汽轮机结构：第四节动叶片

特点：
（1）轮缘上载荷分配比较合理Biblioteka Baidu （2）同一结构尺寸下，连接刚度较高。 应用：调节级叶片、末级叶片和特殊要
求的叶片（如国产亚临界600MW凝汽式 汽轮机中压后两级叶片、超临界中压转 子所有动叶）。
（4）菌型叶根
1-整体围带；2-铆钉；3-铆接围带；4-三菌型叶根；5-轮缘
3、叶顶
汽轮机的短叶片、中长叶片和长叶片通 常在叶顶用围带连在一起，构成叶片组。
（3）叶型的结构尺寸主要取决于静强度和动强度 的要求和加工工艺的要求。
（4）工作于湿蒸汽区的叶片要做强化处理。 （5）叶型截面的变化可作为叶片的分类形式。
2、叶根
作用：叶根是将动叶片固定在叶轮或转 鼓上的连接部分。
要求：它的结构应保证在任何运行条件 下叶片都能牢固的固定在叶轮或转鼓上， 同时力求制造简单、装配方便。
穿在叶型部分的拉金孔中。 （a）实心焊接拉金；（b）实心松装拉金； （c）空心松
装拉金； （d）剖分松装拉金；（e）Z型拉金
（3）拉金连接方式
（a）分组连接拉金；（b）拱形围带和空心拉金；（c）组间连接拉金；（d）Z型拉金
（四）叶片的强度
1、叶片工作时的受力 离心力（叶片本身、围带、拉金）和汽
轮缘的叉槽中并用铆钉固定。 优点：叉尾数目可以根据叶片
离心力大小选择，叶根强度高， 适应性好。加工简单，更换叶 片方便。 缺点：装配工作量大，需要较 大的轴向空间（侧面要打铆 钉）。 要求：在叶片装配好后再打铆 钉孔和铰配铆钉。 应用：东汽300MW汽轮机调节 级动叶为三叉型叶根。
国产引进型300MW汽轮机调节级叶片
积无关，而且根部所承受的离心拉应力最大。 减小等截面叶片根部离心拉应力的有效办法——
在一定叶片参数下，采用密度较小的叶片材料。 （2）变截面叶片的最大离心拉应力出现在叶片的
某一截面处。
3、叶片的弯应力
由汽流力和离心力 产生。
（1）汽流作用力 引起的弯应力
a.直截面叶片（如 右图），F1使叶片 进汽边、出汽边— —拉应力，背弧— —压应力；
第四节 叶片与叶轮
一、叶片
（一）叶片的分类
1、按用途分：静叶片和动叶片。 2、按叶型沿叶高变化规律分：等截面叶片和
变截面扭叶片。如哈尔滨汽轮机厂生产的 300MW、600MW反动式汽轮机的叶片全部采 用扭叶片，东方汽轮机厂生产的300MW冲动式 汽轮机所有压力级动叶片均为扭叶片，上汽生 产的300MW汽轮机部分级采用了扭叶片。
F2使叶片进汽边—— 压应力，出汽边—— 拉应力。
合成后，直截面叶片 出汽边的应力（拉） 最大，最危险。
b.变截面叶片的弯应力
由于变截面叶片上的作用力沿叶高方向 是变化的，则将各个截面上的力分解后 在根部截面所产生的弯应力会有部分抵 消，所以根部的弯应力不一定最大。
（2）离心力产生的弯应力
1-铆接围带； 2-整体围带； 3-动叶片； 4-铆钉； 5-叶轮;
三叉齿叶根
4叉型和7叉型叶根及其装配
（3）枞树型叶根
结构：叶根形状呈楔形，并有多个承受作用力的树齿。 安装：叶根沿轴向装入轮缘上的纵树槽中，底部打入楔形垫片将叶片
向外胀紧在轮缘上，同时相邻叶根的接缝处有一圆槽，用两根斜劈的 半圆销对插入圆槽内将整圈叶根周向胀紧。 优点：叶根树齿和对应的轮缘承载面接近于等强度，承载能力大，强 度适应性好，拆装方便。 缺点：加工复杂，精度要求高。 应用：用于国产引进型600MW汽轮机的压力级动叶片。
流力（交变）。 正常工作时离心力的大小基本不变，在
叶片的横截面上产生拉应力和弯应力。 喷嘴出口汽流速度沿圆周方向分配不均
匀，成周期性变化，使得叶片上的受力 是交变的。
力所产生的应力：
2、叶片的拉应力
由叶型部分的离心拉应力、围带离心拉应力、拉 金离心拉应力组成。
根据推导分析： （1）等截面叶片的离心拉应力与叶片的横截面面
长叶片也可以通过叶型部分的拉金或者 拉金与围带连接成组；或者围带和拉金 都不用，成为自由叶片。
（1）围带
作用：减小叶片工作的弯应力；增加叶片刚性以避开共振； 形成一个封闭的汽流通道，减小级内漏汽损失。
（a）、（b）整体围带；（c）铆接围带； （d）弹性拱形 围带
（2）拉金结构
作用：增加叶片的刚性，改善其振动性能。 结构：通常为6～12mm的实心或空心金属丝或金属管，
（二）叶片工作概述
（1）叶片是汽轮机中数量和种类最多的零件（其加 工量占整个汽轮机加工量的30%～50%）；
（2）由多个叶片组成的叶栅可以完成蒸汽的能量转 换过程；
（3）工作时，叶片不仅承受高速转动时离心力所产 生的静应力和汽流作用的动应力，还要承受高温、 腐蚀和冲蚀作用；
（4）叶片要有足够的强度、良好的型线，以使汽轮 机安全经济运行（要求）。
长叶片。这种叶根加工精度要求较高，特别是两层承力面之间的尺寸误差较大时， 受力不均，强度会下降。 （d）安装槽：采用周向埋入法。安装时，将叶片从轮缘上的一个或两个缺口处逐 个插入，并沿周向移至相应位置，最后缺口处的叶片用铆钉固定在轮缘上。装配 简单，换叶片时工作量大。
（2）叉型叶根
结构：叶根被制成叉齿型。 安装：叶根的叉尾从径向插入
当叶片发生弯曲时， 离心力的连线不通过 原安装时的形心连线， 从而产生一个反弯矩， 叶片的弯曲程度减小， 刚度提高。
（3）围带和拉金对叶片弯应力的影响
分类：常用的叶根型式有T型、叉型和枞 树型、菌型。
（1）T型叶根
（a）T型叶根：结构简单，加工方便，被短叶片普遍采用；缺点是，在工作时轮 缘有张开的趋势。
（b）外包T型叶根： 可以阻止轮缘张开。国产300MW汽轮机高压部分采用。 （c）外包双T型叶根：增大了叶根的受力面积，提高了叶根的承载能力，多用于
（三）叶片的结构
（a）等截面叶片；（b）变截面扭曲叶片 1-叶顶；2-叶型；3-叶根
叶片（主要指的是动叶片）的组成：由叶型（也 称叶身）、叶根和叶顶组成。
1、叶型
（1）叶型是叶片的最基本工作部分，相邻叶片的 叶型部分构成汽流通道。
（2）叶片的横截面形状称为叶型，叶型决定了汽 流通道的变化规律。