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: 127
Скачиваний: 0
Теория такого расчета для случая симметричных фланцев ва лов турбины и генератора достаточно подробно изложена в ра ботах [7] и [24 .
Ниже изложена методика расчета фланневых соединений го ризонтальных гидроагрегатов, разработанная на ЛМЗ, в которой учитывается влияние величины усилий предварительного затяга болтов на напряженное состояние наиболее нагруженных сече ний валов (0—0), фланцев и болтов.
Определение максимальных напряжений в болтах фланцевого
соединения валов производится |
по следующей |
формуле: |
|
|
Рос (К + %) |
+ |
4,257 (а, + ^ - ) |
Мп |
(V.85) |
nF6 |
|
|
|
|
где Рос — осевое гидравлическое усилие, действующее на флан цевое соединение; п — количество болтов; Fб — площадь сечения болта; d x — диаметр болта в ослабленном сечении; х — коэффи циент затяга болтов фланцевого соединения; %— коэффициент основной нагрузки;
|
|
X = |
Тп |
_ |
FjF2 +_F3Fn_ |
(V.86) |
|||
|
|
|
РПС |
Fib1 + F ,F 5 |
* |
|
|||
где Т — усилие |
затяга; |
|
|
|
|
|
|
|
|
Fi |
2яR<ср |
( l - A ) ; |
|
F 2 = |
Rq— Р ср —+(1 — X); |
|
|||
|
|
р |
_ |
^бУ. |
, |
|
|
(V.87) |
|
|
|
3 - |
E6F6n ■ |
|
|
||||
|
£ф/г11п |
E6d6na\bi |
|
F $F фп |
|
||||
|
|
R, |
^ср'б |
|
/=■* |
|
|||
|
12 ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь /б — расчетная длина болта (в пределах одного фланца); |
|||||||||
— модуль упругости фланца; Еб — модуль упругости |
болтов; |
||||||||
|
|
+ — R — R6— 0,5^; |
|
(V.88) |
|||||
|
|
*! = /? — /?б — 0,333л:!. |
|
||||||
|
|
|
|
||||||
и |
A j — коэффициенты: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Л = J |
I |
M i |
, 3+ tg« . |
|
|||
|
|
Pi= |
1 , 2 8 5 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
J/Ч р ftcp |
|
(V.89) |
|||
|
|
1+ |
М |
|
|
3 + tg а |
|
||
|
|
|
|
+ |
|
||||
|
|
2 |
|
|
hn |
|
|||
|
|
0 , 2 3 8 |
2кЬв In |
-j- + 3n d\a\bi |
|
||||
|
Э^ср^б cos а |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(угол |
а см. рис. |
V.28); |
|
|
|
|
|
|
|
1 5 0
М 0— изгибающий момент, приходящийся на единицу длины
средней окружности |
переходного сечения 0—0\ |
|
|
М |
0,135Рос [k — 1 — Ь(х -)- х — 1)] |
(V.90) |
|
М° ~ |
Л |
||
|
где
Ь\ Рср
Полное усилие в болте
Р6= ~ ( * + г)-'гРл, |
(V.91) |
где
0,5________ .
х =
4хг (D — Xj) — ndg ’
1
Рд — добавочное усилие в болте, возникающее вследствие изгиба меридионального сечения фланца,
Рд = 3,34 dllaiMo, |
(V.92) |
||
где dc — диаметр стержня болта. |
|
||
Напряжение в болтах от усилия затяга |
|
||
ст3 |
Р о с |
(V.93) |
|
ПРб |
|||
|
|
||
Для приближенной оценки величин коэффициентов |
я и А г |
||
на рис. 29, а—г приведены графики, позволяющие определить указанные коэффициенты в зависимости от отношений радиуса окружности расположения болтов к среднему радиусу сечения 0— 0 Rcp и высоты фланца к г к средней толщине конической обо лочки пср.
Момент трения |
по плоскости разъема |
|
м тр= |
/ [(X + X - 1)^00 + Рлп] (Рб+ h). |
(V.94) |
По формуле (V.85) определяются максимальные напряжения растяжения в резьбе болтов и в их припасованной части, в кото рой кроме напряжений растяжения будут напряжения среза от крутящего момента.
Напряжения среза в припасованной части болта |
|
|||
МКр |
4Л1кр |
(V.95) |
||
ЕбпРпр |
R6nndlp |
|||
|
||||
Приведенные напряжения |
в |
болтах |
|
|
стпР = |
V о2 + 4т2. |
(V.96) |
||
151
Напряжение в месте примыкания вала к фланцу— сечение 0— О Напряжение растяжения
° Р = |
4-Рос |
(V.97) |
|
(по2 - 4 ) |
|||
|
■ |
||
Напряжение кручения |
|
|
|
М к |
16 M KpD 0 |
||
|
л ( D q — |
(V.98) |
|
|
d l) ' |
||
Напряжение изгиба |
Шо |
|
|
■'и! |
(V.99) |
||
*0 |
|||
|
|
||
152
Приведенные напряжения в сечении 0—О |
|
°пр = V{Op + ая1 + аи2)2 + 4т2. |
(V.101) |
Динамический расчет вала. При совпадении частот собствен ных поперечных или крутильных колебаний вала с частотой внешней возмущающей силы наблюдается явление резонанса, приводящее к значительным вибрациям ротора агрегата, при ко торых эксплуатация его недопустима. Возмущающая сила может быть вызвана нарушением симметрии как магнитного поля гидро генератора, так и подвода воды к рабочему колесу. Она может быть также вызвана неудовлетворительной механической балан сировкой ротора агрегата. Во всех этих случаях частоту возму щающей силы можно считать равной скорости вращения ротора.
Критической скоростью вращения называется скорость, при которой наблюдаются резонансные явления, численно равные частоте собственных поперечных или крутильных колебаний ротора.
Частота собственных колебаний ротора зависит от диаметра и длины вала, веса ротора генератора и рабочего колеса, рас стояния между опорами и их жесткости, от величины консоли рабочего колеса и в значительной степени зависит от момента инерции.
Расчет критических скоростей ротора горизонтального агре гата не отличается от расчета вертикального и может произво диться любым из известных методов [17], [25].
Для того чтобы при пусках и остановках не проходить через критическую скорость вращения, в гидротурбинах применяются только жесткие валы, у которых эта скорость выше нормальной и даже разгонной скорости. Расчет сводится к определению коэф фициента запаса, показывающего, насколько критическая ско рость выше, чем нормальная и разгонная скорости вращения агре гата.
Г Л А В A vl
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ГИДРОТУРБИН
22. МАСЛОПРИЕМНИКИ
Маслоприемник служит для подвода и отвода масла, поступаю щего под давлением от золотника рабочего колеса к его сервомо тору. Через маслоприемник отводятся также протечки из полостей сервомотора в сливной бак МНУ. В конструкции маслоприемника наряду со штангами для подвода масла предусматриваются также детали обратной связи от штанг к золотнику. На маслоприемнике обычно располагают указатель угла поворота лопастей. Между маслоприемником и МНУ устанавливается главный распредели тельный золотник, который в зависимости от режима работы турбины соединяет полости сервомотора рабочего колеса с зонами напора или слива маслоприемника. Для обеспечения комбинатор ной зависимости между углами поворота лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата в маслоприемнике распола гается механизм, связанный с помощью тросовой передачи с ку лачком или клином комбинатора, управляющего перемещением главного распределительного золотника. Маслоприемник соеди няется с полостями сервомотора рабочего колеса штангами, со стоящими из двух соосных труб. Штанги располагаются в цен тральном отверстии вала агрегата и направляются бронзовыми втулками.
Масло попадает в полости сервомотора по внутренней и наруж ной штангам, которые перемещаются поступательно вместе с порш нем сервомотора.
В горизонтальных агрегатах применяются несколько различ ных конструкций маслоприемника в зависимости от компоновки агрегата и способа охлаждения генератора. Наиболее часто при меняется маслоприемник, установленный у свободного торца генераторного вала. В капсульных агрегатах при водяном охлаж дении генератора, когда свободный торец генераторного вала занят водоприемником, а также в агрегатах с мультипликатором, маслоприемник располагается на валу турбины. Конструкция такого маслоприемника значительно отличается от обычного.
При наличии в установке второго выходного статора более целесообразна установка маслоприемника во внутреннем поясе
154
этого статора. В этом случае специальных штанг не требуется, так как маслоприемник с полостями сервомотора рабочего колеса соединяется почти непосредственно.
В горизонтальных капсульных агрегатах с водяным охлажде нием генератора применяется совмещенное устройство — масловодоприемник, через который одновременно подводятся масло в сервомотор рабочего колеса и вода для охлаждения ротора гене ратора. Конструкция масловодоприемника разработана на ЛМЗ.
3 4 5 6 7
1 — ролик; 2 — букса; 3 — корпус маслоприемника; 4 — основание; 5 — сальник;
6 — штанга наружная; 7 — штанга внутренняя; |
8 — шариковый подшипник; 9 — тяга; |
10 — стрелка—указатель угла разворота лопастей |
|
Маслоприемник на торце вала |
генератора. Маслоприемник |
обычно крепится к кожуху возбудителя или к крышке ванны под пятника. В отдельных случаях он может устанавливаться без такого крепления, независимо и соединяться с капсулой непосред ственно с помощью специальных лап.
Маслоприемник такой конструкции, разработанный на ЛМЗ, показан на рис. VI. 1.
Выполненное из чугунного литья основание вместе с наружной штангой и сальником служит защитой от попадания масла в гене ратор. В основании маслоприемника предусмотрены специальные окна, через которые возможна регулировка положения сальника. Протечки масла через сальник собираются в нижней полости
155