Напряженно-деформированное состояние замкового соединения паровой турбины в условиях пластического деформирования
Ключевые слова:
турбина, замковое соединение, рабочая лопатка, напряженное состояние, кривая деформирования, предел текучестиАннотация
Решается задача о напряженно-деформированном состоянии замкового соединении рабочих лопаток 1-й ступени цилиндра среднего давления в условиях пластического деформирования. При решении задачи используется теория упруго-пластических деформаций. Решение задачи осуществляется с использованием двух различных подходов к заданию кривых пластического деформирования. Оценивается применимость использования более простой билинейной аппроксимации взамен классической мультилинейной. На примере решения данной задачи показано время, требуемое для выполнения расчета при использовании билинейной и мультилинейной аппроксимаций. Сравнение полученных результатов в виде распределения пластических деформаций, эквивалентных напряжений и контактных напряжений по опорным площадкам дало возможность оценить отличие при использовании двух типов аппроксимации. Полученное значение погрешности результатов при использовании билинейной аппроксимации позволило сделать выводы о применимости такого подхода к обработке кривых пластического деформирования для решения подобного рода задач. Решение задачи осуществляется с помощью метода конечных элементов. Чтобы объективно оценить влияние пластического деформирования на перераспределение нагрузок в замковом соединении, используется конечноэлементная модель, полученная при решении задачи о термонапряженном состоянии замкового соединения рабочих лопаток. Показано распределение контактных напряжений в замковом соединении. Проведено сравнение результатов с полученными ранее при решении задачи термоупругости. Отмечены существенные отличия уровня контактных усилий. Приводятся результаты расчетной оценки напряженно-деформированного состояния замкового соединения рабочих лопаток первой ступени цилиндра среднего давления паровой турбины, позволяющие охарактеризовать степень релаксации и перераспределения напряжений в конструкции по сравнению с результатами, полученными ранее при решении задачи термоупругости. Сделаны выводы об экономической целесообразности использования представленной методики расчета.Библиографические ссылки
(2002). Metodicheskiye ukazaniya po rassledovaniyu prichin povrezhdeniy detaley rotorov parovykh turbin elektrostantsiy [Guidelines for investigating the causes of damage to rotor parts of steam turbines of power plants]: Regulatory document RD 153-34.1-17.424-2001.Moscow: All-Russia Thermal Engineering Institute (JSC "VTI"), 82 p. (in Russian).
Shvetsov, V. L., Litovka, V. A., Palkov I. A., & Palkov S. A. (2012). Issledovaniye napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya zamkovogo soyedineniya rabochikh lopatok [Investigation of the stress-strain state of the lock joint of rotor blades]. Problemy mashinostroyeniya – Journal of Mechanical Engineering, vol. 15, no. 2, pp. 31–36 (in Russian).
Shvetsov, V. L., Gubskiy, A. N., Palkov, I. A., & Palkov, S. A. (2012). Prochnost vysokonapryazhennykh elementov parovoy turbiny [Strength of high-stressed elements of a steam turbine]. Vestnik NTU «KhPI». Seriya: Energeticheskiye i teplotekhnicheskiye protsessy i oborudovaniye – Bulletin of NTU "KhPI". Series: Power and Heat Engineering Processes and Equipment, no. 7, pp. 70–75 (in Russian).
Shulzhenko, N. G., Grishin, N. N., & Palkov I.A. (2013). Napryazhennoye sostoyaniye zamkovogo soyedineniya rabochikh lopatok turbiny [Stressed state of the lock joint of turbine blades]. Problemy mashinostroyeniya – Journal of Mechanical Engineering, vol. 16, no. 3, pp. 37–45 (in Russian).
Palkov, I. A. & Shulzhenko, M. H. (2019). Thermostressed state of the lock joint of turbine rotor blades of the first stage of K-500-240 steam turbine medium pressure cylinder. Journal of Mechanical Engineering, vol. 22, no. 3, pp. 36–43. https://doi.org/10.15407/pmach2019.03.036.
Gontarovskii, P. P. & Kirkach, B. N. (1982). Investigation of the stress-strain state of turbine blade root attachments by the finite-element method. Strength of Materials, vol. 14, pp. 1037–1041. https://doi.org/10.1007/BF00764561.
Shulzhenko, N. G., Gontarovskiy, P. P., & Zaytsev, B. F. (2011). Zadachi termoprochnosti, vibrodiagnostiki i resursa energoagregatov (modeli, metody, rezultaty issledovaniy) [Problems of thermal strength, vibrodiagnostics and resource of power units (models, methods, results of research)]. Saarbrücken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 370 p. (in Russian).
Podgornyy, A. N., Gontarovskiy, P. P., Kirkach, B. N., Matyukhin, Yu. I., & Khavin, G. L. (1989). Zadachi kontaktnogo vzaimodeystviya elementov konstruktsiy [Problems of contact interaction of structural elements]. Kiyev: Naukova Dumka, 232 p. (in Russian).
Shtayerman, I. Ya. (1949). Kontaktnaya zadacha teorii uprugosti [Contact problem of elasticity theory]. Moscow: Gostekhizdat, 270 p. (in Russian).
(1962). O tenzometricheskikh ispytaniya modeley zamkovogo soyedineniya rabochikh lopatok TsSD turbiny K-500-240 [On strain-gauge testing of models of the lock joint of the rotor blades of the medium pressure cylinder of the K-500-240 turbine]: Report on research work No. D-1561; Research Director – Mellerovich, G. M. Kharkov: OJSC "Turboatom", 156 p. (in Russian).
Birger, I. A., Shorr, B. F., & Demyanushko, I. V. (1975). Termoprochnost detaley mashin [Thermal strength of machine parts]. Moscow: Mashinostroyeniye, 455 p. (in Russian).
Garmash, N. G. & Gontarovskiy, V. P. (2001). Napryazhennoye sostoyaniye zamkovogo soyedineniya lopatok gazovoy turbiny v ramkakh termokontaktnoy zadachi [Stress state of the lock joint of gas turbine blades in the framework of the thermal contact problem]. Problemy mashinostroyeniya – Journal of Mechanical Engineering, vol. 4, no. 3–4, pp. 12–16 (in Russian).
Thompson, M. K. & Thompson, J. M. (2017). ANSYS Mechanical APDL for Finite Element Analysis. Elsevier, 803 p.
Liberman, L. Ya. & Peysikhis M. I. (1997). Svoystva staley i splavov, primenyayemykh v kotloturbostroyenii [Properties of steels and alloys used in boiler turbine construction]: Reference book in 3 vols. Leningrad: JSC I. I. Polzunov Scientific and Development Association on the Research and Design of Power Equipment (in Russian).
Malinin, N. N. (1975). Prikladnaya teoriya plastichnosti i polzuchesti [Applied theory of plasticity and creep]. Moscow: Mashinostroyeniye, 400 p. (in Russian).
Kaminskiy, A. A. & Bastun, V. N. (1985). Deformatsionnoye uprochneniye i razrusheniye metallov pri peremennykh protsessakh nagruzheniya [Deformation hardening and destruction of metals at variable loading processes]. Kiyev: Naukova dumka, 168 p. (in Russian).
Zubchaninov, V. G. (1990). Osnovy teorii uprugosti i plastichnosti [Fundamentals of the theory of elasticity and plasticity]. Moscow: Vysshaya shkola, 368 p. (in Russian).
Levin, A. V., Borishanskiy, K. N., & Konson, Ye. D. (1981). Prochnost i vibratsiya lopatok i diskov parovykh turbin [Strength and vibration of blades and disks of steam turbines]. Leningrad: Mashinostroyeniye, 710 p. (in Russian).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2021 Ihor A. Palkov, Mykola H. Shulzhenko
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
