---

ЕВОЙ

OTP

ТУРБИНЫ ПАРОВЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ

НОРМЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ ХВОСТОВЫХ
СОЕДИНЕНИЙ РАБОЧИХ ЛОПАТОК

ОСТ 108.021.07—84

Издание официальноеУТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ указанием Министерства энергетического машиностроения от 25.12.84 № АЗ-002/9672

ИСПОЛНИТЕЛИ: Ч. Г. МУСТАФИН, канд. техн, наук (руководитель темы);
д. ю. соколов

(Є Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энер­гетического оборудования им. И. И. Ползунова (НПО ЦКТИ), 19-86.

У

Группа Е02

ДК 621.165:539.4-2

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

Т

ОСТ 108.021.07-84

Взамен ОСТ 24.021.07

УРБИНЫ ПАРОВЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ

НОРМЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ
ХВОСТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАБОЧИХ ЛОПАТОК

М

Указанием установлен

инистерства энергетического машиностроения от 25.12.84 № АЗ-002/9672 срок введения

с 01.01,86

Настоящий отраслевой стандарт распространяется на хвостовые соединения рабочих лопаток вновь проектируемых стационарных энергетических паровых турбин.

Стандарт устанавливает методы расчета на статическую прочность и запасы прочности Т-образ- ных, одно- и многоопорных грибовидных и вильчатых хвостовых соединений рабочих лопаток, выпол­ненных согласно ОСТ 108.260.06—79, ОСТ 108.261.01—79 —ОСТ 108.261.07—79.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

   1. Расчет на прочность хвостовых соединений рабочих лопаток при работе турбин в базовом ре­жиме разделяется на основной и поверочный (рекомендуемое приложение).

   2. Основной расчет производится на всех стадиях проектирования по номинальным напряже­ниям в опасных сечениях хвоста лопаток и ободов дисков.

Поверочный расчет рекомендуется выполнять на стадиях технического >и рабочего проектирова­ния для уточнения коэффициентов запаса длительной прочности, полученных в основном расчете. Он включает уточненный анализ упругого напряженного состояния и расчеты ша ползучесть и длитель­ную прочность с учетом концентрации напряжений.

обобщения опыта эксплуатации высокотемпературных хвостовых соединений рабочих лопаток па­ровых турбин, наработавших 200 тыс. ч;

экспериментального определения остаточного ресурса после 150 тыс. ч работы;

непосредственных длительных испытаний моделей ободов дисков на базе 90 тыс. ч.

При расчетном определении коэффициентов запаса длительной прочности по эквивалентному на­пряжению и по несущей способности необходимо, чтобы значения длительной прочности и изохрон­ные кривые ползучести металла были получены при- испытаниях образцов, изготовленных из заго­товок одной плавки при одновременной термообработке или из заготовок с одинаковым уровнем ис­ходных механических свойств металла (близкие значения о₀.2, Ов, 5, ф, КС).

С — равнодействующая центробежных сил (ЦБС) частей конструкции, вызывающая растяжение в расчетном сечении детали, Н;

С₍ — равнодействующая ЦБС частей конструкции, вызывающая изгиб в расчетном сечении дета­ли, Н;

Р—нагрузка, действующая на одну опору многоопорного грибовидного соединения, Н;

R — реакция в сопряжении заплечников, Н;

1П— момент сопротивления расчетного сечения, мм³;

t — размер одного шага хвостового соединения, мм;

с₀₂ — условный предел текучести материала, МПа;

с_т(п—предел длительной прочности материала, полученный при испытании гладких цилиндрических образцов, МПа;

=„ _р — номинальное рабочее напряжение растяжения в расчетном сечении детали, МПа;

<?_нп — номинальное наибольшее рабочее напряжение изгиба в расчетном сечении детали, МПа;

=сум — номинальное суммарное напряжение в расчетном сечении детали, МПа;

^Ссм — номинальное напряжение смятия на контактных поверхностях, МПа;

а_э — эквивалентное напряжение, МПа;

п — коэффициент запаса прочности.

2. ОСНОВНОЙ РАСЧЕТ

   1. Т-образное хвостовое соединение (черт. 1)

      1. Суммарные напряжения растяжения и изгиба в сечении I—I хвоста лопатки

Схема Т-образного хвостового соединения

®сум — $н.р —$H.H , (1 ')

где Он.р — номинальное напряжение растяжения от действия ЦБС части лопатки выше сечения I—I; °_н.,| = °н._и + °н и — номинальные напряжения изгиба от действия ЦБС профильной части лопатки (о^ „) и от паровых усилий (ой „)•

0сум — $Н.р—Н $Н.И« (2 ■ )

* Формулы используются и при определении напряжений в сечениях хвостовых соединений с верховой посадкой (од­ноопорных грибовидных).Здесь Он.р — номинальное напряжение растяжения от действия ЦБС лопатки с хвостом и части обо­да выше сечения I—I с коэффициентом 2/3;

М_г— Мп С, R

' ^гдеWc = -у- 4 ’■ = ^R + °’^5Лз)-

_

(3)

6 К^С_

К Ку 2

Если зазор 6 не более 0,03 мм, то расчет проводить при 6 = 0.

Полный зазор

8 §ТЄХН I -темп

где 6^техн — технологический зазор (6^техн от Одо 0,035 мм); 6^темп— температурный зазор; бтемп ₌ = (а_л— а_д) (Т— 20)а/2. Здесь а_л, а_д— коэффициенты линейного расширения материалов лопатки и диска (у применяемых в настоящее время материалов а_л<а_д); Т — рабочая температура, °С.

В существующих хвостовых соединениях при температурах 510—520°С и зазоре 6^техн = 0,035 мм полный зазор 6<0,02 мм.

Критический зазор 6_Кр (полное раскрытие заплечиков под действие»м ЦБС) рассчитывается по формуле (3) при R = 0. Для хвостового соединения с отношением 77/6^2,5

Ki—jyUh+Ml - Л) + ч4-1₃] + 0,5 [Х? + >1(1 - Л³)]}; (4)

/<₂=-^^(1-П (5)

В приведенных формулах безразмерные величины:

)_2Л,4-Лз. у _ 2H + h₃' у h₃. у _ йз . V _/4=0,5/13. г В. _ 0,6

¹’ ^2—Ь ’ ^3—ft’ ’ ~ Z/-4- 0,5й₃» °— Ь ' G/E-

Для хвостового соединения с отношением /7/6 >2,5

-А³) + >4]; (6)

^=-^(1-Р). (7)

Экспериментально измеренные реакции заплечиков в плоских моделях Т-образных хвостовых соединений составляют:

7? = 7?/С = О,165 при 26/</ = 3,0 (77/6 = 1,47; В/Ь= 1,33; hylb = 0,8)-,

R = R/C = 0,135 при 26/d= 1,0(77/6=4,40; В/6 = 2,00; /і,/6 = 2,4).

а = а' 4-а’ (8)

где <т'_м— номинальные напряжения смятия от действия ЦБС; <т'_м—номинальные напряжения смя­тия, вызываемые изгибающим моментом от парового усилия,

^асум — ^ан.р 4- а_{н н}.

где (т_н.р — номинальное напряжение растяжения от действия ЦБС части лопатки выше сечения III—III или IV—IV; <Тн.и=сг“^эг——номинальные напряжения изгиба от действия ЦБС профильной части лопатки и от паровых усилий.

в сечении III—III

_а

(П)

изг _ В (а₂+ а₃) . RK, .в сечении II—II

в сечении IV—IV

-ИЗГ Р (*Ч ~Г ^5 ~Т~ *^Г,) .

С - Ц7

|ИЗГ . R^i .

У? U7 ’

(13)

в сечении III—III

^ас^зг

Р (^а2 + «з) .

W

(14)

Черт. 2

Схема двухопорного грибовидного хвостового соединения

в

Схема трехопорного грибовидного хвостового соединения

изг —

R W

сечении II—II

Р

(15)

ал _аизг — _Щ_ . С Ц7 >

Я = 4 4 [(*! - А|) а, + Щ - Л²) (а₂ + а₃)]; (16)

До

в трехопорном Ч Р

R = 4 4 [(^ - Щ <h + (Л² - А²) (а₂+ а₃) + (% - А²) (а_{4 +}а, + а₆)]. (17)

Экспериментально измеренные реакции заплечиков в плоских моделях грибовидных хвостовых соединений составляют:

/? = 7?/С = 0,12 — в двухопорных с профилями № 1701, 1702, 1703, 1704 при Л/с? = 2,58;

7? =/?/С = 0,06 — в трехопорных с профилями № 1801, 1802 при A)d= 1,96.

о

(18)

= а 4-а

см см ¹ см

где <т_см— номинальные напряжения смятия от действия ЦБС; а”_м — номинальные напряжения смя­тия, вызываемые изгибающим моментом от парового усилия.

Геометрические соотношения размеров вилки хвоста с центральным расположением отвер­стия, наиболее близкие к оптимальным, находятся в пределах: А//ц = 0,45-4-0,55; 0,40-4-0,45

.Схема вильчатых хвостовых соединений

Суммарные напряжения растяжения и изгиба в сечении I—I хвоста лопатки

°сум — °н.р ”1“ ^ан.и, (19)

где Он.р — номинальное напряжение растяжения от действия ЦБС части лопатки выше сечения I—I; ан.и=а„_и — стн_и —номинальные напряжения изгиба от действия ЦБС профильной части лопатки (%_н) и от паровых усилий (о'_и).

Зн.р = СF,

где С — ЦБС рабочей лопатки и части обода с коэффициентом 2/3.

4С
^т = тл,

птъа.²

где п — число рядов заклепок; т — число плоскостей среза заклепок.

_ С
^Зсм«Лем ’

где п — число рядов заклепок; F_CM— суммарная площадь смятия вилок хвоста или обода.

1. 4. Замковые лопатки

      1. Замковые лопатки (черт. 5) практически не отличаются от рабочих лопаток с вильчатыми хвостами, и расчет на прочность их хвостов должен выполняться по формулам п. 2.3.

      2. Замковые лопатки или замковые вставки (см. черт. 5) при плотной пригонке торцевых пло­скостей хвостов одной к другой передают свои ЦБС (Сз.л) на околозамковые рабочие лопатки и на околозамковую часть обода. Расчет прочности околозамковых лопаток и околозамковых частей обола следует производить с учетом нагрузки от ЦБС, равной 1,5 ЦБС околозамковой лопатки.

2. ЗАПАСЫ ПРОЧНОСТИ

   1. Коэффициенты запаса прочности при отсутствии ползучести металла

      1. Для Т-образных хвостовых соединений:

хвост лопатки: « = Оо,2/стсум^ 1,70;

обод диска: /Т = Оо,₂/осум^ 1,65.

хвост лопатки: п = ст₀,2/осум^2,00;

обод диска: ;г = ст₀.2/0,i._p^2,00.

хвост лопатки: ?г = Ор.г/осум 1,60;

обод диска: « = Оо,2/0,,.р^ 1,80;

срез заклепок: « = оо,₂/т^2,50.

хвост лопатки: п = о_д.п/осум^ 1,70;

обод диска: <Д = о_д.п/осум^ 1,65.

хвост лопатки: п = о_д.п/осум^ 1,70;