BESofБиблиотека рефератов и курсовых

Расчет на прочность деталей газовых турбин

Обновлено

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по ГТУ

Содержание

1. Расчет закрутки последней ступени

2. Профилирование рабочей лопатки по результатам расчета закрутки

3. Расчет геометрических характеристик профиля турбинной лопатки

4. Расчет напряжений по перу лопатки от ЦБС

5. Расчет изгибных напряжений от потока газа

6. Проектирование и расчет елочного хвостовика

7. Расчет диска методом двух расчетов

8. Расчет критического числа оборотов ротора турбины

1. Расчет закрутки последней ступени

Расчет закрутки производится по программе RCU. Исходные данные для расчета взяты из курсовой работы по ГТУ:

высота сопловой лопатки последней ступени

высота рабочей лопатки последней ступени

радиусы среднего сечения сопловых и рабочих лопаток

угол выхода потока из сопловой лопатки в абсолютном движении

угол выхода потока из рабочей лопатки в абсолютном движении

степень реактивности на среднем радиус

давление газа на входе в ступень

температура газа на входе в ступень

2. Профилирование рабочей лопатки по результатам расчета закруткиИсходные данные для профилирования лопатки берутся из результата расчета программы RCU на корневом, среднем и периферийном сечении лопатки.Исходные данные

Название

Обознач.

Корень

Середина

Периферия

Угол выхода потока газа из сопловой лопатки в относительном движении

41,377

61,24

86,422

Угол выхода потока газа из рабочей лопатки в относительном движении

43,816

39,86

34,013

Относительная величина диаметра профиля (задается)

0.25

0.2

0.15

Угол установки профиля

74,4

72

55

Ширина решетки

0,1215

0,10125

0,081

Диаметр

1,709

2,114

2,519

Расчет данных для профилирования

Название

Формула

Корень

Середина

Периферия

Оптимальный шаг решетки

0,5029560

0,6429721

0,8197668

Хорда решетки

0,1261469

0,1064605

0,0988827

Максимальная величина диаметра профиля

0,0315367

0,021292

0,014832

Шаг решетки

0,0535449

0,068451

0,0872725

Горло решетки

0,037071

0,043871

0,0488185

0,038017

0,045575

0,0511911

0,0378449

0,0319385

0,0296643

Радиус входной кромки профиля - корень Чертежи - середина Корень - периферия СерединаРадиус выходной кромки профиля Периферия- корень Сечения вместе- середина- периферияЧисло лопаток 3. Расчет геометрических характеристик профиля турбинной лопаткиРасчет геометрических характеристик профиля турбинной лопатки производится по программе BL. Исходные данные берутся с чертежей сечений профиля. Профиль разбивается на несколько участков и с них снимается геометрия профиля.4. Расчет напряжений по перу лопатки от ЦБСРасчет напряжений по перу лопатки от действия центробежных сил производится по программе CBS. Исходные данные для расчета берутся из курсовой работы, а также из расчета геометрических характеристиктемпература материала рабочей лопатки площадь корневого сечения лопатки площадь среднего сечения лопатки площадь периферийного сечения лопатки средний диаметр проточной части турбины высота рабочей лопатки последней ступениплотность материала лопаткиРазрушающее напряжение5. Расчет изгибных напряжений от потока газа

Название

Формула

Участки

1

2

3

4

5

Расход пара через каждое сечение пояска

0,028466

0,081724

0,130337

0,173376

0,218363

Окружная составляющая усилия

14,523862

39,30450

58,90623

74,68672

89,48053

Осевая составляющая усилия

-0,538448

-2,08445

-3,64685

-4,77720

-6,14126

5

4

3

2

1

Осевой момент

0

1,176432

5,53653

14,66803

29,84916

Окружной момент

0

0,043613

0,256068

0,763915

1,658716

Момент относительно главных осей

0

1,110923

5,186424

13,12774

25,20944

Момент относительно главных осей

0

0,389543

1,954417

6,587635

16,06884

Напряжения на входной кромке

0,0000E+00

3,2762E+05

1,4662E+06

4,5849E+06

1,1304E+07

Напряжения на выходной кромке

0,0000E+00

2,8547E+05

1,2229E+06

3,6629E+06

8,7352E+06

Расход пара через каждое сечение пояскагде плотность газа средний радиус средней линии пояска высота пояска число лопаток осевая составляющая скорости на выходе из рабочей лопатки в абс. движенииОкружная составляющая усилиягде окружные составляющие скорости на выходе и выходе их рабочей лопатки в абсолютном движении Осевая составляющая усилиягде осевые составляющие скорости на выходе и выходе их рабочей лопатки в абсолютном движении давление газа перед и за рабочей лопаткой шаг на выходном радиусе из каждого пояскаДопускаемые напряжения 35 - 40 МПа6. Проектирование и расчет елочного хвостовикаВся геометрия для расчета елочного хвостовика берется с его чертежа. Приближенный расчет хвостовика предполагает равномерное распределение нагрузки между зубьями. Чертеж лопатки Хвостовик лопатки

Название

Формула

Зуб

0

1

2

3

Площадь участка,

0,00102899

0,00195193

0,00089116

0,00056801

Радиус центра тяжести, м

0,0945

0,0697

0,0402

0,012716

Плотность материала

8600

8600

8600

8600

Длина хвостовика

0,14

0,14

0,14

0,14

Объем сегмента,

0,00014406

0,00027327

0,00012476

0,00007952

Масса сегмента

1,23890396

2,35012372

1,07295664

0,68388404

Угловая скорость

98696,04401

98696,04401

98696,04401

98696,04401

Центробежная сила сегмента хвостовика

11554,97992

16166,76961

4257,042346

858,2873926

Усилие, разрывающее хвостовик

0,00102899

0,00195193

0,00089116

0,00056801

Ширина узкого сечения сегмента

0,058

0,032

0,022

0,011

Напряжение разрыва

111616540

106573399,3

107676891,2

Углы (из чертежа)

10

10

10

10

Углы (из чертежа)

25

25

25

25

Сила, действующая нормально к поверхности зуба

101739,7814

101739,7814

101739,7814

Ширина контакта зубьев

с

0,009

0,009

0,009

Напряжение смятия на рабочей поверхности зуба

80745858,23

80745858,23

80745858,23

Напряжение среза

30956834

30956834

30956834

30956834

Плечо (из чертежа)

31363114,32

31363114,32

31363114,32

Изгибающий момент в основании зуба

0,0087

0,0087

0,0087

Момент сопротивления основания зуба

885,1360979

885,1360979

885,1360979

Максимальное напряжение изгиба в зубе

55321006,12

55321006,12

55321006,12

Центробежная сила лопатки с хвостовикомгде центробежная сила пера лопаткиСила, действующая на один зубгде число зубьевНапряжение разрыва в сечении В - В Гребень диска

Название

Формула

Зуб

1

2

3

0

Центробежная сила участка гребня

858,28739

4257,0423

16166,769

11554,979

Напряжение разрыва

167538,9872

338476,7293

521324,1987

Напряжения разрыва

108791550,1

109895042

116367008,6

Центробежная сила гребня дискаНапряжение разрыва в сечении В - В Запас прочности7. Расчет диска методом двух расчетовРасчет на прочность диска произвольного сечения производится с помощью программы Disk. Исходные данные для расчета берутся из чертежа диска. В них входит геометрические параметры.Максимальное радиальное напряжение равно 198,7 МПа.Коэффициент запаса Коэффициент запаса не удовлетворяет условиям прочности, диск требует доработки.8. Расчет критического числа оборотов ротора турбиныРасчет критического числа оборотов ротора турбины производится по программе NKR. Исходные данные для расчета берутся из чертежа. В них входят геометрические параметры ротора.Критическое число оборотов равно 51,78 об/с, что соответствует жестокому валу.Коэффициент запаса