Энергетическая установка ледокола
Выбор энергетической установки для ледокола. Тепловой расчёт турбины. Назначение и область применения муфты: передача крутящего момента от реверс-редукторной установки к валопроводу. Обоснование выбранной конструкции. Жесткостные характеристики муфты.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 16.07.2015 |
Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
6,624
i2t
кДж/кг
2888,1
P2t
МПа
по i-S диагр.
1,55
33
Потеря энергии в
рабочей решетке
qл
кДж/кг
4,65
34
Параметры пара
в точке
кДж/кг. град
S1
6,64
МПа
P2t
1,55
кДж/кг
по i-S диагр.
2895,8
35
Параметры пара
в точке А2
i2
кДж/кг
2900,45
P2
МПа
P2t
1,55
S2
кДж/кг. град
по i-S диаграмме
6,65
t2
С
по i-S диаграмме
241,24
2
м3/кг
по i-S диаграмме
0, 199
36
Степень впуска на
рабочей решетке
2
-
1,0
37
Потеря энергии с
выходной скоростью
q2
кДж/кг
2,0
38
Окружные потери
qu
кДж/кг
qc+qл+q2
15,45
39
Окружной
теплоперепад
hu
кДж/кг
Hизqu
90,75
40
Окружная работа
lu
кДж/кг
U1 (С1uC2u)
90,75
41
Погрешность
расчета
-
0
42
Окружной К.П.Д.
u
-
0,85
43
Показатель изоэнтропы
(адиабаты) для
перегретого пара
k
-
принимается
1,3
44
Скорость звука за
сопловой решеткой
а1
м/c
659
45
Скорость звука за
рабочей решеткой
а2
м/c
633
46
Числа Маха:
за сопловой решеткой
за рабочей решеткой
МС1
-
0,61
MW2
-
0,38
47
Подбор профилей лопаток:
сопловая решетка
рабочая решетка
[2]
С9012-А
[2]
Р2314-А
Рис. 1.7.5 Эскиз I ступени
Профили сопловой и рабочей лопаток 1 ступени
1.7.6 Расчет числа ступеней и габаритов турбины
Таблица 1.7.6
№ |
Наименование величины |
Обозначение |
Размерность |
Расчетная формула |
Численное значение |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Располагаемый теплоперепад в турбине |
Нат |
кДж/кг |
из пункта 1.2 |
909 |
|
2 |
Располагаемый теплоперепад в 1-й ступени |
Низ1 |
кДж/кг |
из пункта 1.4 |
106,2 |
|
3 |
Располагаемый теплоперепад в последней ступени |
Низz |
кДж/кг |
из пункта 1.3 |
107,4 |
|
4 |
Средний теплоперепад на ступень |
Низср |
кДж/кг |
107 |
||
5 |
Внутренний К.П.Д. турбоагрегата |
i |
- |
из пункта 1.2 |
0,78 |
|
6 |
Ориентировочное число ступеней |
- |
9 |
|||
7 |
Коэффициент возвращенного тепла |
R |
- |
1,06 |
||
8 |
Число ступеней в однокорпусном турбоагрегате и ТНД |
z |
- |
10 |
||
9 |
Средне расчетный теплоперепад на ступень |
Низср. p |
кДж/кг |
96,35 |
||
10 |
Разность теплоперепадов |
Низ |
кДж/кг |
НизсрНизср. p |
11,45 |
|
11 |
Расчетный теплоперепад на 1-ю ступень |
Низ1p |
кДж/кг |
Низ1Низ |
94,75 |
|
12 |
Расчетный теплоперепад на z ступень |
Низzp |
кДж/кг |
НизzНиз |
95,95 |
|
13 |
Средняя ширина ступени |
Вср |
м |
0,03+ (0,150,2) lлz |
0,0967 |
|
14 |
Длина проточной части турбины переднего хода однопроточной |
lтпх |
м |
2 Всрz |
1,92 |
|
15 |
Длина турбоагрегата |
l |
м |
3,5lтпх |
6,72 |
|
16 |
Длина корпуса турбины |
lк |
м |
2lтпх |
3,84 |
|
17 |
Расстояние между центрами опор |
lо |
м |
1,62lтпх |
3,11 |
|
18 |
Масса корпуса турбоагрегата |
Gm |
кг |
lD2cpz (8,050,26 lD2cpz) 103 |
58587 |
Эскиз проточной части
Распределение теплоперепадов по ступеням
1.7.7 Уточненный расчет 1 ступени
Таблица 1.7.7
№ |
Наименование величины |
Обозначение |
Размерность |
Формула или источник |
Численное значение |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Коэффициенты потерь в сопловой решетке: профильных потерь концевых потерь |
с спр ск |
ск спр [3] [3] |
0,06 0,02 0,04 |
||
2 |
Коэффициенты потерь в рабочей решетке профильных потерь концевых потерь |
л лпр лк |
лк лпр [3] [3] |
0,15 0,05 0,10 |
||
3 |
К.П.Д. сопловой решетки |
с |
1с |
0,94 |
||
4 |
К.П.Д. рабочей решетки |
л |
1л |
0,85 |
||
5 |
Коэффициент скорости сопловой решетки |
0,969 |
||||
6 |
Коэффициент скорости рабочей решетки |
0,92 |
||||
7 |
Располагаемый теплоперепад |
Низ1р |
кДж/кг |
из табл.1.5 |
106,2 |
|
8 |
Степень реактивности |
из табл.1.4 |
0,15 |
|||
9 |
Теплоперепад, срабатываемый в сопловом аппарате |
hc |
кДж/кг |
Низ1р (1) |
90,27 |
|
10 |
Теплоперепад, срабатываемый в рабочей решетке |
hЛ |
кДж/кг |
. Низ1р |
16 |
|
11 |
Параметры пара за сопловой решеткой в изоэнтропном процессе (в точке A1t) |
i1t |
кДж/кг |
i hc |
2904,03 |
|
S1t |
кДж/кг. град |
6,624 |
||||
P1t |
МПа |
по i-S диагр. |
1,68 |
|||
12 |
Потери энергии в сопловом аппарате |
qc |
кДж/кг |
(12) hc |
5,5 |
|
13 |
Параметры пара в действительном процессе (в точке А1) |
P1 |
МПа |
P1t |
1,679 |
|
i1 |
кДж/кг |
i1t qc |
2909,5 |
|||
1 |
м3/кг |
по i-S диагр. |
0,22 |
|||
t1 |
град. |
по i-S диагр. |
247 |
|||
S1 |
кДж/ кг. град |
по i-S диагр. |
6,63 |
|||
x1 |
- |
по i-S диагр. |
- |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
14 |
Окружная скорость |
Uср |
м/с |
из табл.1.4 |
218 |
|
15 |
Угол выхода потока из соплового аппарата |
1 |
град. |
из табл.1.4 |
10 |
|
16 |
Угол выхода потока в относительном движении |
2 |
град. |
из табл.1.4 |
14 |
|
17 |
Абсолютная скорость выхода из соплового аппарата Скорость звука Число Маха |
С1 а1 МС1 |
м/с м/с |
411,7 532,8 0,77 |
||
18 |
Окружная составляющая С1 |
С1U |
м/с |
С1 cos1 |
405,4 |
|
19 |
Осевая составляющая С1 |
С1Z |
м/с |
С1 sin1 |
71,5 |
|
20 |
Окружная составляющая W1 |
W1U |
м/с |
С1U Uср |
187,4 |
|
21 |
Относительная скорость на входе в рабочую решетку |
W1 |
м/с |
200 |
||
22 |
Угол натекания потока на рабочую решетку |
1 |
град. |
21 |
||
23 |
Степень впуска в сопловой решетке |
1 |
1,0 |
|||
24 |
Параметры пара в точке А2t |
кДж/кг |
2888,1 |
|||
кДж/ кг. град |
6,624 |
|||||
МПа |
по i-S диаграмме |
1,56 |
||||
25 |
Параметры пара в точке |
МПа |
1,56 |
|||
кДж/ кг. град |
S1 |
6,63 |
||||
кДж/кг |
по i-S диаграмме |
2890,8 |
||||
26 |
Потери энергии в рабочей решетке |
qл |
кДж/кг |
2,88 |
||
27 |
Параметры пара в точке А2 |
кДж/кг |
2893,68 |
|||
МПа |
1,56 |
|||||
кДж/ кг. град |
по i-S диаграмме |
6,635 |
||||
С |
по i-S диаграмме |
238,5 |
||||
2 |
м3/кг |
по i-S диаграмме |
0,14 |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
28 |
Относительная скорость на выходе из рабочей решетки Скорость звука Число Маха |
W2 а2 МW2 |
м/с м/с |
236 566,6 0,41 |
||
29 |
Окружная составляющая скорости W2 |
W2U |
м/с |
W2cos2 |
229 |
|
30 |
Осевая составляющая скорости W2 |
W2Z |
м/с |
W2sin2 |
57 |
|
31 |
Окружная составляющая скорости C2 |
C2U |
м/с |
W2U Uср |
12,3 |
|
32 |
Осевая составляющая скорости C2 |
С2Z |
м/с |
W2Z |
57 |
|
33 |
Абсолютная скорость выхода потока из рабочей решетки |
С2 |
м/с |
58,3 |
||
34 |
Угол выхода потока из рабочей решетки в абсолютном движении |
2 |
град. |
78 |
||
35 |
Степень впуска в рабочей решетке |
2 |
1,0 |
|||
36 |
Потери энергии с выходной скоростью потока |
q2 |
кДж/кг |
1,7 |
||
37 |
Окружные потери |
qu |
кДж/кг |
qc+qл+q2 |
9,53 |
|
38 |
Окружной теплоперепад |
hu |
кДж/кг |
Hиз1рqu |
90,12 |
|
39 |
Окружная работа |
lu |
кДж/кг |
U (C1uC2u) 10-3 |
87,8 |
|
40 |
Погрешность расчета |
0,02 |
||||
41 |
Окружной К.П.Д. |
u |
0,9 |
|||
42 |
Скорость потока теоретическая |
Cф |
м/с |
446,3 |
||
43 |
Скоростная характеристика |
0,48 |
||||
44 |
Коэффициент потерь на трение диска и бандажа |
тр |
0,015 |
|||
45 |
Потери энергии на трение диска и бандажа |
q тр |
кДж/кг |
тр Hиз1р |
1,49 |
|
46 |
Коэффициент вентиляционных потерь |
в |
0 |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
47 |
Потери энергии на вентиляцию |
qв |
кДж/кг |
вHиз1р |
0 |
|
48 |
Диаметр концевого уплотнения |
мм |
принимаем |
0,35 |
||
49 |
Зазор в концевом лабиринтовом уплотнении |
мм |
принимаем |
0,0002 |
||
50 |
Диаметр радиального уплотнения |
мм |
0,985 |
|||
51 |
Радиальный зазор в уплотнении |
мм |
принимаем |
0,0011 |
||
52 |
Утечка пара через концевые уплотнения |
Gуд |
кг/c |
0,068 |
||
53 |
Утечка пара через радиальные уплотнения проточной части |
Gr |
кг/c |
0,29 |
||
54 |
Потери энергии от утечек |
qут |
кДж/кг |
1,6 |
||
55 |
Неучтенные потери |
qнеучт. |
кДж/кг |
принимаем |
0 |
|
56 |
Потери энергии от влажности пара |
qх |
кДж/кг |
2 (1x1) (U/Cф) Низ1р |
0 |
|
57 |
Собственно внутренние потери |
qi |
кДж/кг |
qтр+qв+qут+qнеучт. +qх |
3,1 |
|
58 |
Внутренний теплоперепад |
hi |
кДж/кг |
huqi |
87,02 |
|
59 |
Внутренний К.П.Д. |
i |
0,87 |
|||
60 |
Внутренняя мощность |
Ni |
МВт |
1,6 |
Рабочий процесс в 1 ступени по диаграмме "i-S” (с указанием всех потерь и перепадов)
Параметры в точках:
i |
S |
P |
||
A1t |
2904,03 |
6,624 |
1,68 |
|
A2t |
2888,1 |
6,624 |
1,56 |
|
A1 |
2909,5 |
6,63 |
1,68 |
|
A2 |
2893,68 |
6,635 |
1,56 |
|
A*o |
2994,3 |
6,624 |
2,471 |
1.7.8 Уточненный расчет последней ступени
Таблица 1.7.8
№ |
Наименование величины |
Обозначение |
Размерность |
Формула или источник |
Численное значение |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Геометрические размеры ступени |
Dcpz lлz lc |
м м м |
из пункта 1.3 из пункта 1.3 0,9 lлz |
1,314 0,438 0,3942 |
|
2 |
Изоэнтропийный теплоперепад в ступени |
Hизzp |
кДж/кг |
табл.5. |
114,35 |
|
3 |
Срабатываемый теплоперепад в ступени |
Наz |
кДж/кг |
103,1 |
||
4 |
Степень реактивности на среднем диаметре |
из пункта 1.3 |
0,5 |
|||
5 |
Теплоперепад, срабатываемый в рабочей решетке |
hл |
кДж/кг |
Hаz |
51,55 |
|
6 |
Теплоперепад, срабатываемый в сопловом аппарате |
hc |
кДж/кг |
Hаz (1) |
51,55 |
|
7 |
Теплоперепад заторможенного потока в сопловом аппарате |
кДж/кг |
62,8 |
|||
8 |
Угол выхода потока из соплового аппарата |
1 |
град. |
табл.3. |
26 |
|
9 |
Профиль сопловой лопатки |
[2] |
C9027-A |
|||
10 |
Коэффициенты потерь профильных концевых в сопловой решетке |
cпр cконц c |
[2] [2] cпр+cконц |
0,019 0,029 0,048 |
||
11 |
К.П.Д. сопловой решетки |
c |
1 c |
0,952 |
||
12 |
Осредненный коэффициент скорости сопловой решетки |
0,976 |
||||
13 |
Скорость выхода потока из сопловой решетки |
C1 |
м/с |
346 |
||
14 |
Окружная скорость |
U |
м/с |
табл.1.3 |
300 |
|
15 |
Составляющие скорости окружная осевая |
C1u C1z |
м/с м/с |
C1cos1 C1sin1 |
311 151,6 |
|
16 |
Окружная составляющая скорости W1 |
W1u |
м/с |
C1uU |
11 |
|
17 |
Осевая составляющая скорости W1 |
W1z |
м/с |
C1z |
151,6 |
|
18 |
Скорость и угол натекания потока на рабочую решетку |
W1 1 |
м/с град. |
152 85,8 |
||
19 |
Угол выхода потока из рабочей решетки |
2 |
град. |
табл.1.3 |
26 |
|
20 |
Профиль рабочей лопатки |
[2] |
P9027-A |
|||
21 |
Коэффициенты потерь концевых профильных в рабочей решетке |
л кон л пр л |
[2] [2] л конц+л пр |
0,029 0,019 0,048 |
||
22 |
К.П.Д. рабочей решетки |
л |
1л |
0,952 |
||
23 |
Осредненный коэффициент скорости рабочей решетки |
0,976 |
||||
24 |
Потери в рабочей решетке |
q л |
кДж/кг |
3,0 |
||
25 |
Параметры пара за последней ступенью (точка А2z) |
P2z i2z S2z |
МПа кДж/кг кДж/кгК |
табл.1.3 табл.1.3 табл.1.3 |
0,009 2304,489 7,315 |
|
26 |
Параметры пара за последней ступенью в теоретическом процессе (точка ) |
МПа кДж/кг кДж/кгК |
P2z i2z-qл по i-S диагр. |
0,009 2301,489 7,306 |
||
27 |
Параметры пара за сопловым аппаратом в реальном процессе (точка А1) |
i1 S1 Р1 1 x1 |
кДж/кг кДж/кгК МПа м3/кг |
по i-S диагр. по i-S диагр. по i-S диагр. |
2353,039 7,306 0,0136 9,8 0,898 |
|
28 |
Энтальпия в точке A*1 |
кДж/кг |
2364,55 |
|||
29 |
Потери в сопловой решетке |
qc |
кДж/кг |
(12 hc |
2,98 |
|
30 |
Параметры пара за сопловым аппаратом в изоэнтропийном процессе (точка А1t) |
i1t P1t S1t |
кДж/кг МПа кДж/кгК |
i1-qc P1 по i-S диагр. |
2350 0,0136 7,3 |
|
31 |
Параметры пара перед сопловым аппаратом (точка А0) |
i0 S0 Р0 0 x0 |
кДж/кг кДж/кгК МПа м3/кг |
i1t+hc S1t по i-S диагр. по i-S диагр. по i-S диагр. |
2401,5 7,3 0,02 7,0 0,912 |
|
33 |
Длина сопловой лопатки |
lС |
м |
0,3 |
||
34 |
Скорость звука за сопловым аппаратом |
a1 |
м/с |
416,2 |
||
35 |
Число Маха |
MC1 |
0,8 |
|||
36 |
Скорость выхода потока из рабочей решетки |
W2 |
м/с |
346,7 |
||
37 |
Составляющие скорости W2 осевая окружная |
W2z W2u |
м/с м/с |
W2 sin2 W2cos2 |
152 311,6 |
|
38 |
Окружная составляющая скорости С2 |
C2u |
м/с |
W2uU |
11,6 |
|
39 |
Осевая составляющая скорости С2 |
C2z |
м/с |
W2z |
152 |
|
40 |
Скорость выхода потока из ступени |
C2 |
м/с |
152,4 |
||
41 |
Угол выхода потока из ступени |
2 |
град. |
85,6 |
||
42 |
Потери с выходной скоростью |
q2 |
кДж/кг |
11,6 |
||
43 |
Окружные потери |
qu |
кДж/кг |
qл+qс+q2 |
17,59 |
|
44 |
Окружной теплоперепад |
hu |
кДж/кг |
Hизzpqu |
96,76 |
|
45 |
Окружная работа |
lu |
кДж/кг |
U (C1uC2u) 10-3 |
96,7 |
|
46 |
Погрешность расчета |
% |
0,006 |
|||
47 |
Окружной К.П.Д. |
u |
0,846 |
|||
48 |
Скорость физическая |
Cф |
м/с |
478 |
||
49 |
Скоростная характеристика |
0,62 |
||||
50 |
Потери на трение |
qтр |
кДж/кг |
0,18 |
||
51 |
Потери от утечек |
qут |
кДж/кг |
Hизzрут |
0,457 |
Треугольники последней ступени по результатам уточненного расчета
Параметры:
a1 |
26 |
a2 |
85,6 |
U |
300 |
|
b1 |
85,8 |
b2 |
26 |
|||
С1 |
311 |
С2 |
11,6 |
|||
W1 |
11 |
W2 |
311,6 |
Профили сопловой и рабочей лопаток последней ступени на среднем диаметре
Рабочий процесс в последней ступени в диаграмме "i-S”
Параметры в точках:
i |
S |
P |
||
A2t |
2298,45 |
7,3 |
9 |
|
А1t |
2350 |
7,3 |
13,6 |
|
A0 |
2401,5 |
7,3 |
20 |
|
A*0 |
2412,8 |
7,3 |
21 |
|
A1 |
2353,039 |
7,306 |
13,6 |
|
A2 |
2304,49 |
7,315 |
9 |
|
A'2t |
2301,489 |
7,306 |
9 |
|
A*1 |
2364,591 |
7,306 |
6,7 |
1.7.9 Расчет закрутки лопаточного аппарата последней ступени по методу
r. Cu=const
Таблица 1.7.9
№ |
Наименование величины |
Обозн. |
Размерн. |
Формула или источник |
Численное значение |
|||||
rк |
r1 |
rср |
r2 |
rв |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
1 |
Расчетный радиус |
r |
м |
- |
0,43 |
0,54 |
0,65 |
0,76 |
0,87 |
|
2 |
Показатель степени |
n |
2 |
0,9525 |
||||||
3 |
Окружная составляющая С1 |
C1u |
м/с |
654 |
369 |
311 |
268 |
236 |
||
4 |
Осевая составляющая |
C1z |
м/с |
const |
151,6 |
|||||
5 |
Абсолютная скорость выхода из соплового аппарата |
C1 |
м/с |
672 |
399 |
345 |
308 |
280 |
||
6 |
Угол выхода потока из соплового аппарата |
1 |
град. |
26 |
||||||
7 |
Окружная скорость |
U1 |
м/с |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
||
8 |
Окружная составляющая W1 |
W1u |
м/с |
C1uU |
454 |
146 |
11 |
-82,5 |
-163 |
|
9 |
Относительная скорость на входе в рабочую решетку |
W1 |
м/с |
479 |
211 |
151 |
127 |
222 |
||
10 |
Угол входа в рабочую решетку |
1 |
град. |
18,4 |
45,8 |
85,8 |
118 |
137 |
||
11 |
Окружная составляющая С2 |
C2u |
м/с |
17,0 |
13,8 |
11,6 |
10,0 |
8,8 |
||
12 |
Осевая составляющая С2 |
C2z |
м/с |
const |
152 |
|||||
13 |
Абсолютная скорость и угол выхода потока из рабочей решетки |
C2 |
м/с |
152,4 |
||||||
2 |
град |
2cp |
85,6 |
|||||||
14 |
Окружная скорость |
U2 |
м/с |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
||
15 |
Окружная составляющая W2 |
W2u |
м/с |
C2u+U2 |
217 |
263 |
311 |
360 |
408 |
|
16 |
Относительная скорость выхода из рабочей решетки |
W2 |
м/с |
264 |
304 |
346 |
390 |
436 |
||
17 |
Угол выхода потока из рабочей решетки |
2 |
град. |
35,0 |
29,9 |
26,0 |
22,8 |
20,3 |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
18 |
Степень реактивности |
0,01 |
0,3 |
0,5 |
0,65 |
0,73 |
||||
19 |
Давление за сопловым аппаратом |
Р1 |
МПа |
0,003 |
0,011 |
0,013 |
0,014 |
0,015 |
||
20 |
Окружная работа |
lu |
кДж/кг |
134 |
95,9 |
96,7 |
97,4 |
98,1 |
Эскиз последней ступени
1.7.10. Расчёт на прочность сопловой и рабочей лопаток последней ступени
Таблица 1.7.10.
№ |
Наименование величины |
Обозн |
Размерность |
Расчётная формула |
Числен. значение |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Профиль сопловых лопаток |
[2], или п.1.7 [4] |
C9027-A |
|||
2 |
Относительный шаг установки сопловых лопаток |
[2] |
0,75 |
|||
3 |
Хорда профиля сопловой лопатки |
м |
[2] |
0,045 |
||
4 |
Шаг установки профилей сопловых лопаток |
t1 |
м |
0,03375 |
||
5 |
Момент сопротивления сечения лопаток относительно кромок |
м3 |
[2] |
|||
6 |
Площадь сечения профиля сопловой лопатки |
Fc |
м2 |
[2] |
||
7 |
Число сопловых лопаток |
zc |
шт. |
123 |
||
8 |
Степень впуска |
1 |
п.1.7 [4] |
1 |
||
9 |
Длина сопловой лопатки |
lcz |
м |
п.1.7 [4] |
0,3 |
|
10 |
Окружная составляющая силы воздействия потока на сопловую лопатку |
Н |
-48,58 |
|||
11 |
Реактивная составляющая силы воздействия потока |
P'z |
Н |
-23,68 |
||
12 |
Сила гидростатического воздействия рабочего тела |
P''z |
Н |
Р0 - Р1) t1. lcz |
64,7 |
|
13 |
Осевая составляющая силы воздействия потока |
Н |
P'z+ P''z |
41,02 |
||
14 |
Сила воздействия потока на сопловую лопатку |
Pc |
Н |
49 |
||
15 |
Изгибающий момент |
Mu |
Нм |
7,35 |
||
16 |
Материал сопловой лопатки |
из пункта 1 |
2X13 |
|||
17 |
Допускаемое напряжение на изгиб |
[] u |
МПа |
из пункта 1 |
250 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
18 |
Напряжение изгиба в сопловой лопатке |
u |
МПа |
37,69 |
||
19 |
Коэффициент запаса прочности |
ku |
[] u/u |
6,63 |
||
20 |
Касательные напряжения сопловой лопатки |
cp |
МПа |
Рс /Fc |
0,25 |
|
21 |
Допускаемые напряжения на срез |
[] cp |
МПа |
75 |
||
22 |
Коэффициент запаса прочности |
kcp |
[] cp /cp |
300 |
||
23 |
Профиль рабочей лопатки последней ступени на среднем диаметре |
[2] |
P-9027A |
|||
24 |
Относительный шаг установки профилей рабочих лопаток на среднем диаметре |
[2] |
0,75 |
|||
25 |
Хорда профиля рабочей лопатки на среднем диаметре |
м |
[2] |
0,045 |
||
26 |
Шаг установки профилей рабочей лопатки на среднем диаметре |
м |
0,03375 |
|||
27 |
Число рабочих лопаток |
zл |
шт. |
123 |
||
28 |
Профиль рабочей лопатки в корневом сечении |
[2] |
P-3525A |
|||
29 |
Хорда профиля |
м |
[2] |
0,02541 |
||
30 |
Момент сопротивления сечения профиля |
Wkpxx |
м3 |
[2] |
||
31 |
Площадь сечения профиля |
Fk |
м2 |
[2] |
||
32 |
Расчётная хорды профиля в корневом сечении |
м |
0,045 |
|||
33 |
Расчётная площадь сечения профиля у корня |
Fkp |
м2 |
0,000508 |
||
34 |
Расчётный момент сопр-ия сечения профиля |
Wkpxxp |
м3 |
0,0000009 |
||
23 |
Профиль рабочей лопатки последней ступени на среднем диаметре |
[2] |
P-9027A |
|||
25 |
Хорда профиля рабочей лопатки на среднем диаметре |
м |
[2] |
0,045 |
||
26 |
Шаг установки профилей рабочей лопатки на среднем диаметре |
м |
0,03375 |
|||
27 |
Число рабочих лопаток |
zл |
шт. |
123 |
||
28 |
Профиль рабочей лопатки в корневом сечении |
[2] |
P-3525A |
|||
29 |
Хорда профиля |
м |
[2] |
0,02541 |
||
30 |
Момент сопротивления сечения профиля |
Wkpxx |
м3 |
[2] |
||
31 |
Площадь сечения проф. |
Fk |
м2 |
[2] |
||
32 |
Расчётная хорды профиля в корневом сечении |
м |
0,045 |
|||
33 |
Расчётная площадь сечения профиля у корня |
Fkp |
м2 |
0,000508 |
||
34 |
Расчётный момент сопротивления сечения профиля |
Wkpxxp |
м3 |
0,00000093 |
||
35 |
Длина рабочей лопатки |
lлz |
м |
0,438 |
||
36 |
Окружная составляющая силы воздействия потока на рабочую лопатку на среднем диаметре |
Pu |
Н |
46,77 |
||
37 |
Реактивная составляющая силы воздействия потока |
P'z |
Н |
-0,06 |
||
38 |
Сила гидравлического воздействия раб. тела |
Н |
67,9 |
|||
39 |
Осевая составляющая силы воздействия потока |
Pz |
Н |
67,84 |
||
40 |
Сила воздействия потока на рабочую лопатку |
P |
Н |
82,49 |
||
41 |
Изгибающий момент |
Mu |
Нм |
18,06 |
||
42 |
Напряжения изгиба в корневом сечении |
u |
МПа |
19,42 |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
43 |
Материал рабочей лопатки |
ВТЗ-1 |
||||
44 |
Допускаемые напряжения |
[] |
МПа |
из п.1, принимаем |
950 |
|
45 |
Плотность материала рабочей лопатки |
л |
кг/м3 |
из п.1, принимаем |
4500 |
|
46 |
Число оборотов ротора турбины |
nТ |
об/мин |
4360 |
||
47 |
Угловая скорость вращения |
1/с |
456,5 |
|||
48 |
Радиус центра тяжести рабочей лопатки |
rц. т. |
м |
0,584 |
||
49 |
Коэффициент разгрузки |
р |
0,69 |
|||
50 |
Центробежная сила от массы профильной части рабочей лопатки |
Сл |
Н |
87428,2 |
||
51 |
Диаметр связующей проволоки |
d |
м |
принимаем |
0,005 |
|
52 |
Диаметр расположения связующей проволоки |
Dсп |
м |
принимаем |
1,489 |
|
53 |
Плотность материала связующей проволоки |
сп |
кг/м3 |
принимаем |
4550 |
|
54 |
Масса связующей проволоки, приходящаяся на одну лопатку |
mсп |
кг |
0,00679 |
||
55 |
Центробежная сила от массы связующей проволоки |
Ссп |
Н |
1053,4 |
||
56 |
Напряжение растяжения в корневом сечении рабочей лопатки |
р |
МПа |
174 |
||
57 |
Суммарное напряжение в кромках лопатки |
|
МПа |
193,42 |
||
58 |
Коэффициент запаса прочности |
кпр |
4,9 |
Расчетный и выбранный профиля сопловой лопатки.
Расчетный и выбранный профиля рабочей лопатки.
Напряжения в корневом сечении.
1.7.11. Расчёт хвостового крепления рабочей лопатки последней ступени
Таблица 1.7.11.
№ |
Наименование величины |
Обозн |
Размерность |
Расчётная формула или источник |
Численное значение |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Определение размеров хвостового крепления через относительные размеры (пропорциональности) |
b4 b5 l4 l5 |
(0,30 ч 0,35) · bлкр (0,70 ч 0,75) · bлкр (0,30 ч 0,35) · bлкр (1,30 ч 1,35) · b4 (0,40 ч 0,45) · b5 |
0,01485 0,03285 0,01485 0,01975 0,0141 |
||
2 |
Объём части 1 хвостовика |
V1 |
м3 |
Из рисунка 2.5 |
0,000019 |
|
3 |
Масса части 1 хвостовика |
кг |
0,085 |
|||
4 |
Радиус центра тяжести части 1 хвостовика |
м |
Из рисунка 2.5 |
0,4305 |
||
5 |
Объём части 2 хвостовика |
V2 |
м3 |
Из рисунка 2.5 |
0,00000632 |
|
6 |
Масса части 2 хвостовика |
кг |
0,0284 |
|||
7 |
Радиус центра тяжести части 2 хвостовика |
м |
Из рисунка 2.5 |
0,421987 |
||
8 |
Объём части 3 хвостовика |
V3 |
м3 |
Из рисунка 2.5 |
0,00000991 |
|
9 |
Масса части 3 хвостовика |
кг |
0,0446 |
|||
10 |
Радиус центра тяжести части 3 хвостовика |
м |
Из рисунка 2.5 |
0,41916 |
||
11 |
Центробежные силы: от массы части 1 хвостовика от массы части 2 хвостовика от массы части 3 хвостовика |
Н Н Н |
7625,59 2497,46 3895,79 |
|||
12 |
Площади поперечных сечений сечение 1-1 сечение 1-2 сечение 1-3 |
F11 F12 F13 |
м2 м2 м2 |
Из рисунка 2.5 |
0,000317 0,000192 0,000301 |
|
13 |
Напряжения: растяжения в сечении 1-1 смятия в сечении 1-2 среза в сечении 1-3 |
1p см12 ср |
МПа МПа МПа |
311 266,9 170,2 |
||
14 |
Коэффициенты запаса прочности: в сечении 1-1 в сечении 1-2 в сечении 1-3 |
2,8 3,7 2,9 |
1.7.12 Тепловой и габаритный расчет конденсатора
Исходные данные:
Давление за ПГ, Pпе=3,0 мПа, температура пара за ПГ, tпе=300оС. Паропроизводительность ППУ, D=49,43 кг/с, давление в конденсаторе, Pк=0,009 мПа, отбор пара =0,05, сухость пара X=0,87.
Табл.1.7.12
№ п/п |
Наименование величины |
Обозна-чение |
Размер- ность |
Расчетная формула, источник |
Численные значения |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Давление в конденсаторе |
Pк |
МПа |
Принимается согласно [20] |
0,009 |
|
2 |
Количество пара, пос-тупающего из турбо-агрегата (запас 150% и расход на два винта) |
Gп |
кг/с |
Принимаем Gп=Dобщ*1,5/2 |
37,0725 |
|
3 |
Энтальпия пара, поступающего в конденсатор |
iп |
кДж/кг |
iп=f (Pk; X) i-s диаграмма |
2261,9 |
|
4 |
Температура насы- щения, поступаю- щего пара |
ts |
oC |
ts=f (Pk) |
38,54 |
|
5 |
Переохлаждение конденсатора |
tk |
oC |
Принимается согласно [21] |
0,6 |
|
6 |
Температура удаляемого конденсата |
tk |
oC |
tk=ts-tk |
37,94 |
|
7 |
Энтальпия конденсата |
ik |
кДж/кг |
ik=f (tk; Pk) i-s диаграмма |
167,29 |
|
8 |
Кол-во тепла, передаваемое охлаждающей воде |
Q1 |
кДж/с |
Q= (iп-ik) * Gп |
77652,43 |
|
9 |
Температура забортной охлажд-ающей воды |
t1 |
oC |
Принимается согласно [20] |
17 |
|
10 |
Разность температур |
t |
oC |
Принимается согласно [22] |
12 |
|
11 |
Конечная температура охлаждающей воды |
t2 |
oC |
t2=ts-t |
26,54 |
|
12 |
Теплоемкостьохлаждающей воды |
C |
кДж/ (кг*оС) |
ПринимаетсяC=f (tз. в. ср.) |
3834 |
|
13 |
Плотность охла-ждающей забортной воды |
кг/м3 |
=f (tз. в. ср.) |
1020 |
||
14 |
Объемный расход охлаждающей забортной воды |
W |
м3/с |
2,08 |
||
15 |
Массовый расход охлаждающей забортной воды |
G |
кг/с |
Gw=W* |
2123,02 |
|
16 |
Кратность охлаждения |
M |
Проверка условияm= (Gw/Gn) >=50m= (Gw/Gn) =<120 |
57,27 |
||
17 |
Скорость охлаждающей забортной воды |
м/с |
Принимается [22] |
2,6 |
||
18 |
Материал трубок |
ПринимаетсямельхиорМН-90-10 |
||||
19 |
Наружный диаметр трубок |
dнар. |
м |
Принимается [20] |
0,019 |
|
20 |
Внутренний диаметр |
dвн |
м |
dвн=d-2*ст |
0,0165 |
|
21 |
Коэффициент теплоотдачи |
ko |
ko=f () |
3950 |
||
22 |
Коэффициент, учитывающий t забортной воды |
t |
t=f (t1) |
0,92 |
||
23 |
Удельная паровая на-грузка поверхности охлаждения конденсатора |
qп. пр. |
кг/м2*час |
Принимается [23] |
38 |
|
24 |
Коэффициент, учитывающий удельную паровую нагрузку |
q |
q=f (qп. пр.) |
0,945 |
||
25 |
Коэффициент загрязнения и учиты-вающий материал |
з,м |
Принимается [20] |
0,9 |
||
26 |
Средняя логарифмическая разность темп-р |
t |
оС |
16,33 |
||
27 |
Коэффициент теплопередачи |
k |
k=д*м*t*q* ko |
2627,11 |
||
28 |
Поверхность охлаждения конденсатора |
F |
м2 |
F=Q/ (k*t) |
1810,51 |
|
29 |
Число ходов охла-ждающей забортной воды |
z |
Принимаем |
2 |
||
30 |
Число труб в од-ном ходе охлажда-ющей заб. воды |
n |
3739 |
|||
31 |
Активная длина труб между трубными досками |
l |
м |
3,41 |
||
32 |
Предельный шаг труб при развальцовке в трубных досках |
Sпред |
м |
Sпред=1,3 dнар |
0,025 |
|
33 |
Шаг труб при раз-вальцовке в труб-ных досках |
S |
м |
S>= Sпред |
0,025 |
|
34 |
Коэффициент заполнения труб-ной доски |
тр |
Принимается [2] |
0,75 |
||
35 |
Эквивалентный диаметр конденсатора |
D |
м |
2,59 |
||
36 |
Проверка по допускаемому отношению |
1,3=< l/D =<2,3 |
1,32 |
|||
37 |
Удельная паровая наг-рузка поверхности ох-лаждения уточнённая |
qп. ут. |
кг/м2*час |
qп. ут. = (Gп/F) *3600 |
73,71 |
|
38 |
Толщина трубной доски |
a |
м |
Принимается [22] |
0,03 |
|
39 |
Осевой размер водяной камеры |
b |
м |
b=l/5,2 |
0,655 |
|
40 |
Полная длина конденсатора |
lo |
м |
lo=l+2*a+2*b |
4,77 |
|
41 |
Скорость циркуля-ции забортной во-ды в патрубках |
Cц. в. |
м/с |
Принимается [22] |
5 |
|
42 |
Диаметр патрубка по-двода и отвода циркуляционной забортной воды. |
dц. в. |
м |
0,727 |
||
43 |
Скорость конденсата в патрубке отвода конденсата |
Cконд |
м/с |
Принимается [22] |
0,6 |
|
44 |
Удельный объём конденсата |
конд |
м3/кг |
конд=f (tk) |
0,001 |
|
45 |
Диаметр патрубка отвода конденсата |
dконд |
м |
0,281 |
||
46 |
Размер патрубка впуска отработав-шего пара |
B |
м |
B=l/1,25 |
2,726 |
|
47 |
Количество воз-духа, отсасываемо-го из конденсатора |
Gв |
кг/с |
Gв=4,4+0,72* Gп |
31,092 |
|
48 |
Поверхность воздухоохладителя |
Fв. о. |
м2 |
Fв. о. =0,1*F |
181,051 |
|
49 |
Удельный объём сухого насыщенного пара при давлении в конденсаторе |
п |
м3/кг |
Принимается по i-s диаграмме [24]п=f (Pk; X=1) |
16,53 |
|
50 |
Средняя скорость пара в патрубке |
п |
м/с |
129,05 |
||
51 |
Паровое сопротивление конденсатора |
Pk |
Па |
1580,72 |
||
52 |
Абсолютное давление в месте отсоса |
Pk* |
МПа |
Pk*=Pk-Pk/106 |
0,006 |
|
53 |
Температура паровоздушной смеси |
tп. в. |
оС |
tп. в. =t1+3 |
20 |
|
54 |
Абсолютное парци-альное давление пара в месте отсоса |
Pпво |
МПа |
Pпво=f (tнв) |
0,00206 |
|
55 |
Абсолютное парци-альное давление воздуха в месте отсоса |
Pвво |
МПа |
Pвво=Pк-Pвоп |
0,00554 |
|
56 |
Количество воздуш-ной (паровой) смеси, отсасываемой из конденсатора |
Gсм |
м3/с |
38,32 |
||
57 |
Объём паровоздушной смеси, отсасываемой из конденсатора |
Vсм |
м3/кг |
473,59 |
||
58 |
Скорость паровоз-душной смеси в патрубке |
Ссм |
м/с |
Принимается [22] |
15 |
|
59 |
Диаметр патрубка отсоса паровоз-душной смеси |
dсм |
м |
0,106 |
2. Специальная часть
2.1 Назначение и область применения
2.1.1 Муфта служит:
Для передачи крутящего момента от реверс-редукторной установки к валопроводу;
Для компенсации осевых, радиальных и угловых перемещений соединяемых валов;
Для снижения уровней вибрации и шума, передаваемых от реверс-редукторной передачи к валопроводу.
2.2 Описание и обоснование выбранной конструкции
Виброизолирующая часть муфты состоит из четырёх пакетов пластин (поз.1). Внутренние пакеты соединены между собой через промежуточную втулку (поз.2) с помощью колец внутренних (поз.3), втулок (поз.4) и болтовых соединений (поз.13). Наружные пакеты соединены с внутренними пакетами через обода (поз.9,10) с помощью колец наружных (поз.5), втулок (поз.6) и болтовых соединений (поз.12,14). Наружные пакеты соединены с фланцами (поз.7,8) с помощью колец внутренних (поз.3), втулок (поз.4) и болтовых соединений (поз.13).
Пакеты пластин (поз.1) применённые в качестве гибких элементов муфты, представляют собой кольцевую многослойную диафрагму, состоящую из шести тонких пластин из титанового сплава толщиной 2 мм с прослойками между ними листовой перфорированной резины толщиной 1 мм.
Количество металлических слоёв в пакетах пластин выбрано из условия обеспечения муфтой передачи крутящего момента от реверс-редукторной установки к валопроводу с компенсацией возможных эксплуатационных осевых и радиальных перемещений, а также получения жесткостных характеристик муфты, удовлетворяющих требованиям технического задания.
Введение резиновых прослоек между пластинами пакетов обеспечивает виброизолирующие свойства муфты, в результате чего происходит сглаживание резонансных явлений подвижных частей муфты, а также предотвращение передачи вибрации.
Перфорация резиновых прослоек обеспечивает уменьшение величины приведённого модуля сдвига резины и, как следствие, уменьшение жесткостных характеристик муфты.
Фланец (поз.7) предназначен для соединения муфты с валопроводом, фланец (поз.8) соединяет муфту с фланцем редуктора.
2.3 Расчёт муфты
2.3.1 Расчет жесткостных характеристик муфты
Количество металлических пластин в пакете:
где: = 299 кН·м (299·106 кгс·мм) - пусковой момент;
= 700 мм - внутренний диаметр пакета пластин;
= 50 МПа (500 кгс/см2) - допускаемое касательное напряжение в металлической пластине на срез (материал ПТ-3В);
= 2 мм - толщина металлической пластины.
Принимаем n = 6 пластин, тогда 32,5 МПа (325 кгс/см2).
Жесткостные и прочностные характеристики муфты определялись по программе расчета напряженно-деформированного состояния муфты, состоящей из четырех кольцевых многослойных пластин. Результаты расчетов подтверждены испытаниями опытных образцов муфт-аналогов.
Жесткостные характеристики:
радиальная жесткость муфты Ср = 540 Н/мм (кгс/см);
осевая жесткость муфты Сос = 505 Н/мм (кгс/см);
изгибная жесткость пакета Нмм/рад (375 кНм/рад)
изгибная жесткость муфты Сизг = 94 кНм/рад
Напряжения, определенные на внутренней кромке металлических пластин при максимальных осевой деформации муфты DX = 12 мм и радиальной деформации муфты
DY = 12 мм равны:
радиальные (R1) =-1103МПа (-1125 кгс/см2);
окружном направлении (R1) = - 35,2 МПа (-360 кгс/см2);
касательные = - 5,1 МПа (-54 кгс/см2).
приведенные напряжения по критерию Мизеса vonm (R1) = 106,6 МПа (1089 кгс/см2).
Полученные напряжения не превышают допустимые напряжения.
2.3.2 Расчет собственных частот колебаний втулки промежуточной
Собственная частота колебаний в осевом направлении:
Гц
энергетическая установка ледокол муфта
где: Н/мм (кгс/см) - жесткость подвеса втулки промежуточной в осевом направлении (равна осевой жесткости одного пакета, т.е. четырем жесткостям муфты);
m = 345 кг - масса втулки промежуточной с двумя сопрягаемыми пакетами.
Собственная частота колебаний в радиальном направлении:
где: Н/мм (кгс/см) - жесткость подвеса втулки промежуточной в радиальном направлении;
Нмм/рад (3,75106 кгссм/рад) - изгибная жесткость пакета;
= 87 мм - расстояние между серединами по толщине пакетов.
Гц
2.3.3 Оценка допустимости резонансных колебаний втулки промежуточной
Коэффициент динамического усиления должен удовлетворять условию:
где: - коэффициент для диапазона частот 5…35 Гц;
Гц - собственная частота колебаний втулки промежуточной, полученная расчетным путем (см. п.2.3.2.).
Коэффициент динамического усиления прототипа
где: - коэффициент потерь виброизолирующей части муфты полученный на предварительных испытаниях.
Условие выполняется, т.е. втулка промежуточная не создает резонансных колебаний в диапазоне частот 5…35 Гц.
2.3.4 Расчет прочности пакета при воздействии ударной нагрузки
Напряжение в пакете от ударной деформации втулки промежуточной в осевом направлении:
Величина максимально возможного перемещения втулки промежуточной (поз.2) ограничена зазором между кольцами внутренними (поз.3) и составляет 20 мм, при этом деформация на одном пакете составит 5 мм. Напряжения, полученные на внутренней кромке металлических пластин при максимально возможном перемещении муфты в осевом направлении DX=20мм и в радиальном направлении DY=0 при расчете напряженно-деформированного состояния муфты, составляют:
радиальные (R1) = - 88,4 МПа ( - 904 кгс/см2);
в окружном направлении (R1) = - 28,4 МПа (-289 кгс/см2);
касательные = - 1,38 МПа (-14 кгс/см2).
приведенные напряжения по критерию Мизеса vonm (R1) =88,2 МПа (908 кгс/см2).
Полученные напряжения не превышают допустимые напряжения.
Перемещение втулки промежуточной в радиальном направлении от воздействия ударной нагрузки:
см
где: кг - масса втулки промежуточной с двумя сопрягаемыми пакетами;
Н/мм (кгс/см) - жесткость подвеса втулки промежуточной в радиальном направлении;
- амплитуда импульса перегрузок, где
- базовое ускорение, определенное по графику в зависимости от массы и собственной частоты Гц;
- коэффициент, учитывающий особенности крепления изделия и размещения внутри помещения (для размещения в средней части второго дна);
- коэффициент, зависящий от соотношения между фактическим, требуемым и предельно допустимым свободным ходом (при фактическом ходе больше требуемого).
Угол поворота пакета:
рад
где: мм - расстояние между пакетами.
Напряжение в пакете от ударной деформации втулки промежуточной в радиальном направлении:
где: мм - деформация пакета в осевом направлении при ударной деформации втулки промежуточной в радиальном направлении;
мм - внутренний радиус пакета;
мм - наружный радиус пакета.
Поскольку деформация пакета в осевом направлении при радиальном ударе 7,92 мм больше максимальной величины осевой деформации пакета 5 мм, то напряжения, полученные на внутренней кромке металлических пластин, должны быть равны напряжениям при перемещении муфты в осевом направлении DX = 20 мм (деформация одного пакета - 5 мм) и в радиальном направлении DY = 0. При расчете напряженно-деформированного состояния муфты эти напряжения составляют:
радиальные (R1) = - 88,4 МПа (-904 кгс/см2);
в окружном направлении (R1) = - 28,3 МПа (-289 кгс/см2);
касательные = - 1,3 МПа (-14 кгс/см2).
приведенные напряжения по критерию Мизеса vonm (R1) = 88,2 МПа (908 кгс/см2).
Полученные напряжения не превышают допустимые напряжения.
2.3.5 Определение ресурса муфты
Фактический ресурс муфты:
где: час - базовый ресурс муфты;
- повреждение конструкции;
- частичное повреждение от действия симметричного нагружения с эквивалентной амплитудой;
- заданное число циклов воздействия с амплитудой Аi;
- число циклов, соответствующее излому кривой усталости;
МПа (1750 кгс/см2) - условный предел выносливости на изгиб;
при
0 при
- эквивалентная амплитуда;
- коэффициент Пуассона материала пластины (сплав ПТ-3В);
- амплитуда радиальных напряжений симметричного цикла;
- амплитуда касательных напряжений симметричного цикла;
105 МПа (1050 кгс/см2) - условный предел выносливости на кручение;
- амплитуда радиальных напряжений асимметричного цикла;
- амплитуда касательных напряжений асимметричного цикла;
при ; при ;
при ; при ;
- среднее значение радиальных напряжений асимметричного цикла;
- среднее значение касательных напряжений асимметричного цикла.
При симметричном цикле нагружения A = , А = , М = М = 0, где:
- радиальные напряжения при осевом и радиальном смещении;
- касательные напряжения при осевом и радиальном смещении;
МПа (249 кгс/см2) - касательное напряжение, вызванное номинальным крутящим моментом.
Величины напряжений , и определяются с помощью программы расчета напряженно-деформированного состояния муфты. Расчет, выполненный по этой программе при деформациях соответствующих модели использования муфты, дал следующие результаты (см. табл.2.3.5.1):
Таблица 2.3.5.1
Деформация, DX =DY |
Количество циклов, |
Напряжения, кгс/см2 |
|||
|
к |
||||
12 |
20 |
1125 |
360 |
54 |
|
10 |
1,5104 |
938 |
300 |
45 |
|
7 |
2,5106 |
656 |
210 |
31 |
|
5 |
2107 |
469 |
150 |
22 |
|
3 |
3106 |
281 |
90 |
13 |
|
0,5 |
1,081010 (60000 часов) |
47 |
15 |
2,2 |
Результаты расчета сведены в таблицу
Таблица 2.3.5.2
Параметр |
Режим деформирования |
||||||
DX=DY= 12мм |
DX=DY= 10мм |
DX=DY= 7мм |
DX=DY= 5мм |
DX=DY= 3мм |
DX=DY= 0,5мм |
||
, кгс/см2 |
1485 |
1238 |
866 |
619 |
371 |
62 |
|
, кгс/см2 |
303 |
294 |
280 |
271 |
262 |
251 |
|
, кгс/см2 |
1485 |
1238 |
866 |
619 |
371 |
62 |
|
, кгс/см2 |
303 |
294 |
280 |
271 |
262 |
251 |
|
, кгс/см2 |
1995 |
1682 |
1218 |
923 |
651 |
426 |
|
20 |
1,5104 |
2,5106 |
2107 |
3106 |
1,081010 |
||
5 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
||
1,910-5 |
0,0105 |
1,710-8 |
1,310-13 |
0 |
0 |
||
D |
0,0105 |
||||||
Tфакт |
5,7106 |
2.3.6 Расчет прочности деталей муфты
Расчет прочности пакетов пластин (поз.1) от воздействия крутящего момента и при воздействии циклических нагружений в осевом и радиальном направлениях представлен в пояснительной записке (см. п. п.2.3.1, 2.3.5).
Расчет прочности пакетов при воздействии ударной нагрузки
Расчет прочности пакетов при воздействии ударной нагрузки, а также расчет собственной частоты колебаний втулки промежуточной и расчет допустимости резонансных колебаний втулки промежуточной выполняется в связи с изменением массы втулки промежуточной по сравнению с представленной в пояснительной записке.
При ударном воздействии на муфту происходит перемещение втулки промежуточной. Напряжение в пакете в осевом направлении при этом зависит от величины перемещения:
Величина максимально возможного перемещения втулки промежуточной (поз.2) ограничена зазором между кольцами внутренними (поз.3) и составляет 10 мм, при этом деформация на одном пакете составит 5 мм.
Напряжения, полученные на внутренней кромке металлических пластин при деформации одного пакета - 5мм, соответствующей перемещению муфты в осевом направлении на DX= 20мм и в радиальном направлении на DY=0 при расчете напряженно-деформированного состояния муфты, составляют:
радиальные (R1) = - 88,4 МПа ( - 904 кгс/см2);
в окружном направлении (R1) = - 28,4 МПа (-289 кгс/см2);
касательные = - 1,38 МПа (-14 кгс/см2).
приведенные напряжения по критерию Мизеса vonm (R1) =88,2 МПа (908 кгс/см2).
Полученные напряжения не превышают допустимые напряжения.
Перемещение втулки промежуточной в радиальном направлении от воздействия ударной нагрузки:
см
где: кг - масса втулки промежуточной с двумя сопрягаемыми пакетами;
Н/мм (кгс/см) - жесткость подвеса втулки промежуточной в радиальном направлении;
- амплитуда импульса перегрузок, где
- базовое ускорение, определенное по графику в зависимости от массы и собственной частоты Гц (см. п.6,2);
- коэффициент, учитывающий особенности крепления изделия и размещения внутри помещения;
- коэффициент, зависящий от соотношения между фактическим, требуемым и предельно допустимым свободным ходом.
Угол поворота пакета:
рад
где: мм - расстояние между пакетами (см. п.6.2).
Напряжение в пакете от ударной деформации втулки промежуточной в радиальном направлении:
где: мм - деформация пакета в осевом направлении при ударной деформации втулки промежуточной в радиальном направлении;
мм - внутренний радиус пакета;
мм - наружный радиус пакета
Поскольку деформация пакета в осевом направлении при радиальном ударе 7,92 мм больше максимальной величины осевой деформации пакета 5 мм, то напряжения, полученные на внутренней кромке металлических пластин должны быть равны напряжениям при перемещении муфты в осевом направлении на DX=20 мм (деформация одного пакета - 5мм) и в радиальном направлении DY=0 при расчете по программе KMPLATE-3MCD напряженно-деформированного состояния муфты, составляют:
радиальные (R1) = - 88,4 МПа (-904 кгс/см2);
в окружном направлении (R1) = - 28,3 МПа (-289 кгс/см2);
касательные = - 1,3 МПа (-14 кгс/см2).
приведенные напряжения по критерию Мизеса vonm (R1) = 88,2 МПа (908 кгс/см2).
Полученные напряжения не превышают допустимые напряжения.
Расчет втулки промежуточной
Напряжения в материале втулки промежуточной от воздействия пускового момента:
где Мпуск = 299 кНм - пусковой момент муфты;
- средний диаметр сечения втулки промежуточной;
- площадь сечения втулки промежуточной,
где
а = 280 мм - ширина выреза втулки промежуточной;
= 25 мм - толщина стенки втулки промежуточной;
ср = 0,3т - допускаемое напряжение среза. Для материала втулки промежуточной - поковки класса прочности КП345 и более по ГОСТ 8479-70, тmin = 345 МПа, тогда ср = 103,5 МПа.
Fср = (0,535-40,28) 0,025 = 0,014 м2;
ср
Расчет втулок соединительных.
Крутящий момент муфты передается последовательно от фланца редуктора, соединенного с фланцем поз.8, к пакету поз.1 через внутренние втулки поз.4, от пакета к ободу поз.10 через наружные втулки поз 6, от обода поз.10 к ободу поз.9 через призонное болтовое соединение поз.14.
Напряжение среза в материале втулок от воздействия пускового момента:
где Мпуск = 299 кНм - пусковой момент муфты;
Di - диаметр размещения втулок;
ni - количество втулок;
Si = 0,25 (dн2 - dвн2) - площадь сечения втулок, dн, dвн - наружный и внутренний диаметры втулки;
ср = 50 Мпа - допускаемое напряжение среза для втулок из материала ПТ-3В.
Напряжение среза во втулках поз.4:
= 620мм, n = 24, dн = 38мм, dвн = 20мм
S = 0,25 (382-202) = 0,81910-3 м2
ср
Напряжение среза во втулках поз.6:
D = 1150мм, n = 24, dн = 30мм, dвн = 16мм
S = 0,25 (302-162) = 0,50510-3 м2
ср
Напряжение смятия в материале втулок (и пластинах пакета) от воздействия пускового момента:
где Мпуск = 299 кНм - пусковой момент муфты;
Di - диаметр размещения втулок;
ni - количество втулок;
Si =dнkплпл - площадь контакта пластин пакета и втулок, dн - наружный диаметр втулки, kпл = 6 и пл = 2мм - соответственно количество и толщина пластин пакета;
см = 135 МПа - допускаемое напряжение смятия для втулок и пластин из материала
ПТ-3В.
Напряжение смятия во втулках поз.4:
D = 620мм, n = 24, dн = 38мм
S = 0,03860,002 = 0,45610-3 м2
см
Напряжение смятия во втулках поз.6:
D = 1150мм, n = 24, dн = 30мм, dвн = 16мм
S = 0,0360,002 = 0,3610-3 м2
см
Расчет болтов соединительных поз.14
Напряжение среза в материале болтов из сплава ПТ-3В от воздействия пускового момента:
где Мпуск = 299 кНм - пусковой момент муфты;
D - диаметр размещения болтов;
n - количество болтов;
d = 25 мм - диаметр сечения болтов;
ср = 50 Мпа - допускаемое напряжение среза для втулок из материала ПТ-3В.
ср
2.4 Описание организации работ с применением разрабатываемого изделия
Сборка и балансировка муфты производится в условиях механического цеха.
С целью исключения деформации пакетов пластин (поз.1) при транспортировании и хранении муфты устанавливаются ограничители (поз. 11) и монтажно-транспортировочные устройства.
Монтаж муфты производится в соответствии с рабочими чертежами, техническими условиями на поставку муфты, а также документацией, разрабатываемой проектантом валопровода.
Центровка муфты производится в соответствии ОСТ 5.4368-81.
Для обеспечения нормальной работы муфты при монтаже необходимо соблюдать зазоры между муфтой и окружающими конструкциями, учитывающие их взаимные перемещения и обеспечивающие доступ для обслуживания и ремонта муфты в процессе эксплуатации.
Смонтированная на объекте муфта должна быть закрыта кожухом для предотвращения попадания на муфту посторонних предметов и защиты личного состава.
Через каждые 5000 часов необходимо проводить контроль центровки муфты и излома осей соединяемых валов. При превышении допустимых значений расцентровки производится центровка муфты.
2.5 Расчёт показателей уровня стандартизации и унификации
Сырьё и материалы, использованные при разработке муфты, применены с соблюдением соответствующих стандартов на их поставку и ограничительных перечней.
В муфте использованы стандартные крепёжные изделия.
Коэффициент применяемости, характеризующий уровень конструктивной преемственности частей в разрабатываемом изделии:
где n = 11 - общее количество типоразмеров составных частей в изделии (без стандартных изделий)
количество типоразмеров оригинальных составных частей:
Коэффициент применяемости, характеризующий уровень внутрипроектной унификации изделия:
где N = 219 - общее количество составных частей в изделии (без стандартных изделий):
2.6 Метрологическое обеспечение
Конструкция муфты не требует разработки специальных средств измерений и контроля для изготовления, испытаний, эксплуатации и ремонта муфты.
Параметры, подлежащие контролю и измерениям при изготовлении муфты, указываются в рабочих чертежах и технологических процессах.
Перечень проверяемых в процессе испытаний параметров приводится в программе испытаний муфты. Методы и средства измерений контролируемых параметров указываются в методиках испытаниях муфты.
Параметры, подлежащие контролю и измерениям при эксплуатации муфты, указываются в руководстве по эксплуатации муфты.
Параметры, подлежащие контролю и измерениям при ремонте муфты, указываются в ремонтной документации, разрабатываемой по отдельной договору.
Все контрольно-измерительные приборы, используемые при изготовлении, испытаниях, эксплуатации и ремонте муфты должны быть поверены и иметь действующие поверительные клейма или "Свидетельства о поверке".
Контроль за выполнением требований к метрологическому обеспечению, установленных в документации, возлагаются на соответствующие службы предприятий и организаций, осуществляющих изготовление, испытания, эксплуатацию и
3. Технологическая часть
3.1 Изготовление пакетов пластин муфты
Скомплектовать совместно, дет. поз.1, 3, 4, согласно спецификации СБ чертежа и приспособления для склеивания пакетов.
Уложить в тару дет. поз.1, 3, 4 раскрепить от перемещений. Отправить по накладной в ц.45 для склеивания пакетов.
После склеивания всех пакетов пластин, получить из ц.45 приспособления для склеивания.
Установить один из фланцев оснастки на планшайбу. Выставить по внутреннему диаметру с точностью 0,3 мм, раскрепить.
Установить сверху на торец фланца пакет пластин. Равномерно распределить припуски по внутреннему и наружному диаметрам, относительно диаметров фланца.
Разметить осевые на двух торцах, вынести на наружный диаметр.
Раскрепить пакет пластин. Крепить прижимными планками.
Скомплектовать и отправить пакет пластин с оснасткой в ц.4 на токарно-карусельную обработку
Сверлить по координатам 4 отв.0 18Н13+0,27, 24 отв.0 30Н7+0,021, 24 отв.0 27Н12+0,21 24 отв.0 38Н7+0,025
Точить наружный диаметр до 0 1200h12-1,05 на минимальной подаче.
Переустановить прижимы не снимая детали.
Внутренний диаметр расточить на 0 540H9 +0,175 на минимальной подаче. Острые кромки притупить.
Демонтировать изделие с оснасткой со станка.
Зачистить заусенцы, острые кромки притупить в отв. Пакета пластин и в отв. фланцев.
Маркировать цифрой 0 ударным способом.
Скомплектовать и отправить фланцы и пакеты пластин в ц.15
4. Охрана труда и защита окружающей среды
Обеспечение безопасных условий труда и охрана окружающей среды при проведении монтажа пластинчатой виброизолирующей муфты.
4.1 Требования техники безопасности и пожарной безопасности
4.1.1 Оценка опасности работ
При выполнении работ по монтажу пластинчатой виброизолирующей компенсирующей муфты опасными факторами являются:
Подобные документы
Характеристика ядерных энергетических установок, преимущества их использования на морских судах. Первое гражданское атомное судно, схема энергетической установки ледокола. Разработка новой реакторной установки в связи с модернизацией транспортного флота.
контрольная работа [54,7 K], добавлен 04.03.2014Схема и принцип действия газотурбинной установки. Выбор оптимальной степени повышения давления в компрессоре теплового двигателя из условия обеспечения максимального КПД. Расчет тепловой схемы ГТУ с регенерацией. Расчёт параметров турбины и компрессора.
курсовая работа [478,8 K], добавлен 14.02.2013Роль судов в транспортном процессе. Технический уровень оборудования судовой энергетической установки, анализ мероприятий, направленных на повышение ее энергетической эффективности. Модернизация основной и вспомогательной энергетических установок.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 11.09.2011Обоснование и выбор параметров газотурбинной энергетической установки. Расчёт на номинальной мощности и частичных нагрузках. Зависимость работы от степени повышения давления. Зависимость относительных расходов топлива установки от относительной мощности.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 25.11.2013Краткое описание, принципиальная тепловая схема и основные энергетические характеристики паротурбинной установки. Моделирование котла-утилизатора и паровой конденсационной турбины К-55-90. Расчет тепловой схемы комбинированной энергетической установки.
курсовая работа [900,4 K], добавлен 10.10.2013Выбор котла и турбины. Описание тепловой схемы паротурбинной установки. Методика и этапы определения параметров основных точек термодинамического цикла. Тепловой баланс паротурбинной установки, принципы расчета главных показателей и коэффициентов.
курсовая работа [895,5 K], добавлен 03.06.2014Разработка проекта модернизации энергетической установки судового буксира для повышения его тягового усилия, замена двигателей на более экономичные. Выбор энергетической и котельной установки, комплектация электростанции: дизель–генераторы, компрессоры.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 29.11.2011Проектирование контактной газотурбинной установки. Схема, цикл, и конструкция КГТУ. Расчёт проточной части турбины. Выбор основных параметров установки, распределение теплоперепадов по ступеням. Определение размеров диффузора, потерь энергии и КПД.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 02.08.2015Способы повышения тепловой эффективности паросиловых установок. Основные характеристики паротурбинной установки. Построение диаграммы тепловых и эксергетических потоков в установке. Расчёт параметров точек идеального и действительного циклов ПТУ.
контрольная работа [52,0 K], добавлен 17.06.2011Структура и состав ядерной энергетической установки. Схемы коммутации и распределения в активных зонах. Требования надежности. Виды и критерии отказов ядерной энергетической установки и ее составных частей. Имитационная модель функционирования ЯЭУ-25.
отчет по практике [1,0 M], добавлен 22.01.2013