第三章叶轮结构计算

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

(3-10)
dR2 y dR R dR Ry dR R2
E
d 2 1 d
1 AR 0
A 2 1 2
dR2 R dR R2
E
(3-11)
r
E
1 2
[(1
)C1
(1 ) C2
R2
(3
)
AR2 8
1
E
Biblioteka Baidu
2
[(1
)C1
(1
)
C2 R2
(1 3)
AR2 8
(3-14) (3-15)
空心等厚度叶轮:
R2bRd
切向力 dT b
dC 2dT sin d dTd
2
R 2bRd bd
第二节 旋转薄圆环应力计算
2R
结论:
旋转圆环的切向应力(径向纵截面拉应力)与材料 密度,圆环转动半径,转速的平方成正比。
如果考虑叶片的离心力,切向应力还要大。 缺点:不适用于高转速,大直径转子; 优点:重量轻,抗弯刚度大。
(3
)]
1 m2
2
ri
1 m2
2
i
2R2
8
[2(1 )m2
(1 )m4
(1 3)]
m Ri R
r
1 m2 2
r
1 m2
2
2 R 2 2.69 n 2 d 2
8
T
n2d 2 10 6
c 2.69[2(1 )m2 (1 )m4 (3 )]
第三章 转子、叶轮结构和强度计算
转子
轴、叶轮、动叶片和联轴器等 汇集各级动叶栅上得到的机械能并传给发电机(或其它机械)。 处在高温中; 高速旋转; 承受叶片、叶轮、主轴的离心力; 蒸汽作用的轴向推力; 温度分布不均匀的热应力; 巨大的扭转力矩; 轴系振动。
汽轮机结构
(2)
二、转子
)
ra
Ri2 Ra2 Ri2
( Ra2 R2
1) ri
2
(3 8
)
(Ra2
Ri2
Ra2 Ri2 R2
1 3 R2) 3
Ra2 (1 Ra2 Ri2
Ri2 R2
)
ra
Ri2 ( Ra2 Ra2 Ri2 R2
1) ri
r
1 m2 2
ri
1 m2 2
i
2R2
8
[2(1 )m2
(1 )m4
50
100
150
200
250
实心叶轮应力曲线
空心叶轮应力曲线
切向应力----红色 径向应力----兰色
(3-16),(3-17)的转化 从已知内孔、外缘的径向应力变 为已知内孔(外缘)的径向应力和切向应力
r
2
(3 8
)
(Ra
2
Ri2
Ra2 Ri2 R2
R2)
Ra2 Ra2 Ri2
(1
Ri2 R2
1 3 3
R2 ) ra
(3-18) (3-19)
等厚度叶轮应力分析
1、等厚度叶轮应力与叶轮厚度无关; 2、叶轮切向应力比径向应力大; 3、最大应力发生在叶轮中心(实心叶轮)或内孔处
(空心叶轮); 4、实心叶轮在中心孔处的切向应力与径向应力相同。
半径
60
80
100
120
-50应14力0 0
边界条件: 已知内孔和外缘处的径向应力
1、R Ra , r ra 2、R Ri , r ri
计算公式:
(3-16) r
2
(3 8
)
(Ra
2
Ri2
Ra2 Ri2 R2
R2)
Ra2 Ra2 Ri2
(1
Ri2 R2
)
ra
Ri2 Ra2 Ri2
( Ra2 R2
1) ri
2(3
8
)
重载过盈配合---依靠中间环,径向键,扭矩借摩擦力和键 传递
第一节 转子和叶轮结构
3、叶轮型线设计 按给定应力曲线设计叶轮型线 先选择型线,计算应力,再修改型线 4、型线组成:轮缘,轮面,轮毂(套装转子) 轮缘一般等厚度 轮毂一般等厚度 轮面型线:等厚度,锥形,双曲线,等强度。 5、设计步骤:由叶根联结部的型式选择适当的轮
(Ra2
Ri2
Ra2 Ri2 R2
1 3 3
R2)
Ra2 Ra2 Ri2
(1
Ri2 R2
) ra
Ri2 Ra2 Ri2
(
Ra2 R2
1) ri
(3-17)
实心等厚度叶轮:
边界条件:
1、R Ra , r ra
2、Ri 0
计算公式:
r
3
8
2 (Ra2
R2 ) ra
3
8
2 (Ra2
第三节 叶轮应力状态和基本计算公式
以圆盘叶轮代替圆环组成转子。 圆盘任意半径上存在径向应力和切向应力。 叶轮上应力和应变对称于轴线。 应力沿轴向(厚度方向)均匀分布。 轴向应力可以忽略不计。属于轴对称平面应力问题。
d 2 1 dy 1 d
( ) (
dy
1 ) 2 1 2 R 0
汽轮机结构
(2)
二、套装转子
套装转子: 优点:
锻件尺寸小,加工方便,质量容易控制; 不同部件采用不同材料,合理利用;
缺点:
高温下由于金属蠕变,过盈消失,叶轮和轴之间松动; 快速启动适应性差。
整锻转子用于高温区;高压转子; 125MW, 200MW,300MW的高压转子; 300MW,600MW的高,中,低压转子。
缘形状和尺寸,进行轮缘强度计算,并确定轮缘 上的外载荷;选择轮面型线和轮毂尺寸。
第二节 旋转薄圆环应力计算
dC dT d / 2
d
接近空心鼓式转子:壁厚壁直径
小得多。
力学分析:圆环绕轴心旋转,离
dT 心力引起圆环变形,在圆环径向
b δ
纵截面中产生应力,应力均匀分 布。
离心力:dC R2dm
R
套装转子适宜中压汽轮机或高压汽轮机的低压部分。 200MW的低压转子。
焊接转子:
若干个叶轮和两个端轴拼焊而成。如图6-29. 无中心孔,可以承受很大的离心力,强度好; 结构紧凑,刚度大; 锻件尺寸小;
要求焊接工艺高,材料的焊接性能好。
汽轮机结构
(2)
组合转子: 国产200MW的中压转子
鼓式转子,轮式转子;
轮式转子:整锻,套装,组合,焊接转子
整锻转子的优缺点:
优点:
整体锻造,没有热套部件,消除松动问题,启动和变工况适应性 好,适于在高温下工作;
强度和刚度好于套装转子; 结构接凑,轴向尺寸短; 机械加工和装配量少; 缺点: 锻件尺寸大工艺要求高,加工周期长,质量不易保证; 贵重材料消耗大,不利于材料合理利用。
第一节 转子和叶轮结构
一、转子形式
汽轮机主要采用整锻转子,焊接转子,套装转子以及 组合转子。
燃气轮机主要采用整锻转子,焊接转子,拉杆转子。 二、叶轮结构设计
1、叶轮的工作条件和受力情况:叶轮离心力,叶片 离心力,接触应力(套装转子),热应力,振动应力。
2、套装叶轮的联结方式: 简单过盈配合---扭矩借摩擦力和键传递
相关文档
最新文档