5. Расчеты на прочность деталей корпуса турбины

5.1 Расчет на прочность пера рабочей лопатки №2 ступени

При расчете на прочность пера рабочей лопатки должны быть учтены следующие силы:

1. Изгибающая от динамического воздействия потока.

2. Изгибающая от статической разности давлений при наличии реакции на ступени.

3. Растягивающая от действия центробежной силы собственной массы

Наиболее простой вариант расчета – для рабочих лопаток с постоянным по высоте профилем.

Первым этапом расчета является определение полного напряжения от изгиба в наиболее опасных точках – на входной и выходной кромках профиля в корневом сечении пера лопатки.

В результате получаем:

Н/см² или , МПа

В последней формуле:

P-изгибающая сила действующая на перо лопатки. Н

W_ххкр – момент сопротивления сечения профиля, м²

Далее должно быть определено растягивающее напряжение от действия центробежной силы собственной массы пера лопатки.

C=

l₂-высота рабочей лопатки, м; по данным теплового расчета = 0,024

Где F-площадь профиля в любом сечении, м²; по данным подбора профиля при тепловом расчете, из атласа профелей решеток осевых турбин

F = 1,853 см² = 0,01853 м²

-плотность материала, принятого для изготовления лопаток, при принятом материале лопатки 15Х11МФ = 7750 кг/м³

r-радиус, на котором находится центр тяжести массы пера лопатки, м

Для рабочих лопаток с постоянным по высоте профилем

-угловая скорость вращения,

здесь n-частота вращения ротора, об/мин;

=>

Напряжение растяжения в расчетном сечении

Условие прочности пера лопатки

где: Предел текучести этого материала =420 МПа

Запас прочности п = 1,7

5.2 Расчет бандажной ленты, шипов лопатки и связной проволоки и продолжение расчета пера рабочей лопатки

При расчете на прочность бандажной ленты и связной проволоки рассматривается их участок, длинной равный шагу, как балка которая подвержена равномерно распределенной нагрузке от действия центробежных сил собственной массы и жестко заделанная по концам.

Предварительно составляется эскиз узла (рис. 10) с принятием всех основных размеров.

Для бандажной ленты выбираем 15Х11МФ c плотностью материала, принятого для изготовления лопаток, =7750 кг/м³

Предел текучести этого материала =420 МПа

Центробежная сила расчетного участка бандажной ленты

, Н

где t_б, В, а, d_б, _б – линейные размеры бандажной ленты согласно эскиза, м;

Толщина бандажной ленты _б=0,002 м;

Длина сектора

Ширина бандажной ленты

Ширина отверстия a=0,006 м;

Диаметр отверстия d=0,004 м;

Средний радиус бандажной ленты

Изгибающий момент от центробежной силы в местах заделки

Момент сопротивления в сечении:

Напряжение изгиба:

Напряжение разрыва, возникающее на шипе под действием центробежной силы массы бандажной ленты, приходящееся на один шип:

Оценка прочности производится по соотношению:

Напряжение растяжения в расчетном сечении равно:

берем из детального теплового расчета = 1322/100 = 13,22 МПа

Условие прочности пера лопатки:

где n запас прочности, обычно равен 1,7

Условие прочности бандажной ленты

Запас прочности бандажной ленты ==420/1,7=247,1 МПа

;