汽轮机结构及零件强度

（二）叶片的拉应力 叶片的拉应力由叶型 部分的离心拉应力及围带、 拉金离心力引起的拉应力 组成。 1.叶型部分离心力引 起的拉应力 2 dFx Ax ( R0 x) dx

Fx1 Ax ( R0 x) dx
2 x1
lb
2
x1
x1 2
A
Fx1 Ax1 Ax1

第四章
汽轮机结构及零件强度
汽轮机本体由转动部分和静止部分组成。转 动部分称为转子，主要部件有动叶片、主轴和叶 轮（反动式汽轮机为转鼓）、联轴器等；静止部 分称为静子，主要部件有汽缸、隔板、轴承和汽 封等。 第一节 动叶片 动叶片是蒸汽动能转换成转子机械能的重要 部件。它在运行中受力复杂，工作条件又很恶劣。 因此它不但要有良好的流动特性，以保证较高的 能量转换效率，还要有足够的强度和完善的振动 特性。 一、动叶片的结构 动叶片由叶型、叶根、叶顶三部分组成
lb x1
2

lb
x1
Ax ( R0 x)dx

lb
x1
Ax ( R0 x)dx

A( R0 x)dx
2
2
(R
0
l b ) 2 ( R0 x1 ) 2

由上式可知，等截面叶片的离心拉应力与横截 面积无关，即增大截面积并不能降低离心力引起的 拉应力。在ω、R0、lb已定的情况下，采用密度较 小的叶片材料，是降低叶片离心拉应力的有效办法。 由于等截面叶片的横截面积沿叶高不变，其根 部承受的离心力最大，因此根部的离心拉应力最大， 为：


对于变截面叶片，横截面积沿叶高是变化的， 2 在求拉应力时，通常将其沿叶高分成若干段，把每 段看作等截面体，然后计算出每段的离心力及每一 截面的离心拉应力。通过对各个截面的计算比较， 可找出离心拉应力最大的截面。
cb
2
(2 R0 lb l )
2 b


2.围带、拉金离心力引起的拉应力 围带和拉金的径向尺寸较小，可以认为 它们的质量集中在重心上，并把它们按节 距分配到每个叶片上，工作时它们的离心 力分别为：
Fs s As t s Rs
2
Fw w Awt w Rw
2
（三）叶片的弯应力 叶片的弯应力主要是由汽流力引起的，另外离 心力也可能引起弯应力。 1、汽流作用力引起的弯应力 1）直叶片的弯应力 对等截面直叶片，叶片根部截面上的弯矩最大， 其值为： lb M F 2

二、叶片的强度 （一）叶片的受力分析 汽轮机工作时，叶片受到的作用力主 要有两种：叶片本身和与其相连的围带、 拉金所产生的离心力；汽流的作用力。

离心拉应力 离心力 离心弯应力 叶片受力 稳定部分 — —汽流弯应力 汽流力 交变部分 — —动应力 静应力
b sb
M1 M W W
M1 M Wb Wb
b sbLeabharlann sb M W
2）变截面叶片的弯应 力
变截面叶片根部的弯应 力不一定最大。 2、离心力产生的弯应 力 当某截面以上的叶型部分 离心力辐射线不通过该截 面形心时，这个离心力就 会在该截面上产生弯矩。 3、围带和拉金对叶片 弯应力的影响 （四）叶片的静强度校核


汽流力在最大和最 小主惯性轴方向上形成 的弯矩分别为
lb 1 M 1 F1 Flb cos 2 2
lb 1 M 2 F2 Flb sin 2 2

i sb
i sb
M1 M 2 W Wi
0 sb
M1 M 2 W W 0
0 sb
M1 Wb