ЗМІСТ

Аркуш

Опис конструкцій роторів турбомашин та умов їх експлуатації ……………........2

Завдання на виконання контрольної роботи ……........................................….........4

1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА ........................................................................................6

   1. Обґрунтування розрахункової схеми та відповідних припущень ….….................6

   2. Обґрунтування розрахункових залежностей до визначення напружень та деформацій за безмоментной теорією оболонок …….………………………………..........6

   3. Обґрунтування розрахункових залежностей до визначення напружень та деформацій за моментной теорією оболонок …….…………………………………..………7

   4. Обґрунтування розрахункових залежностей до визначення температурних напружень …………………………………………….…......................................................8

   5. Умови щодо визначення небезпечного перерізу ротора ….……………………….9

2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА .................................................................................10

   1. Розрахунок вихідних даних та допоміжних параметрів …………………………10

   2. Розрахунок напружень за безмоментною теорією ………………………….…...10

   3. Розрахунок температурних напружень ……………………………………….........10

   4. Розрахунок згинаючого моменту та побудова графіку його зміни ……………..10

   5. Розрахунок сумарних напружень та перевірка міцності ротора …………........11

3. ДОСЛІДНИЦЬКА ЧАСТИНА ..................................................................................12

   1. Вплив геометричних та фізичних параметрів на напружений стан ротора ……..12

   2. Зони крайового ефекту …………………………………………………………….12

ЛІТЕРАТУРА ......................................................................………………..................12

Опис конструкцій роторів турбомашин та умов їх експлуатації

У парових і газових турбінах невеликої й середньої потужності до 3000 кВт звичайно застосовується прямоточна схема руху робочого струму. У потужних багатоциліндрових конструкціях парових і газових турбін для циліндрів підвищеного тиску (ЦПТ) може застосовуватися петльова схема руху. За цією схемою пар подається до центральної частини ротора, проходить половину ступенів ротора й повертається, проходячи по наступній групі ступенів у міжкорпусному просторі. При цьому пара прохолоджує внутрішній корпус першої групи ступенів, поліпшуючи температурні умови цієї частини. При петльової схемі (ЦПТ) губиться енергія за першою групою ступенів, крім цього додається втрата енергії на подолання опору у міжкорпусному просторі. До позитивних властивостей цієї конструкції можна віднести:

• зменшення температурних різниць і напружень у корпусі циліндра, що особливо важливо при роботі на змінних режимах;

• відбувається приблизне зрівноважування осьового зусилля в межах корпуса ЦПТ;

• віддаляються найбільш гарячі частини ЦПТ від підшипників турбіни.

У турбінах з більшими об’ємними витратами на вході у циліндр застосовують двохпотокову схему з однаковими потоками пару і однаковою геометрією проточної частини.

Рис.1. Приблизна схема потоків пари у багатоциліндрової паровій турбіні

Використання такої конструкції дозволяє знизити висоту робочих лопаток і повністю зрівноважити осьові зусилля в циліндрах. До недоліків двохпотокових конструкцій можна віднести збільшення числа ступенів, що приводить до збільшення довжини ротора. Аналогічні варіанти конструкції іноді застосовуються й у газових турбінах. Деякі ротори газових і парових турбін мають у своїй конструкції циліндричні, або, близькі до циліндричних форм, барабани з малої стосовно радіуса товщиною стінки. Ротор такого типу представлений у завданні на рис.2. Його конструкція симетрична щодо середньої частини, у якій відбувається підведення робочого тіла. Висота й маса лопаток у цій частині мінімальна й поступово збільшується в міру видалення до торців ротора.

Завдання на виконання контрольної роботи

з будівної механіки машин

Студент групи 3218ст ____________________

(П.І.ПБ)

з теми Аналіз напружено – деформованого стану ротора турбіни

ВАРІАНТ¹ № ______

Вихідні дані:

1. Середній діаметр барабану ротора (рис. 1,а) , м;

2. Товщина стінки барабану ротора , м;

3. Кутова швидкість обертання ротора , с^–1;

4. Ширина ступеня , м;

5. Маса однієї лопатки

• найменшої (у центрі ротора) , кг;

• найбільшої (біля цапф ротора) , кг;

6. Середній радіус центрів мас лопаток , м;

7. Кількість лопаток одного ступеня ;

8. Кількість ступенів ;

9. Закон зміни інерційного навантаження вздовж осі ротора: при , при . У цих залежностях: q_o – інтенсивність інерційних сил оболонки ротора, Па; q_л – інтенсивність інерційних сил лопаток у центрі ротора, Па; x – осьова координата (рис. 2,б), ; – довжина циліндричної оболонки ротора (рис. 2,а).

Рис.2.

10. Температура зовні стінки , С;

11. Температура внутрішньої стінки ротора ;

12. Закон зміни температури стінки (рис.1, б) – , де: С – середня температура стінки; С – перепад температур.

13. Матеріал ротора – легована сталь з наступними механічними характеристиками: модуль пружності , коефіцієнт Пуасона , щільність матеріалу , коефіцієнт температурного розширення , межа текучості , припустимий коефіцієнт межі міцності .

Робота виконується за наданим змістом у наступному обсязі:

Скорочений опис конструкції та умов її експлуатації