Torsional strain of long steam turbine blades

Authors

  • Олександр Леонідович Шубенко Institute for Problems of Mechanical Engineering of A.N. Podgorny Str. Dmitry Pozharsky, 2/10, Kharkov, 61046, Ukraine
  • Віктор Павлович Сухінін Ukrainian engineering-pedagogical academy Address: Str. University, 16, Kharkov, 61003, Ukraine
  • Олексій Юрійович Бояршинов Institute for Problems of Mechanical Engineering of A.N. Podgorny Str. Dmitry Pozharsky, 2/10, Kharkov, 61046, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.14830

Keywords:

Blade, strain, stress, rod, angle, derivative, strength, twist

Abstract

Long naturally twisted blades of steam turbines during the operation experience the aggregate stress-strain state. The strain of the elastic bootstrapping, which is a function of the geometry of the blade and the impact of centrifugal forces developed by it, in turn, causes the shear stresses, the distribution of which along the blade height has not been reflected in the press.

The article presents the results of the study of the effect of smoothness of the derivative of natural blade twist angles in the initial state on the nature of the distribution of shear stresses caused by the elastic bootstrapping in sections of the blade.

The influence of different kinds of errors (design, production) on the growth of additional shear stresses was determined. The effect of abrupt changes of the derivative of the angle of the natural twist on the nature of the elastic bootstrapping of the blade was revealed.

The article provides recommendations to reduce the additional shear stresses caused by a violation of the smoothness of natural twist angles, as well as to compensate for deviations from the design values of the natural twist angles in the process

Author Biographies

Олександр Леонідович Шубенко, Institute for Problems of Mechanical Engineering of A.N. Podgorny Str. Dmitry Pozharsky, 2/10, Kharkov, 61046

Professor, doctor of technical sciences

Corresponding member, head of the optimization of processes and structures turbomachines

Віктор Павлович Сухінін, Ukrainian engineering-pedagogical academy Address: Str. University, 16, Kharkov, 61003

Professor, doctor of technical sciences

Department of power engineering and energy-savings

Олексій Юрійович Бояршинов, Institute for Problems of Mechanical Engineering of A.N. Podgorny Str. Dmitry Pozharsky, 2/10, Kharkov, 61046

Engineer

References

  1. Аронов, Б.М. Профилирование лопаток авиационных газовых турбин [Текст] / Б.М. Аронов, М.И. Жуковский, А.В. Журавлев – М.: “Машиностроение”, 1975. – 192 с.
  2. Копелев, С.З. Расчет турбин авиационных двигателей [Текст] / С.З Копелев, Н.Д. Тихонов – М.: “Машиностроение”, 1983 – С. 268.
  3. Моисеев, А.А. Длинные лопатки судовых машин [Текст] / А.А. Моисеев, А.М. Топунов, Г.Я Шницер – Л.: Судостроение, 1969 – С. 467.
  4. Шубенко-Шубин, Л.А. Оптимальное проектирование последней ступени мощных паровых турбин [Текст] / Л.А. Шубенко-Шубин, А.А. Тарелин, Ю.П. Антипцев – Киев: Наукова думка, 1986 – 228 с.
  5. Подгорный, А.Н. Напряжения и деформации в деталях паровых турбин [Текст] / А.Н. Подгорный, В.П. Сухинин, В.Л. Ингульцев и др. – Киев: Наукова думка, 1973 – 276 с.
  6. Сухинин, В.П. Исследование напряженного состояния зоны бандажных отверстий лопаток паровых турбин [Текст] / В.П. Сухинин, И.Б. Волькович, Э.В. Лукина // Динамика и прочность машин, 1975, вып. 21 – С. 92 – 96.
  7. Сухинин, В.П. Экспериментальное исследование объёмного напряженного состояния элементов лопаток [Текст] / В.П. Сухинин, И.Б. Волькович // Динамика и прочность машин, 1977, вып. 25 – С. 81– 86.
  8. Шорр, Б.Ф. Основы теории закрученных лопаток с непрямой осью [Текст] / Б.Ф Шорр // Прочность и динамика авиационных двигателей, 1966, вып.3 – С.188 – 213.
  9. Сухинин, В.П. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния естественно закрученных лопаток турбин [Текст] / Сухинин В.П. // Динамика и прочность машин, 1975, вып. 22. – С. 43 – 47.
  10. Шорр, Б.Ф. К экспериментальной проверке теорий растяжения закрученных стержней [Текст] / Б.Ф. Шорр // Изв. АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение, 1959, № 4. – С.176 – 178.
  11. Aronov, B., Zhukovsky, M., Zhuravlev, A. (1975). Profiling of aircraft gas turbine blades. Engineering, 192.
  12. Kopelev, S., Tikhonov, N. (1983). Calculation of turbine aircraft engines. Engineering, 268.
  13. Moiseev, A., Topunov, A., Schnitzer, G. (1969). Long blades of ship machinery. Leningrad Shipbuilding, 467.
  14. Shubenko-Shubin, L., Tarelin, A., Antiptsev, J. (1986). Optimal design of the last stage of large steam turbines. Naukova Dumka, 228.
  15. Podgorny, A., Suhinin, V., Ingulets, V. (1973). Stresses and strains in the details of steam turbines. Naukova Dumka, 276.
  16. Suhinin, V., Volkovich, I., Lukin, E. (1975). The study stressed state area of tread holes steam turbine blades. Dynamics and strength of machines, 92 – 96.
  17. Suhinin, V., Volkovich, I. (1977). Experimental investigation of the stress state of the volume elements of the blades. Dynamics and strength of machines, 81 – 86.
  18. Schorr, B. (1966). Fundamentals of the theory of twisted blades with indirect axis. The strength and dynamics of aircraft engines, 3, 188 – 213.
  19. Suhinin, V. (1975). Experimental investigation of the stress-strain state of naturally twisted turbine blades. Dynamics and strength of machines, 22, 43 – 47.
  20. Schorr, B. (1959). For experimental verification of theories swirling tension rods. News AN SSSR, OTN, Mechanics and Mechanical Engineering, 4, 176 – 178.

Published

2013-06-20

How to Cite

Шубенко, О. Л., Сухінін, В. П., & Бояршинов, О. Ю. (2013). Torsional strain of long steam turbine blades. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8(63), 21–24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.14830

Issue

Section

Energy-saving technologies and equipment