Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết nghiên cứu xác định độ bền của đĩa gắn các cánh động tuabin hơi, kết quả nghiên cứu làm cơ sở cho việc thiết kế và vận hành tuabin, tránh xảy ra rung động thậm trí sự cố gãy cánh tuabin.
ISSN 2354-0575 XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN CỦA ĐĨA GẮN CÁC CÁNH ĐỘNG ĐI HÌNH CHỮ T CỦA TUABIN Trương Ngọc Tuấn1, Nguyễn Hải Hà1, Nguyễn Khắc Thông2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Vụ Khoa học Công nghệ Môi trường Ngày nhận: 09/06/2016 Ngày sửa chữa: 02/08/2016 Ngày xét duyệt: 05/09/2016 Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu xác định độ bền đĩa gắn cánh động tuabin hơi, kết nghiên cứu làm sở cho việc thiết kế vận hành tuabin, tránh xảy rung động trí cố gãy cánh tuabin Từ khóa: Độ bền, cánh động tuabin hơi, cánh động hình chữ T Đặt vấn đề Đĩa chịu tác động lực ly tâm khối lượng khối lượng cánh áp suất qua cánh [1] Phần đầu cánh tuabin máy nén cần tính độ kéo lực ly tâm độ uốn lực tác dụng áp suất Nếu tâm trọng lực tất mặt cắt cánh không nằm đường thẳng qua trục quay cần xác định lực uốn xuất lực ly tâm Lực xoắn xuất cánh thường bỏ qua Phần đầu cánh tuabin cần tính tốn độ uốn tác động kết hợp lực ly tâm áp suất Cũng lực cần tính cho phần cánh tuabin máy nén khí, phụ thuộc vào kết cấu đi, cịn xuất lực cắt lức nén lực kéo lực uốn nêu Khi tính tốn cánh thường xác định lực ly tâm tạo nên lực kéo, uốn, nộn cắt cho đuôi cánh Lực uốn xuất lực khí thường khơng tính đến vỡ lắp khít cánh cạnh lực khơng lớn Ở đây, ta nghiên cứu phương pháp tính tốn cho Đi dạng chữ T, kết cấu đuôi phổ biến phần vành đĩa tuabin Mơ hình hóa tốn 1) Phân bố lực đuôi cánh chữ T Lực kéo lớn xuất tiết diện AB đuôi Ký hiệu tổng lực ly tâm đầu cánh vành, nghĩa lực khối lượng nằm tiết diện MN RC; lực ly tâm phần đuôi bị chặn đường MN AB C 'x Trong trường hợp đó, lực kéo [3]: / C + C 'x vk = (1) 2f1 RC - Trọng lực cánh cánh, N C 'x - Lực ly tâm đuôi cánh, N 36 f1 - Diện tích hình befd, cm2 Hình Đi dạng chữ T cánh động Lực cắt tiết diện AD BC đuôi [3]: / C + C 'x + C ''x x= (2) 2f2 '' C x - lực ly tâm đoạn ABCD, N f2 - diện tích cắt, AD bd Theo diện tích abdc eghf (ở cánh phay liền với miếng đệm) đuôi xuất lực nén: RC + C 'x v nén = (3) 2f2 Cx toàn lực ly tâm đuôi (giữa tiết diện MN xx); f3 diện tích abdc hay eghf (diện tích thực tế khơng tính gờ góc lượn) Ở vành đĩa, lực ly tâm cánh khối lượng vành, cịn xuất lực kéo lực uốn Khi tính tốn lực này, bỏ qua độ cong vành coi dầm phẳng Khoa học & Công nghệ - Số 11/Tháng - 2016 Journal of Science and Technology ISSN 2354-0575 Mặt cắt tròn theo trục xx có diện tích 2rr2b chịu lực ly tâm cánh đuôi, nghĩa z2(R C+Cx) lực ly tâm Cvành khối lượng vành tiết diện xx (khơng có cánh) Lực cuối mang hệ số 2/3, vành vịng trịn lực ly tâm tạo không lực hướng tâm mà tiếp tuyến Như [3], z2 _ / C + Cx i + Cvành vu = (4) 2rr2 b cánh): Lực P gây uốn vành tổng hai lực (qua / C + Cx C v' ành +3 z P= (5) 2 Ở z2 – Số cánh lắp vành C v' ành – Lực ly tâm vòng tròn BEFG, nói đưa vào với hệ số 2/3 R2, b – Các kích thước lấy theo hình vẽ 1, cm Mômen uốn tiết diện xx là: M = Pa (6) Với a – Kích thước hình vẽ 1, cm Mơmen cản tiết diện xác định [4] (bỏ qua độ cong vành): rr2 b2 W = 3z (7) Lực uốn: v u = M (8) W Tổng lực tiết diện xx là: v = v p + v u Trong kết cấu thể Hình 1, đại lượng v u thấp nhiều Cuối cần xác định lực cắt tiết diện FG vành: 0.5 _RC + Cx i + C v' ành v cp = (9) 2r r h 1 r1, h1 – kích thước hình học Hình 1, cm 2) Phân bố lực vành Đĩa gắn chữ T Ứng suất hướng kính bề mặt vành đĩa bán kính r2 (xem Hình 2) với hệ số giảm tải x xác định theo công thức [4] C + xC v r2 = L2rr yvành (10) đây: CL - Lực ly tâm cánh động, N Cvành - Lực ly tâm vành đĩa, N x - Hệ số giảm tải r2, y1 - kích thước hình học Hình 2, cm Ứng suất vịng mỏng Tại bán kính đai R: v u = t M u2 (11) v u - Ứng suất tiếp tuyến phần mỏng vành, N/cm2 t M - Tỷ trọng kim loại làm đĩa, N u2 - Vận tốc vịng đai xác định theo cơng thức Rn u2 = r30 (12) n – Số vòng quay tuabin phút Tại bán kính bạc vành đĩa rbạc v' u = t M u bac (13) v'u - Ứng suất tiếp tuyến phần bạc vành, N/cm2 u2 - Vận tốc vòng bạc vành đĩa xác định theo công thức rrbac n ubac = 30 (14) Ứng suất đường biên đĩa nơi chuyển tiếp phần mỏng sang bạc xác định qua hệ phương trình a) Đối với bạc đĩa [4]: y v r0 = l v ' u = l10 y1 v r1 + l20 v bac (15) y1 (16) v t1 = v tbac + b1 - y l ov r1 b) Đối với phần mỏng đĩa [4] v t1 = kv u + k1 v r2 + k2 v t2 (17) v r1 = lv u + l1 v r2 + l2 v t2 Hình Vành Đĩa gắn đuôi chữ T Khoa học & Công nghệ - Số 11/Tháng - 2016 (18) v''u - Ứng suất tiếp tuyến bề mặt bạc đĩa, N/cm2 rbạc - bán kính bạc, cm ubạc -Tốc độ vòng bạc đĩa, m/s v r0 - Ứng suất hướng kính bề mặt bạc đĩa, N/cm2 o - hệ số nén ngang v r1 , v r2 , v rbac - Các ứng suất hướng kính điểm có r = r1, r = r2, r = rbac, N/cm2 v t1 , v t2 , v tbac - Các ứng suât tiếp tuyến điểm có r = r1, r = r2, r = rbac, N/cm2 Journal of Science and Technology 37 ISSN 2354-0575 y1, y2, rbạc, r0, R – Các kích thước đĩa, xem Hình 2, cm (r2 – thay đổi từ rbạc tới R, r1 thay đổi từ r0 tới rbạc) Các hệ số l , l10 , l20 , l, l1 , l2 , k, k1 k2 xác định theo công thức sau đây: r r 3, l =