Российский университет дружбы народов
Инженерный факультет
Кафедра теплотехники и тепловых двигателей
Курсовая работа № 3
Курс: Конструкция и расчет на прочность паровых и газовых турбин
Тема: Расчет двухопорного ротора на критическое число оборотов
Вариант № 6
Выполнил:
Белозёров А.Н.
Группа:
ИТБ-402
Руководитель:
Власов Е.Н.
МОСКВА
2010
Исходные данные для расчета:
Тип ротора: цельнокованый;
Материал ротора: легированная сталь 34ХНМ;
L = 130 см – длина ротора;
D0
= 50 см – наружный диаметр вала;
d0
= 8 см – диаметр расточки вала;
Z = 6 – количество дисков;
I
способ: графоаналитический (таблица 1)
Масштабные коэффициенты:
а = 5 мм/мм – масштабный коэффициент длин;
b = 10 кг/мм – масштабный коэффициент сил;
с = 3 см2
/мм – масштабный коэффициент фиктивных сил.
Полюсные расстояния:
Н1
= 120 мм – для многоугольника сил;
Н2
= 120 мм – для многоугольника фиктивных сил .
Основной момент инерции:
Масштабный коэффициент прогиба:
Критическое число оборотов ротора:
Максимальный прогиб:
.
Максимальный изгибающий момент:
Опорные реакции:
.
II
способ: аналитический (таблица 2)
Критическое число оборотов:
Максимальный прогиб:
Ошибка при расчетах
1) расхождение между результатами графоаналитического расчета и аналитического:
А) в определении :
Б) в определении
2) расхождение между результатами аналитического расчета и программного расчета на ПК:
А) в определении
Б) в определении
Вывод:
Коэффициент запаса получился очень большим. Для уменьшения металлоемкости ротора и габаритов турбины нужно уменьшить диаметр вала ротора до приемлемых значений коэффициента запаса.
| № участка |
Исходные данные |
Частные суммы сил |
Длина участка в масштабе длин (a) , см |
Граничные ординаты участка , см |
Сумма граничных ординат участка , см |
D4
|
|
Поправка к отношению моментов инерции λ |
Поправка E/E20
|
Удвоенная площадь участка эпюры моментов |
Частная сумма фиктивных нагрузок |
Прогиб по чертежу |
Квадрат прогиба по чертежу |
|
|
|||||||
| Длина участка l, см |
Наружный диаметр вала D, см |
Диаметр расточки вала d, см |
Вес участка G, кг |
Температура T, 0
|
Действительные ∑G, кг |
В масштабе сил (b) ∑G, мм |
|
|
|
В масштабе фиктивных сил (с) |
||||||||||||
| 1 |
8,5 |
19 |
8 |
15,5 |
50 |
15,5 |
1,5 |
1,7 |
1,51 |
1,51 |
126225 |
49,48 |
1,0 |
0,99 |
2,57 |
128,30 |
128,30 |
42,77 |
0,95 |
0,90 |
14,73 |
13,99 |
| 2 |
8,0 |
30 |
41,0 |
100 |
56,5 |
5,6 |
1,6 |
2,89 |
4,40 |
805904 |
7,75 |
1,0 |
0,97 |
7,04 |
56,25 |
184,55 |
61,52 |
1,66 |
2,76 |
68,06 |
112,98 |
|
| 3 |
8,5 |
42 |
88,6 |
100 |
145,1 |
14,5 |
1,7 |
4,25 |
7,14 |
3107600 |
2,01 |
1,0 |
0,97 |
12,14 |
25,15 |
209,70 |
69,90 |
2,20 |
4,84 |
194,92 |
428,82 |
|
| 4 |
10 |
54 |
174,9 |
150 |
320,0 |
32,0 |
2,0 |
5,66 |
9,91 |
8498960 |
0,73 |
1,0 |
0,95 |
19,82 |
15,23 |
224,93 |
74,98 |
2,68 |
7,18 |
468,73 |
1256,20 |
|
| 5 |
7,0 |
50 |
245,2 |
380 |
565,2 |
56,5 |
1,4 |
6,35 |
12,01 |
6245904 |
1,0 |
0,73 |
0,88 |
16,81 |
13,95 |
238,88 |
79,63 |
3,04 |
9,24 |
745,41 |
2266,04 |
|
| 6 |
5,0 |
50 |
74,7 |
380 |
639,9 |
64,0 |
1,0 |
6,73 |
13,08 |
1,0 |
0,88 |
13,08 |
14,86 |
253,74 |
84,58 |
3,26 |
10,63 |
243,52 |
793,88 |
|||
| 7 |
5,5 |
50 |
163,1 |
360 |
803,0 |
80,3 |
1,1 |
7,04 |
13,77 |
0,75 |
0,90 |
15,15 |
12,62 |
266,36 |
88,79 |
3,40 |
11,56 |
554,54 |
1885,44 |
|||
| 8 |
5,0 |
50 |
74,7 |
350 |
877,7 |
87,8 |
1,0 |
7,23 |
14,27 |
1,0 |
0,90 |
14,27 |
15,86 |
282,22 |
94,07 |
3,51 |
12,32 |
262,20 |
920,31 |
|||
| 9 |
5,5 |
50 |
163,1 |
330 |
1040,8 |
104,1 |
1,1 |
7,32 |
14,55 |
0,75 |
0,91 |
16,01 |
13,19 |
295,41 |
98,47 |
3,57 |
12,74 |
582,27 |
2078,69 |
|||
| 10 |
5,0 |
50 |
74,7 |
320 |
1115,5 |
111,5 |
1,0 |
7,31 |
14,63 |
1,0 |
0,91 |
14,63 |
16,08 |
311,49 |
103,83 |
3,81 |
12,96 |
268,92 |
968,11 |
|||
| 11 |
5,5 |
50 |
163,1 |
310 |
1278,6 |
127,9 |
1,1 |
7,19 |
14,50 |
0,75 |
0,91 |
15,95 |
13,15 |
324,63 |
108,21 |
3,57 |
12,74 |
582,27 |
2078,69 |
|||
| 12 |
5,0 |
50 |
74,7 |
300 |
1353,3 |
135,3 |
1,0 |
6,98 |
14,17 |
1,0 |
0,92 |
14,17 |
15,40 |
340,03 |
113,34 |
3,51 |
12,32 |
262,20 |
920,31 |
|||
| 13 |
5,5 |
50 |
163,1 |
300 |
1516,4 |
151,6 |
1,1 |
6,64 |
13,62 |
0,75 |
0,92 |
14,98 |
12,21 |
352,25 |
117,42 |
3,41 |
11,63 |
556,17 |
1896,54 |
|||
| 14 |
5,0 |
50 |
74,7 |
280 |
1591,1 |
159,1 |
1,0 |
6,23 |
12,87 |
1,0 |
0,93 |
12,87 |
13,84 |
366,09 |
122,03 |
3,27 |
10,69 |
244,27 |
798,76 |
|||
| 15 |
5,5 |
50 |
163,1 |
280 |
1754,2 |
175,4 |
1,1 |
5,67 |
11,90 |
0,75 |
0,93 |
13,09 |
10,56 |
376,64 |
125,55 |
3,08 |
9,49 |
502,35 |
1547,23 |
|||
| 16 |
5,0 |
50 |
74,7 |
260 |
1828,9 |
182,9 |
1,0 |
5,06 |
10,73 |
1,0 |
0,94 |
10,73 |
11,41 |
388,06 |
129,35 |
2,87 |
8,24 |
214,39 |
615,30 |
|||
| 17 |
5,5 |
50 |
260 |
1992,0 |
199,2 |
1,1 |
4,30 |
9,36 |
0,75 |
0,94 |
10,30 |
8,21 |
396,27 |
132,09 |
2,63 |
6,92 |
428,95 |
1128,15 |
||||
| 18 |
8,5 |
42 |
88,6 |
100 |
2080,6 |
208,1 |
1,7 |
2,90 |
7,20 |
3107600 |
2,01 |
1,0 |
0,97 |
12,24 |
25,36 |
421,64 |
140,55 |
2,28 |
5,20 |
202,01 |
460,58 |
|
| 19 |
8,0 |
30 |
41,0 |
100 |
2121,6 |
212,2 |
1,6 |
1,52 |
4,42 |
805904 |
7,75 |
1,0 |
0,97 |
7,07 |
56,50 |
478,14 |
159,38 |
1,74 |
3,03 |
71,34 |
124,13 |
|
| 20 |
8,5 |
19 |
15,5 |
50 |
2137,1 |
213,7 |
1,7 |
0 |
1,52 |
126225 |
49,48 |
1,0 |
0,99 |
2,58 |
129,15 |
607,29 |
202,43 |
1,04 |
1,08 |
16,12 |
16,76 |
|
| ∑= |
6479,79 |
20304,98 |
||||||||||||||||||||
Таблица 1: графоаналитический способ
| № участка |
Исходные данные |
D4
|
|
Поправка к отношению моментов инерции λ |
Поправка E/E20
|
Расстояние от оси подшипника до границы участка х, см |
Отношение |
Функция |
Изменение функции |
Произведение |
|
|||||
| Длина участка l, см |
Наружный диаметр вала D, см |
Диаметр расточки вала d, см |
Вес участка G, кг |
Температура T, 0
|
Погонный вес участка q=G/l, см |
|||||||||||
| 1 |
8,5 |
19 |
8 |
15,5 |
50 |
1,824 |
126225 |
49,48 |
1,0 |
0,99 |
8,5 |
0,065 |
0,00180 |
0,00180 |
0,003282 |
0,08996 |
| 2 |
8,0 |
30 |
41,0 |
100 |
5,125 |
805904 |
7,75 |
1,0 |
0,97 |
16,5 |
0,127 |
0,01310 |
0,01130 |
0,057913 |
0,09028 |
|
| 3 |
8,5 |
42 |
88,6 |
100 |
10,424 |
3107600 |
2,01 |
1,0 |
0,97 |
25,0 |
0,192 |
0,04332 |
0,03022 |
0,314999 |
0,06262 |
|
| 4 |
10 |
54 |
174,9 |
150 |
17,490 |
8498960 |
0,73 |
1,0 |
0,95 |
35,0 |
0,269 |
0,11100 |
0,06768 |
1,183723 |
0,05201 |
|
| 5 |
7,0 |
50 |
245,2 |
380 |
35,029 |
6245904 |
1,0 |
0,73 |
0,88 |
42,0 |
0,323 |
0,18020 |
0,06920 |
2,423977 |
0,05740 |
|
| 6 |
5,0 |
50 |
74,7 |
380 |
14,940 |
1,0 |
0,88 |
47,0 |
0,362 |
0,24060 |
0,06040 |
0,902376 |
0,06864 |
|||
| 7 |
5,5 |
50 |
163,1 |
360 |
29,655 |
0,75 |
0,90 |
52,5 |
0,404 |
0,31400 |
0,07340 |
2,176644 |
0,06117 |
|||
| 8 |
5,0 |
50 |
74,7 |
350 |
14,940 |
1,0 |
0,90 |
57,5 |
0,442 |
0,38500 |
0,07100 |
1,06074 |
0,07889 |
|||
| 9 |
5,5 |
50 |
163,1 |
330 |
29,655 |
0,75 |
0,91 |
63,0 |
0,485 |
0,47000 |
0,08500 |
2,520636 |
0,07005 |
|||
| 10 |
5,0 |
50 |
74,7 |
320 |
14,940 |
1,0 |
0,91 |
68,0 |
0,523 |
0,54600 |
0,07600 |
1,13544 |
0,08352 |
|||
| 11 |
5,5 |
50 |
163,1 |
310 |
29,655 |
0,75 |
0,91 |
73,5 |
0,565 |
0,62800 |
0,08200 |
2,431673 |
0,06758 |
|||
| 12 |
5,0 |
50 |
74,7 |
300 |
14,940 |
1,0 |
0,92 |
78,5 |
0,604 |
0,70120 |
0,07320 |
1,093608 |
0,07957 |
|||
| 13 |
5,5 |
50 |
163,1 |
300 |
29,655 |
0,75 |
0,92 |
84,0 |
0,646 |
0,77260 |
0,07140 |
2,117335 |
0,05821 |
|||
| 14 |
5,0 |
50 |
74,7 |
280 |
14,940 |
1,0 |
0,93 |
89,0 |
0,685 |
0,83100 |
0,05840 |
0,872496 |
0,06280 |
|||
| 15 |
5,5 |
50 |
163,1 |
280 |
29,655 |
0,75 |
0,93 |
94,5 |
0,727 |
0,88448 |
0,05348 |
1,585925 |
0,04313 |
|||
| 16 |
5,0 |
50 |
74,7 |
260 |
14,940 |
1,0 |
0,94 |
99,5 |
0,765 |
0,92340 |
0,03892 |
0,581465 |
0,04140 |
|||
| 17 |
5,5 |
50 |
163,1 |
260 |
29,655 |
0,75 |
0,94 |
105,0 |
0,808 |
0,95668 |
0,03328 |
0,986903 |
0,02655 |
|||
| 18 |
8,5 |
42 |
88,6 |
100 |
10,424 |
3107600 |
2,01 |
1,0 |
0,97 |
113,5 |
0,873 |
0,98690 |
0,03022 |
0,314999 |
0,06262 |
|
| 19 |
8,0 |
30 |
41,0 |
100 |
5,125 |
805904 |
7,75 |
1,0 |
0,97 |
121,5 |
0,935 |
0,99820 |
0,01130 |
0,057912 |
0,09028 |
|
| 20 |
8,5 |
19 |
15,5 |
50 |
1,824 |
126225 |
49,48 |
1,0 |
0,99 |
130,0 |
1,000 |
1,00000 |
0,00180 |
0,003282 |
0,08996 |
|
| ∑= |
21,82533 |
1,33665 |
||||||||||||||
Таблица 2: аналитический способ