Файл: Стеклов, М. Л. Горизонтальные гидравлические турбины. Конструкция и расчет.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 135
Скачиваний: 0
Перерезывающую силу У2- 4. 6- 8. находим из уравнения статики
|
|
2 У !,5 4 “ |
6 У 2-4. |
6-8 |
|
“ Ь У 9 — P q z - |
|
|
(IV. 13) |
|||
Откуда следует |
|
|
|
РП С |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(IV. 14) |
|||
Y 2 - 4 , 6 - 8 — ' |
|
2 ( - * - |
|
Ш1, |
|
\ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\4E U |
|
G2F 2h / 2 - 4 , 6 - 8 |
■6 + |
|
|
|
||||
|
|
( |
h* |
|
k 2E I z \ |
|
|
|
||||
|
|
(4 El |
г |
"У глкги I |
|
|
|
|
||||
|
|
/13 |
/ |
G2F 2h J 1,5 |
|
|
|
|
||||
|
3 |
|
|
1 |
|
k2E I z |
e _8I g |
|
|
|||
+ |
n 2—4, 6—8y9 |
|
I |
|
|
|
||||||
|
|
№ 1 z 2-4, в-s |
|
4 |
|
|
G 2P \ — 4, 6—8^ 2—4, 6—8^9 |
|
||||
Изгибающие моменты в колоннах 1 и 5 находим по формулам |
||||||||||||
|
м . , = г . , ( 4 + |
1 |
ш - |
7 1 .5 ’ |
|
|
(IV. 15) |
|||||
|
|
|
|
|
2 |
GFh |
|
|
|
|||
для колонн 2—4, 6— 8 получим |
|
|
k E I , |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
- х ) |
|
; |
(IV.16) |
|
^ 2 - 4 , |
6 -8 |
= У 2 - 4 , |
6 - 8 |
^ ~ 2 |
Ь |
GFh |
6-8 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
/2—4, |
|
|
||
для колонны 9
М д |
У д Х . |
щим образом:
(IV.17)
определяются следую-
|
|
Mlt |
|
|
Y |
|
|
|
kEI г |
|
|
|
(IV.18) |
|
■ч, 5 ■ |
|
|
|
W4, 5 \ |
2 |
+ |
GFh |
— |
х ) |
; |
||||
|
|
|
|
|
/1 . 5 |
’ |
|
|||||||
|
|
6-8 |
|
2- |
4. |
|
( |
h |
k E I z |
\ |
|
(IV.19) |
||
3 4 г - 4 |
, |
У |
6 - 8 |
/ |
2 |
GFh |
л > 2 - 4 . |
|||||||
W V - 4 |
, |
6 - 8 ~ ~ |
W |
|
V |
4 , |
6 - 8 |
1у |
6 - 8 ’ |
|||||
|
|
|
с т |
|
- |
|
М в |
|
У 9 * |
|
|
|
(IV.20) |
|
|
|
|
09 |
- |
|
Wg |
|
|
Wg ’ |
|
|
|
|
|
где W\, 5 — момент сопротивления колонн 1 , 5 в осевом направле нии; 1У2- 4, 6-8 — момент сопротивления колонн 2—4, 6— 8 в осе вом направлении; Ws — момент сопротивления колонны 9 в осе вом направлении.
В случае аварийного закрытия направляющего аппарата, осевое усилие Рос определяется как сумма проекций на ось \ реакций внутренних цапф лопаток направляющего аппарата. При этом направляющий аппарат, как известно, рассчитывается на максимальный напор с учетом повышения давления.
Расчет колонн на нагрузку от крутящего момента
При действии крутящего момента изгиб колонн будет про исходить в плоскостях XOZ, т. е. в плоскостях минимальной же сткости. В этом случае влияние перерезывающей силы на прогиб можно не учитывать.
80
Если принять, что граничные условия для колонн остаются теми же, что и в предыдущем случае, то прогибы концов колонн можно записать так:
для колонн 1 и 5
|
ft3 |
|
|
Ч , 5 = г 1. 1 \2Е/ У 1 , 5 |
(IV.21) |
для |
колонн 2—4, 6— 8 |
|
|
h3 |
(IV.22) |
|
г 2- 4 , 6 -8 — ^ 2- 4 , 6 -8 12E l У 2 - 4 » 6 - 8 |
|
для |
КОЛОННЫ 9 |
|
|
Zg -- Zg 3E l ys |
(IV.23) |
Причем Zi, б, Z2_4, 6-8 и т. д. — искомые перерезывающие силы, действующие в сечениях сопряжения колонн с капсулой.
Изгибающие моменты, действующие в тех же сечениях колонн,
равны: |
2— 4, 6— 8: |
|
|
|
||
для колонн 1 , 5 и |
|
|
|
|||
|
Myi, 5 = |
— Zlt 5 -у-; |
(IV.24) |
|||
Му 2-4, 6-8 — |
|
^2-4. 6-8~2~ ; |
(IV.25) |
|||
для колонны 9 |
|
|
|
|
|
|
|
Муд — Z9I1; |
|
|
(IV.26) |
||
но здесь, как и ранее: |
|
|
|
|
|
|
Тогда |
^1, 5 = ^2-4, 6-8 — 2д. |
(IV.27) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
Zi, |
7 |
|
1у 1 , |
5 |
|
|
5 - Z 2_ll6 _8 /г/2_4 |
б _ 8 |
, |
(IV.28) |
|||
Z g - |
72- 4’ 6' 8 |
|
hsh3 |
|
||
4/ |
ft3 ' |
|
||||
|
|
*'(/2—4, 6—8'г9 |
|
|||
Реакции Z находим из уравнений статики
Мкр = 6М2_,, 6_8 + 2Мъ 5 + М9 + я (2Zlt 5 + 6Z2_4, e_8 + Zg). (IV.29)
Здесь Мкр — крутящий момент на валу турбины; R — радиус сопражения колонны статора и капсулы.
6 М. Л. Стеклов |
§1 |
Производя необходимые выкладки, |
найдем: |
|
|
||||
>2-4, 6 -8 — |
1у1'ь |
|
1кр |
|
Iysh3 |
; (iv.30) |
|
+ 3) + (Я —А) |
|
||||||
(2 R — h) |
|
|
|
||||
|
hi- 4 . 0 - 8 |
|
|
|
4 ^ / 2 - 4 , 6 -8 ^ 9 |
||
21,5 — |
|
Мкр11/ 1,5 |
|
Iy$h3 |
|
|
|
- !'иь -+ |
|
|
|
|
^2-4. 0-8 |
||
(2^? — h) ( |
з ) |
+ ( f f - A b j - |
|
||||
\ ‘ У 2 - 4 , 0 - 8 |
) |
|
4 h iГl у 2 - 4 , 6 - 8 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
(IV.31) |
z„ = |
|
|
МКр/У9^3 |
|
|
(IV.32) |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
(2R — |
А) ( г 1±*'±— + |
3 ) + |
|
|
||
|
|
|
' 2 - 4 . |
I |
|
|
|
+ ( Я - й ) |
|
Iy»h* |
/ |
■ |
я3 |
|
|
|
|
V 2—4, 6 - 8 л9 |
|
||||
|
4 Ф у |
2 - 4 , 6 - 8 |
|
|
|
|
|
Подставляя найденные выражения перерезывающих сил в фор мулы для изгибающих моментов, найдем:
М.2-4. |
|
|
мкр ( - Ы |
1У9Н* |
; (IV.33) |
||
( 2 R - |
А) ( |
I y i ' b + |
3 ) - f (R - |
|
|||
А) |
|
|
|||||
|
I У |
2 - 4 - |
6 - |
|
4 4 / 2 - 4 , |
6—8^9 |
|
|
|
|
|
|
|||
Afi.8 = - |
|
Л^кр/</1, 5 ( ~9~ |
|
|
|
||
^ /</1, I |
f 3 |
+ ( Д - Л ) |
/мл3 |
|
|
||
( 2 Я — А) |
|
I У 2 - 4 . 0 - 8 |
|||||
|
1у 2 - 4 . 0 - 8 |
|
|
4 / у 2 - 4 , 6 - 8 л 9 |
|
||
м 9
Напряжения
формулам
(IV.34)
MKPIy^h3x |
|
(IV.35) |
|
|
|
|
|
( 2 R ~ h ) |
^ |
- + э ) + |
|
|
О1ву 22--4 ., 6 - 8 |
/ |
|
+ (Д-А) |
1у*Ь? |
Я 3 / |
|
|
|
||
2—4, 6 -8 |
л 9ур 2 - 4 , 6 - 8 |
||
4/i91 у |
|
|
|
изгиба в колоннах определяются по обычным
м |
(IV.36) |
о = W 5 |
где IV — момент сопротивления сечения колонн в плоскости минимальной жесткости, .
82
Расчет статора на весовые нагрузки
Весовые нагрузки агрегата, передающиеся на статор, скла дываются из веса вращающихся частей (ротора турбины и ротора генератора) и веса капсулы с расположенными в ней узлами тур бины и генератора. Кроме того, на капсулу действует архимедова сила, также передающаяся на статор.
Усилия, действующие на капсулу со стороны вращающихся частей, определяются реакциями в подшипниках и находятся из расчета упругой линии вала. Равнодействующая от сил веса не
подвижных |
частей |
приложена в |
|
||
центре тяжести капсулы. Архи |
|
||||
медова сила приложена в центре |
|
||||
тяжести объема, занимаемого кап |
|
||||
сулой. |
|
|
|
|
|
Если известны силы, действую |
|
||||
щие на капсулу, и точки их |
|
||||
приложения, то, рассматривая |
|
||||
капсулу |
как |
жесткое тело, опер |
|
||
тое в сечении I I — II и имеющее |
|
||||
упругую |
опору |
в |
сечении /— I |
|
|
(рис. IV.8), можно определить уси |
|
||||
лия и моменты, |
действующие на |
Рис. IV.8 . Схема сил, действующих |
|||
колонны |
статора, расположенные |
на статор |
|||
в этих сечениях.
Пусть на колонны в сечении I— I действуют сила |
S? и изги |
|||
бающий момент, |
М 0, а |
на колонну в сечении II— II |
действует |
|
сила |
S\2 . Силы Si |
и 5°, |
а также момент М 0 можно определить, |
|
зная |
жесткости колонн |
статора. |
|
|
Схема нагрузок, действующих на капсулу в рассматриваемом
случае, приведена |
на рис. |
IV.8 . Здесь S? и S° — реакции опор; |
Р 1—-вес головной |
части |
капсулы; Р 2— вес промежуточного |
кольца генератора; |
Рл и Рв — усилия, действующие со стороны |
|
ротора на статор; Р3 — вес статора генератора; Я4 — вес статора турбины; Ръ— вес подшипника и уплотнения турбины; Р — архимедова сила; М 0— момент, действующий со стороны колонн на капсулу.
Определение податливостей колонн на изгиб от изгибающего момента и перерезывающих сил
Рассмотрим каждую колонну статора как балку, жестко закре пленную одним концом в бетоне {х = 0), а другим — в капсуле (во внутреннем поясе статора турбины). В точке х = h колонна может перемещаться и поворачиваться вместе с капсулой. Изги бающий момент М 0, возникающий под воздействием весовых нагрузок и архимедовой силы, уравновешивается суммой момен тов Lk и моментами от перерезывающих сил Ки-
6: |
83 |