| 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
– d4
, см4
|
|
Поправка к отношению моментов инерции λ
|
Поправка E/E20
=f(T)
|
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
С
|
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
|
163,1
|
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
– d4
, см4
|
|
Поправка к отношению моментов инерции λ
|
Поправка E/E20
=f(T)
|
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
С
|
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
|
|