемые дДя производства литья по выплавляемым моделям у них предел прочности при растяжении и длительная прочность находятся в прямой зависимости от содержания углерода и св5 занной с ним объемной концентрации карбидных выделений. По сравнению с никелевыми кобальтовые сплавы обладают более пологой параметрической зависимостью длительной прочности от температуры (рис. 5.15). Из-за того что в этих сплавах не действует механизм упрочнения когерентными выделениями фаз с упорядоченной кристаллической структурой, их прочность при температурах до 982 °С существенно ниже, чем у никелевых. Но более высокая, чем у у -фазы, стабильность карбидов, особенно карбидов типа М С и МС, обеспечивает им превосходство по прочности при более высоких температурах. Это главная причина, по которой стационарные сопловые лопатки газовых турбин, работающие при более низких напряжениях и более высоких те> -пературах, изготавливают из кобальтовых сплавов. [c.205]

ДЛЯ Не очень сильно напряженных лопаток средних ступеней, главным образом, реактивных турбин часто применяются щтампованные (из с в т л о к а т а н о й заготовки) лопатки. Такие лопатки при установке на роторе разделяются специальными вставками, называемыми промежуточными телами [c.309]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...