2.2. Расчет толщины стенки корпуса

Исходные данные:

D_н=5,2 м L=12,4 м G=4,3 МН

2. 1. Определяем меридиональные напряжения

(17)

где β – параметр уравнения

(18)

где R- радиус средней поверхности оболочки; R=1,9 м

δ- толщена стенки корпуса

при δ= 0,01м

при δ= 0,02м

при δ=0,03м

при δ=0,04м

при δ=0,05м

2.2. Определяем кольцевые напряжения

(19)

при δ= 0,01м

при δ= 0,02м

при δ=0,03м

при δ=0,04м

при δ=0,05м

2.3. Определяем перерезывающие напряжения

(20)

при δ= 0,01 м

при δ= 0,02 м

при δ=0,03 м

при δ=0,04 м

при δ=0,05 м

2.4.Определяем меридиональное термическое напряжение

(20)

2.5.Определяем кольцевое термическое напряжение

(21)

2.6. Определяем увеличение диаметра футеровки

(22)

где D_фн – наружный диаметр футеровки

при

при

при

при

при

при

при

при

при

при

при

при

при

при

при

2.7. Определяем приращение наружного диаметра

(23)

2.8.Определяем полное дополнительное растяжение корпуса

(24)

при

при

при

при

при

напряжения, вызванные этим растяжениям, равны

(25)

где D_ФН – внутренний диаметр футеровки

ри

при

при

при

при

при

при

при

при

при

2.9.Определяем суммарное напряжение в корпусе конвертера

(26)

при

при

при

при

при

Выбираем толщину стенки корпуса δ=0,04м, по условию

148МПа<160МПа

1- τ_rz; 2-σ_экв ;3- σ_z; 4-σ₀; 5- σ_zф; 6- σ_0ф

3.Расчет сварной фундаментной рамы

3.1. Основные принципы конструктивно-

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАРНЫХ РАМ

В развитии современного машиностроения большая роль принад­лежит сварочному производству. Сварные конструкции, детали и узлы сваривают из заготовок, получаемых различными технологическими способами. Многие конструкции сваривают из проката (листового, сор­тового и фасонного), обеспечивающего возможность изготовления свар­ных изделий повышенной жесткости и устойчивости. К ним относятся рамы, служащие опорами (основаниями) различных агрегатов.

В настоящей курсовой работе в качестве объекта рассматривается сварная рама, служащая основанием для сборки и установки удлиненных конструкций цилиндрической формы, в частности, блока силовой тур­бины газотурбинной установки (ГТУ) типа ГТН-25. Основанием для сборки и установки на ней блока турбогруппы ГТН-25 служит фунда­ментная рама (рис. 3).

Газотурбинная установка (ГТУ) типа ГТН-25, входящая в состав газоперекачивающего агрегата, предназначена для сжатия и транспортирования газа по магистральным газопроводам и служит приводом цен­тробежных нагнетателей природного газа. ГТУ выполнена в общем корпусе цилиндрической формы и имеет горизонтальный и ряд вертикаль­ных разъемов. Корпус ГТУ опирается лапами на стойки 2, 3, 4 фунда­ментной рамы и зафиксируются относительно нее системой горизон­тальных и вертикальных шпонок 5, 6, 7, обеспечивающих возможность теплового расширения корпуса без нарушения центровки агрегата.

Турбогруппа отгружается и транспортируется на место назначе­ния двумя отдельными блоками: I - блоком силовой турбины, II - бло­ком газогенератора. С учетом этого фундаментная рама также выполня­ется из двух частей: Р1 - рамы силовой турбины (СТ), Р2 - рамы газоге­нератора (ГТ). Рамы на монтаже соединяются между собой болтами при помощи вертикальных фланцев 8 и крепятся к фундаменту в определен­ных местах.

Рама силовой турбины (рис. 4) выполнена сварной и состоит из балки рамы 1 и двух стоек 3, на которые опирается корпус силовой тур­бины. К

верхнему горизонтальному листу рамы приварены пластины б, на которые устанавливаются технологические стойки для транспортирова­ния блока. Опора 2 служит для установки шпонки. Платики 4 в виде пла­стин служат для установки рамы по гидроуровню. К нижней поверхно­сти рамы приварены опорные листы 5, с помощью которых рама уста­навливается на фундаменте и через отверстия крепится к нему болтами. Рымы 7 (грузозахватные детали) служат для подъема блока силовой турбины. В передней части рамы имеются вертикальные фланцы 8 для соединения с рамой Р2 на монтаже. Габаритные размеры рамы 1295x3180x1215 мм.

Рис.3. Схема фундаментной рамы с оборудованием: 1-корпус; 2,3,4-стойки;

5,6,7-шпонки; 8-фланец.

Рис.4. Конструктивная схема рамы и схема приложения нагрузок.

1-балка рамы; 2-опора; 3-стойка; 4-платики; 5-опорные листы; 6-пластины; 7-рым; 8-фланец.

Генеральное конструктивное решение сварной рамы под газотур­бинную установку обычно диктуется опытом изготовления предшест­вующих машин данного типа.

Рациональность конструктивных решений при выборе формы поперечного сечения элементов рамы, расположения и вида сварных соединений определяется параметрами и конструктивными особенностями проектируемой машины.

Общими требованиями технических условий для проектирования фундаментных рам являются обеспечение необходимой жесткости и прочности в процессе эксплуатации. Поэтому размеры элементов рамы определяются условиями жесткости и при необходимости подвергаются проверке на прочность. Например, высоту рамы Н назначают исходя из необходимости создания требуемой жесткости в зависимости от ее дли­ны L, т.е. Н = (0,09-0,11) L.

Сварные элементы рам проектируют в основном из сочетаний тавровых и коробчатых сечений замкнутого очертания из профильного (двутавров, швеллеров) или листового проката. Весьма перспективно применение гнутых профилей. В большинстве случаев наиболее рациональными оказываются сечения с одинаковой толщиной стенок контура. При выборе формы поперечного сечения элементов рамы рекомендуется исходить из того, в какой степени конструкция подвергается воздейст­вию изгибающего момента или других силовых факторов.

Вырезы в стенке (по линии нейтральной оси) обусловливают значительное понижение жесткости элемента, но с учетом замкнутости контура сечения и его жесткости облегчают конструкцию рамы. Эти вырезы должны выполняться вне зоны приложения нагрузок и, как правило, при воздействии статических нагрузок. Требуемую жесткость сечения можно получить посредством постановки вертикальных ребер в местах прило­жения сосредоточенных сил или в других местах исходя из конструк­тивных соображений. Раму крепят к фундаменту болтами.

Характерным для рамных конструкций является большое число относительно коротких швов, расположенных в различных пространственных положениях. Поэтому при изготовлении сварных рам целесооб­разно применять механизированную сварку под флюсом или в защитных газах, а в случае большого удаления швов друг от друга - ручную дуго­вую сварку покрытыми электродами. Эти способы сварки обеспечивают необходимый уровень прочностных свойств при сварке деталей фундаментных рам из углеродистых и низколегированных сталей.

Одним из главных технологических требований, предъявляемых к рамам, является высокая точность взаимного расположения отдельных узлов и деталей рамы и стабильность размеров в процессе эксплуатации. Отклонения геометрической формы сварного изделия, возникающие в результате выполнения заготовительных, сборочных и сварочных работ, ориентировочно регламентируются ТУ и РТМ на изготовление изделия.

Точность размеров сварной рамы достигается, как правило, последую­щей механической либо термической обработкой. Термообработку на­значают в тех случаях, когда установлено, что работоспособность и на­дежность конструкции в состоянии после сварки не обеспечивается дру­гими мерами, а применение термообработки дает положительный ре­зультат. При этом следует учитывать, что для реальных конструкций уменьшение величины остаточных напряжений является фактором более существенным, чем возможное некоторое снижение предела выносливо­сти металла после отпуска. Рама при сварке сильно деформируется, по­этому все базовые поверхности (платики) рамы обрабатывают после сварки, термообработки и правки (рихтовки).

Одной из главных оценок технологии изготовления сварных конструкций является качество сварных соединений. Поэтому на сборочном чертеже сварной рамы необходимо указать места соединений, требую­щих контроля.