Расчет на прочность деталей газовых турбин

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 закрутки

Исходные данные для профилирования лопатки берутся из результата расчета программы RCU на корневом, среднем и периферийном сечении лопатки.

Исходные данные

Расчет данных для профилирования

Радиус входной кромки профиля

- корень Чертежи

- середина Корень

- периферия Середина

Радиус выходной кромки профиля Периферия

- корень Сечения вместе

- середина

- периферия

Число лопаток

3. Расчет геометрических характеристик профиля турбинной лопатки

Расчет 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 ЦБС

Расчет 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 характеристик

температура материала рабочей лопатки

площадь корневого сечения лопатки

площадь среднего сечения лопатки

площадь периферийного сечения лопатки

средний диаметр проточной части турбины

высота рабочей лопатки последней ступени

плотность материала лопатки

Разрушающее напряжение

5. Расчет изгибных напряжений от потока газа

Расход пара через каждое сечение пояска

где плотность газа

средний радиус средней линии пояска

высота пояска

число лопаток

осевая составляющая скорости на выходе из рабочей лопатки в абс. движении

Окружная составляющая усилия

где окружные составляющие скорости на выходе и выходе их рабочей лопатки в абсолютном движении

Осевая составляющая усилия

где 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 пояска

Допускаемые напряжения 35 – 40 МПа

6. Проектирование и расчет елочного хвостовика

Вся геометрия для расчета елочного хвостовика берется с его чертежа. Приближенный расчет хвостовика предполагает равномерное распределение нагрузки между зубьями.

Чертеж лопаткиХвостовик лопатки

Центробежная сила лопатки с хвостовиком

где центробежная сила пера лопатки

Сила, действующая на один зуб

где число зубьев

Напряжение разрыва в сечении В – В

Гребень диска

Центробежная сила гребня диска

Напряжение разрыва в сечении В – В

Запас прочности

7. Расчет диска методом двух расчетов

Расчет 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 турбины

Расчет 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