Приложение VI порядок расчета диафрагмы

Диафрагма испытывает воздействие перепада давлений ∆Р= Р₀ – Р₁,

в результате чего в ней возникает напряжение и прогиб .

Рис. VI.1. Эскиз диафрагмы

Максимальное напряжение в диафрагме, МПа:

Максимальный прогиб диафрагмы, м:

Рис. VI.2. Коэффициенты K_σ и K_∆

Здесь Е ≈ 2,1^.10⁵ – модуль упругости материала диафрагмы, МПа; δ_ср – средняя толщина диафрагмы, м, рис. VI.1; коэффициенты К_σ, К_∆ определяются по рис. VI.2. Разность давлений по обе стороны диафрагмы ∆Р= Р₀ – Р₁, МПа, принимается из расчета ступени.

Для обеспечения надежной работы турбины без задеваний максимальный прогиб диафрагмы не должен превышать 1/3 осевого зазора между диафрагмой и диском. Если прогиб или напряжение в диафрагме чрезмерно велики, следует увеличить толщину диафрагмы δ и повторить расчет.

Металл для диафрагм выбирается с учетом рабочей температуры (Приложение XII). Для температур до 350 ^оС может применяться углеродистая сталь (сталь 20). До 480 ^оС применяется кованая хромомолибденовая сталь типа 15ХМ, 20ХМ. Для более высокой температуры используется хромомолибденованадиевая сталь типа 15Х1М1Ф и др.

По максимальному напряжению выбирается марка стали с пределом текучести, обеспечивающим необходимый коэффициент запаса прочности:

где [σ_0,2] - предел текучести выбранной марки стали (Приложение XII); σ_max - максимальное напряжение в диафрагме

ПРИЛОЖЕНИЕ VII

Порядок расчета диска произвольного профиля

Вычерченный в масштабе диск последней ступени разбивается на 4 участка постоянной толщины, рис. VII.1. Размеры каждого участка определяются по эскизу. Вычисляются или задаются граничные условия (иначе говоря, известные или задаваемые произвольно радиальные и тангенциальные напряжения) на внутреннем и внешнем радиусах диска r₀ и r_a.

Граничные условия на внутреннем радиусе диска r₀ задаются по-разному для первого и второго расчетов.

Первый расчет. Для диска, насаженного на вал с натягом, истинное радиальное напряжение на внутреннем радиусе, создаваемое посадкой диска, составляет = - (5 – 10) МПа. Тангенциальное напряжение принимается произвольно (например, 50 МПа). Для диска цельнокованого ротора со свободным отверстием в центре истинное радиальное напряжение на внутреннем радиусе , а тангенциальное принимается произвольно. Для диска сварного ротора без отверстия в центре радиальное и тангенциальное напряжения принимаются произвольно, причем .

Второй расчет. Для диска, насаженного на вал с натягом и диска цельнокованого ротора со свободным отверстием в центре, радиальное напряжение на внутреннем радиусе принимается = 0, а тангенциальное - произвольным, не равным нулю (например, =25 МПа). Для диска без отверстия принимаются новые произвольные значения не равные нулю (например, = 25 МПа).

Граничное условие на внешнем радиусе диска r_a – это радиальное напряжение, создаваемое центробежной силой рабочих лопаток, МПа:

где С_р – центробежная сила одиночной лопатки, Н (определена в расчете лопатки, Приложение V); Z₂ – число рабочих лопаток; r_a = d_к/2 - внешний радиус диска (корневой радиус ступени), м; y_a = y₄ – толщина обода диска, м (рис. VII.1).