Д
доп
Коэффициент запаса [/in)I] — 1,5. При этом также должно быть выполнено условие ирочнос i n по п. 4.1.
Если для оценки длительной прочности используются напряжения от давления номинального режима, полученные в результате расчета корпуса при упругом сосіояііііп материала, то запас прочности [/іди] сохраняется прежним.
Оценка циклической и длительной прочности корпусов цилиндров и клапанов в зонах концентрации напряжений производится по РТМ 108.021.103 - 85.
Оценка прочности корпусов цилиндров и клапанов при гидроиспытаипп не производится, если величина пробного давления в каждом отсеке определена согласно ни. 1.G и 1.7. При использовании пробного давления большей величины следует выполнить расчеты напряжений в корпусе при гидроиспытаппн. Зайас прочности по пределу текучести маіерпала (без учета концентрации напряжений) должен составлян, по менее 1,05
.ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Рекомендуемое
РАСЧЕТ УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПОЛЗУЧЕСТИ КОРПУСА
Выполненные расчеты корпусов на ползучесть при номинальном режиме эксплуатации показывают, что при постоянной температуре участка корпуса и плавно изменяющейся толщине стенки осевое усилие 3 п изгибающий момент G (относительно срединной поверхности оболочки) практически постоянны во времени. На основании этого при повышенных температурах и напряжениях В упругом корпусе (О|11ІІХ>0,6а 1/1(^) можно определять максимальные напряжения при состоянии установившейся ползучести а'|Я!( (МПа) по данным расчета напряжений по и. 2.2.1 с помощью коэффициента снижения напряжений В (чертеж):
.. о ( S/i
о' . — В[ in, -тт-р,,,,.,
1ППХ ’ (j у ,,1ах *
где т — показатель ползучести;
h — толщина стенки корпуса.
Коэффициент В находится при условии постоянства 5 п G в процессе ползучести корпуса по формулам для прямолинейного стержня прямоугольного сечения:
I 5 GG I I
где а„= щах ; о); = max | ах -}- b |
Постоянные а и b находятся из условий статики:
J I ах b |l/w sign (ах -ф b) dx - 5;
-Il 12
/If?
j I ax -|- b |1/ш x sign (t/л- -|- b} dx — (/.
~/ii?
Коэффициент снижения напряжений /)
in — показа і ель ciriiciinoio э.’М'ііа ікі.ізу'ігс і п; .S осеїн усилім*. Н/мм; (і —н.К н
ҐіЛЮЩИІІ МОМСІІГ. ІІ’ММ/ММ. Л — голтиил і іі'іікн. мм
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
ПОВЕРОЧНЫЙ расчет на прочность внутреннего корпуса
цилиндра высокого давления
Рассмотрим расчет напряжений в корпусе ЦВД по теории упругих осесимметричных оболочек средней толщины. Расчетная схема корпуса при pi = 4,6; р2 = 12,1; р3 = 8,6; р< = 7,0; р5 = 5,7 МПа представлена па черт. 1.
Распределение расчетных меридианных о, и окружных о2 напряжений на внутренней п наружной поверхностях корпуса по дуге меридиана приведено на черт. 2. Расчет выполнен по программе для ЭЦВМ ЕС-1052.
Расчетная схема для определения напряженного состояния корпуса путем решения осесимметричной задачи теории упругости па ЭЦВМ ЕС-1052 но методу конечных элементов дана па черт. 3. Результаты расчета показывают, что напряжения близки к значениям, полученным по п. 1.1 (см. черт. 2).
Рассмотрим расчет псустановпвшсйся ползучести корпуса (см. черт. 1). Температура при номинальном режиме эксплуатации дана в табл. 1. Изменение температуры по толщине стенки н мс-
Таблица 1
Температура корпуса цилиндра при номинальном режиме эксплуатации, °С
Номер ССЧСННЯ |
Поверхность |
Номер сечения |
Поверхность |
|||
внутренняя |
наружная |
внутренняя |
наружная |
|||
1 |
440 |
450 |
12 |
535 |
505 |
|
2, 3 |
460 |
464 |
13 |
535 |
507 |
|
4, 5 |
480 |
467 |
14 |
535 |
511 |
|
б |
491 |
480 |
15 |
535 |
514 |
|
7 |
492 |
483 |
16, 17 |
530 |
518 |
|
8, 9 |
520 |
491 |
18, 19 |
498 |
492 |
|
10 |
533 |
495 |
20 |
475 |
473 |
|
11 |
534 |
502 |
21 |
468 |
469 |
жду сечениями по меридиану принимается по линейному закону. Материал корпуса — сталь 15Х1М1ФЛ (ОСТ 108.961.02—79), показатель п предел ползучести принимались по данным справочного приложения 4.
Распределение суммарных напряжений в упругом корпусе при / = 0 и при состоянии ползучести через 105 ч эксплуатации показано на черт. 4,
ОСТ 108.020.132—85 Clp. II
Схема разбивки внутреннего корпуса цилиндра на сечения для расчета по теории оболочек
/, 2 2/— номера сеченяП стенки: радиусы кривизны меридиана, м.м: Sr. S-. S$. St — осевые усилия. Н мм: г, г — координаты, мм: р, Pz Pi — наружное н внутреннее давления. МПа
Черт. ;Наибольшие меридианные напряжения от давления в упругом. корпусе составляют на внутренней поверхности в сечении 13 при расчете по теории оболочек 120 МПа, а при решении осеспм-
Напряжение, МПа Напряжение, МПа
d
и — м ср иди я пи ыс напряжении; 6 — окружные напряжения; Л 'I — по теории оболочек н.| пнутреннеіі н наружной нонермгосгих соответственно; •» A — решение осесимметричной задачи теории упругости дли ипутреппеп и паружноіі поверхностей
Черт. 2
метричної! задачи они раины 115 МПа (см. черт. 2). При рабочей температуре 535°С минимальное значение предела текучести стали равно 210 МПа (см. справочное приложение 4). В соответствии с формулами (6) и (7) имеем:
Оі = 115МПа, о3=—р2=—12,1 МПа,
210 . ,.г
"т“ а, — з3 ” 115-|-12, I ~Схема разбивки внутреннего корпуса на конечные элементы для решения осесимметричной задачи теории упругости
/7
- номера макроэлемент;’;
посла разбиений ми?рамементой на т*п базовых элементов
рьр2 ps — нормальные распределенные поверхностные нагрузки, МПа
Черт. 3
OCT IОН.020.132 85 Слр. 13
Напряжения во внутреннем корпусе цилиндра при номинальном режиме
эксплуатации
« —меридианные нліірнжічпія: rt — окружные нлпрнже і; /. 2 — на пнутрсіїпеіі iioiicpv
ІІССТН II моменты кремени /-0 II /"ІО5 Ч СООТПСТСТІІСІІІІО: :і, 1 — ІІ.-І Ііпру ЖНІІІІ ІІОІіермІОСТІІ
л моменты времени /“0 II /-10' ч
Черт. 4Следовательно, коэффициент .запаса по пределу текучести равен допускаемому .значению (н. 4.1 стандарта).
Расчетные максимальные напряжения в наиболее горячей зоне корпуса на внутренней поверхности сечения 13 через 100 тыс. ч эксплуатации достигают 44 Ml 1а (см. черт. 4). Предел длительной прочности равен 116 МПа (справочное приложение 4). Тогда запас по длительной прочности составит
л" 44-1-12,1
что больше минимального допускаемого .значения 1,5 (и. 4.2 стандарта).
Таким образом, условия прочности корпуса ЦВД выполнены.
ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ КОРПУСА
СТОПОРНОГО КЛАПАНА
Рассмотрим расчет ползучести корпуса клапана из стали 15ХІМ1Ф (ОСТ 108.030.113 77) ио программе для осесимметричных оболочек средней толщины на ЭЦВМ НС-1052. Расчетная схема корпуса представлена па черт. 5. Показатель степенного закона п предел ііолзучссі її принимались по справочному приложению 4. Температура дана в табл. 2.
Таблица 2
Температура корпуса стопорного клапана при номинальном режиме эксплуатации, °С
Помер сечения |
1 loncp.x пост ь |
1 Іомср сечения |
I ІОІК'рХІІОСІ 1. |
||
внутренняя |
наружная |
внутрішняя |
наружная |
||
1 |
540 |
523 |
21 |
528 |
520 |
2 |
540 |
526 |
22 |
519 |
51« |
3, 4 |
510 |
532 |
23, 24 |
516 |
515 |
5 |
540 |
537 |
25 |
515 |
512 |
б-18 |
540 |
539 |
26 |
515 |
513 |
19 |
537 |
53« |
27 |
517 |
513 |
20 |
536 |
537 |
2« |
517 |
513 |
Результаты расчета напряжений в упругом корпусе (при / —0) и при состоянии ползучести после 10г> ч эксплуатации па наружной и внутренней поверхностях стенки приведены па черт. 6 и 7. Там же показаны результаты приближенного расчета напряжений при установившейся ползучести материала, полученные с помощью коэффициента В (рекомендуемое приложение 1) по значениям напряжений от действия только внутреннего давления при упругом состоянии материала.Расчетная схема корпуса стопорного клапана
Стр. 16 ОСТ 108.020.132—85
h 2 28 — номера сечении стенки; Si — осевое усилие от уплотнения разъема крышки, Н. мм
Черт.
5
М
11!)
52^0
аксимальные окружные напряжения на наружной поверхности стенки в сечении 10 через Ю5 ч составляют 52 МПа (см. черт. 7). Предел длительной прочности стали при температуре 539°С равен 119 МПа. Тогда запас по длительной прочности-2,3> [//„„] = 1,5.
/. 2 — нл пп у троп II сП нопсрхііосііі п моменти времени /-0 II /“’КГ ‘I cool інистненіїо: 3, 4 — нл илружпоП попсрхностн п моменты прсмспи /-0 в /-НҐ' ч; • • А расчет но нрп ЛОЖСННЮ I
Черт. 6
Определим напряжения в корпусе с учетом концентрації» от отверстия для пароподводящего патрубка (черт. 2 справочного приложения 3). В районе сечения 19 (см. черт. 5) имеем от ношение £)„/£)„ = 0,616, следовательно, = 0,192. Поминальное напряжение равно
Теоретический коэффициент концентрации напряжений (справочное приложение 3, и. 2) определяем ио формуле
/ D2
КЛ=2А 1+ -4-0,5-4 1=2,4 (1-|-0,616'-’- 0,5 0,616') = 3,14 .
Зліпи 277Тогда максимальные окружные напряжении составят о2вм -3,14-50=157 МПа.
Максимальные окружные напряжения при состоянии ползучести материала согласно п. 2.1.3 стандарта находим по формуле
= (1 + ¥)°»=(| + 44)50=69 МПа.
Распределение окружных напряжений в корпусе стопорного клапана при номинальном режиме эксплуатации
Обозначении — см. черт. С
Черт. 7
Запас по длительной прочности в этом случае ранен (при 540°С)
Согласно РТМ 108.021.103—85, [лдп] = 1,25.
Таким образом, условия длительной прочности выполнены.
ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ КОРПУСА
БЛОКА РЕГУЛИРУЮЩИХ КЛАПАНОВ
Расчетная схема для определения напряжении в средней части корпуса блока приведена па черт. 8. Расчетное сечение Б — Б нагружено внутренним давлением р = 9 МПа; осевой силойРасчетная схема корпуса блока регулирующих клапанов
б-Б
? Я*— номгрл ССЧСІГШІ сіеіікн: Р* - осеням сила. II; 5,. 5,. Л . осгпые усилия. П/мм;
—іізнібі'ннцпі) момент ог хпрпусл турбинн. II -мм/мм
Черт. 8Напряжения о корпусе блока регулирующих клапанов при поминальном
режиме эксплуатации
Номер сечения і
а - и момент времени / — 0;
и и її I > и/Кен н и на внутренней н
'I ’ Ну I НИЧ
б —п момент прсмспн /’ІО"' ч; I. 2--мсриднанние наружной по»ср.ііостм cooriiviciпенно; :і, f — окружна tun tроніїсн и нархжпой іннігрміосгн
чP2= pF (F —площадь внутренней нолосш сечения); осевыми усилиями 5Ь S2 от давления в отверстиях под седла к между ребрами; усилием S„ и изгибающим MOMCIIIOM <7|(, полученными из выполненного предварительно расчета корпуса ЦВД, к которому приваривается корпус блока клапанов.