汽輪機(jī) 葉片的強(qiáng)度

汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)與功能分析

SteamTurbineTheory

承德石油高等專科學(xué)校熱工系二、葉片的強(qiáng)度(一)葉片的受力分析

葉片受到的作用力主要有兩種：①葉片本身和與其相連的圍帶、拉金所產(chǎn)生的離心力；②汽流的作用力。第一節(jié)動(dòng)葉片第四章汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)及零件強(qiáng)度

葉片振動(dòng)的激振力三、葉片的振動(dòng)葉片是根部固定的彈性桿件自由振動(dòng)——自振頻率強(qiáng)迫振動(dòng)——激振力共振——葉片的自振頻率與激振力頻率相等或成整數(shù)倍，葉片將發(fā)生共振。共振時(shí)：振幅和振動(dòng)應(yīng)力急劇增加，可能引起葉片的疲勞損壞。(一)引起葉片振動(dòng)的激振力1.高頻激振力汽流力周期性變化激振力的頻率為：f=Zn×n0激振力的頻率f=2000～4000Hz2．低頻激振力由于制造加工的誤差及結(jié)構(gòu)等方面的原因，級(jí)的圓周上個(gè)別地方汽流速度的大小或方向可能異常，動(dòng)葉每轉(zhuǎn)到此處所受汽流力就變化一次，這樣形成的激振力頻率較低，稱為低頻激振力。低頻激振力頻率為：f=in

(二)葉片的振型葉片的振動(dòng)

彎曲振動(dòng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)：繞葉片形心連線往復(fù)扭轉(zhuǎn)軸向振動(dòng)：汽輪機(jī)軸向切向振動(dòng)：葉輪圓周的切線方向切向振動(dòng)可分為：A型振動(dòng)和B型振動(dòng)兩大類1．A型振動(dòng)葉片振動(dòng)時(shí)，葉根不動(dòng)、葉頂擺動(dòng)的振動(dòng)形式稱為A型振動(dòng)。振動(dòng)時(shí)，葉型上可能有不動(dòng)的點(diǎn)(實(shí)際是一條線)，稱為節(jié)點(diǎn)。

葉片和葉片組：隨著激振力頻率的升高，將出現(xiàn)一個(gè)、兩個(gè)及更多個(gè)節(jié)點(diǎn)的振型，這些振動(dòng)分別稱為A0型、Al型、A2型……振動(dòng)。A0型振動(dòng)：頻率低，振幅最大，動(dòng)應(yīng)力最大，最危險(xiǎn)高階次的振動(dòng)不容易出現(xiàn)

2．B型振動(dòng)葉片振動(dòng)時(shí)，葉根不動(dòng)、葉頂也基本不擺動(dòng)的振動(dòng)形式稱為B型振動(dòng)。用圍帶連成組的葉片，除葉根固定外，葉頂也有支點(diǎn)，有可能發(fā)生B型振動(dòng)。按節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，B型振動(dòng)也有B0、Bl等型式。第一類對(duì)稱的Bo型振動(dòng)：對(duì)稱于葉片組中心線的葉片的振動(dòng)相位相反。第二類對(duì)稱的B0型振動(dòng)：對(duì)稱于葉片組中心線的葉片振動(dòng)相位相同。(三)葉片的自振頻率葉片在靜止時(shí)的自振頻率稱為靜頻率。葉片的自振頻率取決于以下因素：(1)葉片的抗彎剛度越小，頻率越低，振幅大。(2)葉片的高度越高，頻率越低，振幅大。(3)葉片的質(zhì)量越大，頻率越低，振幅大。

葉片工作時(shí)的自振頻率還受到以下工作條件的影響：(1)葉根的連接剛度連接剛度降低，振動(dòng)葉片的質(zhì)量增加，剛性降低，因此自振頻率降低。(2)工作溫度當(dāng)溫度升高時(shí)，葉片的剛性降低，使自自振頻率降低。(3)離心力離心力的存在相當(dāng)于增加了葉片的剛度，使葉片的自振頻率提高。(4)葉片成組兩方面影響：質(zhì)量增加，使頻率降低；葉片的剛度增加，頻率升高葉片組的頻率通常比單個(gè)葉片的同階頻率高。(五)葉片的調(diào)頻葉片在共振狀態(tài)下工作容易損壞，因此需要將葉片的自振頻率與激振力頻率調(diào)開，避免運(yùn)行中發(fā)生共振。對(duì)葉片的自振頻率或激振力頻率進(jìn)行調(diào)整，稱之為調(diào)頻。由于激振力的頻率難以準(zhǔn)確估計(jì)且不好改變，實(shí)用中通常是調(diào)整葉片的自振頻率。葉片的頻率分散率頻率分散率△f是一級(jí)中葉片A0型振動(dòng)最高和最低自振頻率之差與它們的平均值之比的百分?jǐn)?shù)，要求△f<8％。當(dāng)頻率分散率過大時(shí)，應(yīng)檢查葉片的安裝質(zhì)量。當(dāng)頻率分散度合格而頻率仍不合格時(shí)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)頻。

調(diào)整葉片自振頻率的措施主要是改變?nèi)~片的質(zhì)量和剛度，包括連接剛度。常用的調(diào)頻方法有：1)加裝圍帶、拉金或改變圍帶、拉金的尺寸。2)重新研磨葉根之間的結(jié)合面，以增加葉根的連接剛性。3)在葉片頂部鉆孔或切角，減小葉片的質(zhì)量，提高自振頻率。4)改變