Проектировочный расчет вала турбины 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Проектировочный расчет вала турбины



Предварительно оцениваем средний диаметр вала из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях, разрабатываем схему вала.

 

Определение вращающего момента, выбор материала и его основных характеристик.

Вращающий момент вала определяют по формуле

;

Выбор материала вала и его основных характеристик:

В качестве материала вала выберем сталь 40ХНМА.

Предел выносливости σ-1 = 600 МПа =6·108 Па, ;

τ-1 =0,6∙ σ-1 =0,6∙6·108=3,6∙108 Па, ;

Допускаемое напряжение на вал

[ τ ] = τ-1/s,,

где s – коэффициент запаса прочности; s =1,5..2,0,. Выберем s =2.

[ τ ] = 3,6·108 /2=1,8·108 Па.

 

Определение геометрических параметров вала.

Наружный диаметр вала в среднем сечении:

d = ,

где Т - крутящий момент, Нм;

с1=d1/d= 0,7..0,8 для газовых турбин, выбираем 0,8;

[ τ ]- допускаемое напряжение, Па.

d = мм.

По ГОСТ 6636-69 примем d=60 мм.

Внутренний диаметр вала:

d1=c1·d= 0,8·60=52,5 мм.

По ГОСТ 6636-69 примем d1=54 мм.

Масштабный коэффициент вала:

k1=d/dпр=60/49=1,2

 

Диаметр вала под подшипники:

dпi= k1·dпрi

dп1= k1·dпр1=1,2·34=40,8 мм. По ГОСТ 6636-69 примем dп1=40 мм.

dп2= k1·dпр2 =1,2·49=58,8 мм. По ГОСТ 6636-69 примем dп2 =60 мм.

 

Масштабный коэффициент проточной части турбины:

 

Расстояние между средним сечением диска и ближней опорой:

l1= k2·lпр1=1,77·27,5=486,75 мм = 0,48675 м.

Расстояние между опорами:

l2= k2·lпр2=1,77·84=148,68 = 148,68 мм = 0,14686 м.

 

Выбор подшипников.

Определение реакций опор.

Схема нагружения вала турбины

На вал действуют вращающий момент Т, осевая сила F0, центробежная сила неуравновешенной массы ротора Fн, сила тяжести ротора G и момент М, возникающий вследствие погрешностей сборки конструкции.

Центробежная сила неуравновешенной массы ротора

Fн=m·e·ω2,где m – масса ротора,

e – расстояние от центра масс ротора до оси вала,

ω=π·n/30 – угловая скорость.

Величину m·e (неуравновешенность ротора) принять равной 50∙10-5 кг∙м.

Тогда FH=50∙10-5∙(3,14∙6350/30)2=220,8687 Н.

Сила тяжести ротора

G= mр·g, где mр – масса ротора, равная сумме масс дисков mi

mi=ρ∙ g∙Vi, где ρ=7860 кг/м3, Vi – объем диска.

Диски турбин в поперечном сечении имеют сложную форму. Для нахождения объема его разбивают на части, имеющие простые формы и определяют объем каждой части:

Vi=2π∙Ai∙ri,

где Ai – площадь i-той части поперечного сечения;

ri – расстояние от центра тяжести до оси вала.

1.Трапеция:

а1 = 21мм

б1 =16,5мм

r1 = 137,81мм

h1 = 31,86 мм

Y1 = (h/3)*((а+2б)/(а+б)) =

(31,86/3)*((37,17+2*29,21)/(37,17+29,21)) = 15,29

А1 = ((а+б)/2)*h =

=((37,17+29,21)/2)*31,86 = 1057,43мм2.

V1 = 2*3,14*А1*r1 =

=2*3,14*1057,43*137,81 = 0,915149 м3

m1 =p*g*V1 = 7860*9,81*0,915149 = 70,56 кг

2.Трапеция:

а2 = 15мм

б2 =10мм

r2 = 90,56мм

h2 = 57,52 мм

Y2 = (h/3)*((а+2б)/(а+б)) =26,843

А2 = ((а+б)/2)*h = 1272,6 мм2.

V2 = 2*3,14*А1*r2=0,7237489мм3

m2 =p*g*V2 = 55,8кг

3.Прямоугольник:

а3 = 15мм

б3 =15мм

r3 = 31,86мм

h3 = 63,72 мм

Y3 = (h/3)=31,86

А3 = а*h = 1691,766 мм2.

V3 = 2*3,14*А1*r3=0,33848995мм3

m3 =p*g*V3 = 26,1кг

Рассчитаем массу ротора:

mp=m1+m2+m3 =152,459 кг.

Сила тяжести ротора:

G = mp *g =159,459*9,81 =1495,6 H

Определяем вертикальные реакции опор, составим уравнения изгибающих моментов относительно т А и Б:

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 384; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.207.178.236 (0.007 с.)