Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Курсовая работа: 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:

Расчет на прочность деталей газовых турбин высота сопловой лопатки последней ступени

Расчет на прочность деталей газовых турбин высота рабочей лопатки последней ступени

Расчет на прочность деталей газовых турбинрадиусы среднего сечения сопловых и рабочих лопаток

Расчет на прочность деталей газовых турбин угол выхода потока из сопловой лопатки в абсолютном движении

Расчет на прочность деталей газовых турбин угол выхода потока из рабочей лопатки в абсолютном движении

Расчет на прочность деталей газовых турбин степень реактивности на среднем радиус

Расчет на прочность деталей газовых турбин давление газа на входе в ступень

Расчет на прочность деталей газовых турбин 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

Название Обознач. Корень Середина Периферия
Угол выхода потока газа из сопловой лопатки в относительном движении

Расчет на прочность деталей газовых турбин

41,377 61,24 86,422
Угол выхода потока газа из рабочей лопатки в относительном движении

Расчет на прочность деталей газовых турбин

43,816 39,86 34,013
Относительная величина диаметра профиля (задается)

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0.25 0.2 0.15
Угол установки профиля

Расчет на прочность деталей газовых турбин

74,4 72 55
Ширина решетки

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,1215 0,10125 0,081
Диаметр

Расчет на прочность деталей газовых турбин

1,709 2,114 2,519

Расчет данных для профилирования

Название Формула Корень Середина Периферия
Оптимальный шаг решетки

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,5029560 0,6429721 0,8197668
Хорда решетки

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,1261469 0,1064605 0,0988827
Максимальная величина диаметра профиля

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,0315367 0,021292 0,014832
Шаг решетки

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,0535449 0,068451 0,0872725
Горло решетки

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,037071 0,043871 0,0488185

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,038017 0,045575 0,0511911

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,0378449 0,0319385 0,0296643

Радиус входной кромки профиля


Расчет на прочность деталей газовых турбин - корень Чертежи

Расчет на прочность деталей газовых турбин - середина Корень

Расчет на прочность деталей газовых турбин - периферия Середина

Радиус выходной кромки профиля Периферия


Расчет на прочность деталей газовых турбин- корень Сечения вместе

Расчет на прочность деталей газовых турбин- середина

Расчет на прочность деталей газовых турбин- периферия


Число лопаток Расчет на прочность деталей газовых турбин

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

Расчет на прочность деталей газовых турбинтемпература материала рабочей лопатки

Расчет на прочность деталей газовых турбин площадь корневого сечения лопатки

Расчет на прочность деталей газовых турбин площадь среднего сечения лопатки

Расчет на прочность деталей газовых турбин площадь периферийного сечения лопатки

Расчет на прочность деталей газовых турбин средний диаметр проточной части турбины

Расчет на прочность деталей газовых турбин высота рабочей лопатки последней ступени

Расчет на прочность деталей газовых турбинплотность материала лопатки

Расчет на прочность деталей газовых турбинРазрушающее напряжение

5. Расчет изгибных напряжений от потока газа


Расчет на прочность деталей газовых турбин


Название Формула Участки


1 2 3 4 5
Расход пара через каждое сечение пояска

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,028466 0,081724 0,130337 0,173376 0,218363
Окружная составляющая усилия

Расчет на прочность деталей газовых турбин

14,523862 39,30450 58,90623 74,68672 89,48053
Осевая составляющая усилия

Расчет на прочность деталей газовых турбин

-0,538448 -2,08445 -3,64685 -4,77720 -6,14126


5 4 3 2 1
Осевой момент

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0 1,176432 5,53653 14,66803 29,84916
Окружной момент

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0 0,043613 0,256068 0,763915 1,658716
Момент относительно главных осей

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0 1,110923 5,186424 13,12774 25,20944
Момент относительно главных осей

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0 0,389543 1,954417 6,587635 16,06884
Напряжения на входной кромке

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,0000E+00 3,2762E+05 1,4662E+06 4,5849E+06 1,1304E+07
Напряжения на выходной кромке

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,0000E+00 2,8547E+05 1,2229E+06 3,6629E+06 8,7352E+06

Расход пара через каждое сечение пояска


Расчет на прочность деталей газовых турбин


где Расчет на прочность деталей газовых турбин плотность газа

Расчет на прочность деталей газовых турбин средний радиус средней линии пояска

Расчет на прочность деталей газовых турбин высота пояска

Расчет на прочность деталей газовых турбин число лопаток

Расчет на прочность деталей газовых турбин осевая составляющая скорости на выходе из рабочей лопатки в абс. движении

Окружная составляющая усилия


Расчет на прочность деталей газовых турбин


где Расчет на прочность деталей газовых турбин окружные составляющие скорости на выходе и выходе их рабочей лопатки в абсолютном движении

Осевая составляющая усилия


Расчет на прочность деталей газовых турбин

где Расчет на прочность деталей газовых турбин осевые составляющие скорости на выходе и выходе их рабочей лопатки в абсолютном движении

Расчет на прочность деталей газовых турбин давление газа перед и за рабочей лопаткой

Расчет на прочность деталей газовых турбин 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.


Расчет на прочность деталей газовых турбин Расчет на прочность деталей газовых турбин

Чертеж лопатки Хвостовик лопатки


Название Формула Зуб


0 1 2 3

Площадь участка, Расчет на прочность деталей газовых турбин

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,00102899 0,00195193 0,00089116 0,00056801
Радиус центра тяжести, м

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,0945 0,0697 0,0402 0,012716
Плотность материала

Расчет на прочность деталей газовых турбин

8600 8600 8600 8600
Длина хвостовика

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,14 0,14 0,14 0,14

Объем сегмента, Расчет на прочность деталей газовых турбин

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,00014406 0,00027327 0,00012476 0,00007952
Масса сегмента

Расчет на прочность деталей газовых турбин

1,23890396 2,35012372 1,07295664 0,68388404
Угловая скорость

Расчет на прочность деталей газовых турбин

98696,04401 98696,04401 98696,04401 98696,04401
Центробежная сила сегмента хвостовика

Расчет на прочность деталей газовых турбин

11554,97992 16166,76961 4257,042346 858,2873926
Усилие, разрывающее хвостовик

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,00102899 0,00195193 0,00089116 0,00056801
Ширина узкого сечения сегмента

Расчет на прочность деталей газовых турбин

0,058 0,032 0,022 0,011
Напряжение разрыва

Расчет на прочность деталей газовых турбин


111616540 106573399,3 107676891,2
Углы (из чертежа)

Расчет на прочность деталей газовых турбин

10 10 10 10
Углы (из чертежа)

Расчет на прочность деталей газовых турбин

25 25 25 25
Сила, действующая нормально к поверхности зуба

Расчет на прочность деталей газовых турбин


101739,7814 101739,7814 101739,7814
Ширина контакта зубьев с
0,009 0,009 0,009
Напряжение смятия на рабочей поверхности зуба

Расчет на прочность деталей газовых турбин


80745858,23 80745858,23 80745858,23
Напряжение среза

Расчет на прочность деталей газовых турбин

30956834 30956834 30956834 30956834
Плечо (из чертежа)

Расчет на прочность деталей газовых турбин


31363114,32 31363114,32 31363114,32
Изгибающий момент в основании зуба

Расчет на прочность деталей газовых турбин


0,0087 0,0087 0,0087
Момент сопротивления основания зуба

Расчет на прочность деталей газовых турбин


885,1360979 885,1360979 885,1360979
Максимальное напряжение изгиба в зубе

Расчет на прочность деталей газовых турбин


55321006,12 55321006,12 55321006,12

Центробежная сила лопатки с хвостовиком


Расчет на прочность деталей газовых турбин


где Расчет на прочность деталей газовых турбинцентробежная сила пера лопатки

Сила, действующая на один зуб


Расчет на прочность деталей газовых турбин


где Расчет на прочность деталей газовых турбин число зубьев

Напряжение разрыва в сечении В – В


Расчет на прочность деталей газовых турбин


Гребень диска

Название Формула Зуб


1 2 3 0
Центробежная сила участка гребня

Расчет на прочность деталей газовых турбин

858,28739 4257,0423 16166,769 11554,979
Напряжение разрыва

Расчет на прочность деталей газовых турбин

167538,9872 338476,7293 521324,1987
Напряжения разрыва

Расчет на прочность деталей газовых турбин

108791550,1 109895042 116367008,6

Центробежная сила гребня диска


Расчет на прочность деталей газовых турбин

Напряжение разрыва в сечении В – В


Расчет на прочность деталей газовых турбин


Запас прочности


Расчет на прочность деталей газовых турбин

Расчет на прочность деталей газовых турбин

Расчет на прочность деталей газовых турбин

Расчет на прочность деталей газовых турбин


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.


Расчет на прочность деталей газовых турбин

Максимальное радиальное напряжение равно 198,7 МПа.

Коэффициент запаса


Расчет на прочность деталей газовых турбин


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.


Расчет на прочность деталей газовых турбин


Критическое число оборотов равно 51,78 об/с, что соответствует жестокому валу.

Коэффициент запаса


Расчет на прочность деталей газовых турбин

Рефетека ру refoteka@gmail.com