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1、会计学1汽缸汽缸(qgng)与隔板与隔板第一页，共28页。第一节第一节 工作条件和设计工作条件和设计(shj)要求要求1.1.形状复杂；形状复杂；2.2.承受很大的压差、温度应力和热变形；承受很大的压差、温度应力和热变形；设计要求：设计要求：1.1.形状要简、对称，壁厚变化均匀，壁厚尽量薄；形状要简、对称，壁厚变化均匀，壁厚尽量薄；2.2.尽量避免出现平壁和特别笨重的水平中分面法兰；尽量避免出现平壁和特别笨重的水平中分面法兰；3.3.承受高温、高压承受高温、高压(goy)(goy)部分限定在一定范围内；部分限定在一定范围内；4.4.缸体各部分能自由膨胀，但在膨胀过程中动、静部分对中保持不变或变
2、化很小；缸体各部分能自由膨胀，但在膨胀过程中动、静部分对中保持不变或变化很小；5.5.连接在缸体上的管道具有足够弹性；连接在缸体上的管道具有足够弹性；6.6.排气部分要有很好的气动性能和足够的刚度；排气部分要有很好的气动性能和足够的刚度；7.7.工艺性好，便于制造、安装、检修和运输。工艺性好，便于制造、安装、检修和运输。第1页/共28页第二页，共28页。第二节第二节 典型典型(dinxng)结构结构 属于的非标件，因此给出一个通用性的概括是不可能的。汽轮机在此方面的复杂性尤其突出。属于的非标件，因此给出一个通用性的概括是不可能的。汽轮机在此方面的复杂性尤其突出。一、进汽部分一、进汽部分 进汽部
3、分是指从新汽法兰接口进汽部分是指从新汽法兰接口(ji k(ji k u)u)（或从透平调节阀后）到调节级喷嘴的通流部分。包括蒸汽室（有时（或从透平调节阀后）到调节级喷嘴的通流部分。包括蒸汽室（有时包括调节阀室）和喷嘴室，它是汽缸中压力和温度最高的部分。包括调节阀室）和喷嘴室，它是汽缸中压力和温度最高的部分。结构形式：整体式：蒸汽室、喷嘴室与汽缸组成一个整体。优点：结构简单，减少加工和装配工作量；缺点：浇铸困难，须用同种材料。改进方法(fngf)：将蒸汽室和喷嘴室分别浇铸，然后用螺拴连接或焊接为一个整体。这两种结构由于各调节阀后的喷嘴室做成一个整体，在变工况时会产生很大的热应力，因此主要应用在中
4、、低参数的汽轮机上。第2页/共28页第三页，共28页。分体式：不但蒸汽室、喷嘴室与汽缸分开，而分体式：不但蒸汽室、喷嘴室与汽缸分开，而且蒸汽室对应于调节阀也分为若干独立部分。且蒸汽室对应于调节阀也分为若干独立部分。优点：汽缸结构简单，便于铸造；蒸汽室、喷优点：汽缸结构简单，便于铸造；蒸汽室、喷嘴室沿圆周对称布置，有利于减小汽缸热应力；嘴室沿圆周对称布置，有利于减小汽缸热应力；高温部分集中，便于发挥材料性能；部分负荷高温部分集中，便于发挥材料性能；部分负荷时喷嘴室的热应力为零；喷嘴室可自由膨胀。时喷嘴室的热应力为零；喷嘴室可自由膨胀。双层高压缸结构：主要用于高参数汽轮机，双层高压缸结构：主要用于
5、高参数汽轮机，高压缸外缸上的进气室与内缸中的喷嘴室利用高压缸外缸上的进气室与内缸中的喷嘴室利用插管连接，插管上有带有活塞环的滑动插管连接，插管上有带有活塞环的滑动(hudng)(hudng)密封接头。有利于减小温度应力和压密封接头。有利于减小温度应力和压差形成的应力。差形成的应力。对于高参数汽轮机进汽部分，调节阀与汽缸对于高参数汽轮机进汽部分，调节阀与汽缸为单独布置。优点：汽缸结构简单，形状容易为单独布置。优点：汽缸结构简单，形状容易做得对称；高温蒸汽不直接与汽缸接触，受热做得对称；高温蒸汽不直接与汽缸接触，受热条件改善；调节阀与主气阀可以制成一个整体，条件改善；调节阀与主气阀可以制成一个整体
6、，结构更加紧凑；装拆方便。缺点：增加了调节结构更加紧凑；装拆方便。缺点：增加了调节阀后管道容积，使机组甩负荷时的超速危险增阀后管道容积，使机组甩负荷时的超速危险增大。大。第3页/共28页第四页，共28页。二、高压缸二、高压缸二、高压缸二、高压缸 中低参数汽轮机，一般采用单层汽中低参数汽轮机，一般采用单层汽中低参数汽轮机，一般采用单层汽中低参数汽轮机，一般采用单层汽缸。优点：汽缸结构简单，便于制造；缸。优点：汽缸结构简单，便于制造；缸。优点：汽缸结构简单，便于制造；缸。优点：汽缸结构简单，便于制造；易于形成抽气口；尺寸小，加工周期短。易于形成抽气口；尺寸小，加工周期短。易于形成抽气口；尺寸小，加
7、工周期短。易于形成抽气口；尺寸小，加工周期短。随着参数的提高，单层缸的缺点：压力随着参数的提高，单层缸的缺点：压力随着参数的提高，单层缸的缺点：压力随着参数的提高，单层缸的缺点：压力(yl)(yl)大，法兰强度和密封存在问题；大，法兰强度和密封存在问题；大，法兰强度和密封存在问题；大，法兰强度和密封存在问题；启动、停机、变工况时法兰中的应力和启动、停机、变工况时法兰中的应力和启动、停机、变工况时法兰中的应力和启动、停机、变工况时法兰中的应力和变形大；整个高压缸均需采用耐热合金变形大；整个高压缸均需采用耐热合金变形大；整个高压缸均需采用耐热合金变形大；整个高压缸均需采用耐热合金制造。制造。制造。
8、制造。双层缸可以克服上述缺点，为了节双层缸可以克服上述缺点，为了节双层缸可以克服上述缺点，为了节双层缸可以克服上述缺点，为了节省耐热合计材料，高压内缸制造非常紧省耐热合计材料，高压内缸制造非常紧省耐热合计材料，高压内缸制造非常紧省耐热合计材料，高压内缸制造非常紧凑，为了降低外缸壁中的应力水平，外凑，为了降低外缸壁中的应力水平，外凑，为了降低外缸壁中的应力水平，外凑，为了降低外缸壁中的应力水平，外缸做成近乎球形。双层缸的优点：内缸缸做成近乎球形。双层缸的优点：内缸缸做成近乎球形。双层缸的优点：内缸缸做成近乎球形。双层缸的优点：内缸承受高温，外缸承受压力承受高温，外缸承受压力承受高温，外缸承受压力
9、承受高温，外缸承受压力(yl)(yl)，节约，节约，节约，节约材料成本；有利于减小温度应力；减小材料成本；有利于减小温度应力；减小材料成本；有利于减小温度应力；减小材料成本；有利于减小温度应力；减小了压差形成的应力。了压差形成的应力。了压差形成的应力。了压差形成的应力。其他高压缸形式：钢环热套；整体其他高压缸形式：钢环热套；整体其他高压缸形式：钢环热套；整体其他高压缸形式：钢环热套；整体圆筒；三层汽缸。圆筒；三层汽缸。圆筒；三层汽缸。圆筒；三层汽缸。第4页/共28页第五页，共28页。三、低压缸三、低压缸 低压缸内压力、温度低，强低压缸内压力、温度低，强度不是度不是(b shi)(b shi)主
10、要问题。主要主要问题。主要问题是如何保持其刚度和流道问题是如何保持其刚度和流道的合理。的合理。双层结构的低压缸有利于减双层结构的低压缸有利于减小缸体的翘曲变形，被较多地小缸体的翘曲变形，被较多地采用。采用。燃气轮机压力较汽轮机低，燃气轮机压力较汽轮机低，气缸形状简单。出于气动考虑，气缸形状简单。出于气动考虑，必须降低流动阻力；工作温度必须降低流动阻力；工作温度高，气缸一般都有隔热和冷却高，气缸一般都有隔热和冷却装置装置 。第5页/共28页第六页，共28页。四、法兰和连接螺栓四、法兰和连接螺栓四、法兰和连接螺栓四、法兰和连接螺栓 保障气密性是重点，螺栓的排列密度比较高，对于保障气密性是重点，螺栓
11、的排列密度比较高，对于保障气密性是重点，螺栓的排列密度比较高，对于保障气密性是重点，螺栓的排列密度比较高，对于高压缸，应该尽量高压缸，应该尽量高压缸，应该尽量高压缸，应该尽量(j(j nling)nling)使螺栓中心靠近气缸壁使螺栓中心靠近气缸壁使螺栓中心靠近气缸壁使螺栓中心靠近气缸壁中心线。中心线。中心线。中心线。机组启动时，螺栓的温差很大，同时收到较大的机组启动时，螺栓的温差很大，同时收到较大的机组启动时，螺栓的温差很大，同时收到较大的机组启动时，螺栓的温差很大，同时收到较大的附加拉应力，可以采取一定措施壁面出现破坏。附加拉应力，可以采取一定措施壁面出现破坏。附加拉应力，可以采取一定措施
12、壁面出现破坏。附加拉应力，可以采取一定措施壁面出现破坏。1.增加法兰、螺栓加热装置；2.用埋头螺栓；3.在螺栓与法兰之间增加导热(dor)材料；4.在螺帽和法兰面之间增加套筒。第6页/共28页第七页，共28页。第三节第三节 气缸气缸(q n)支承定位和热膨胀支承定位和热膨胀 汽缸支承定位：汽缸受热后，既能汽缸支承定位：汽缸受热后，既能自由膨胀又能保障动、静部分对中不变。自由膨胀又能保障动、静部分对中不变。一、高压缸的支承一、高压缸的支承 高压缸与轴承的支承方式：下缸伸高压缸与轴承的支承方式：下缸伸出的半法兰与轴承座联接；采用上或下出的半法兰与轴承座联接；采用上或下缸上伸出的搭爪支承在轴承座上；
13、利用缸上伸出的搭爪支承在轴承座上；利用中分面支承。中分面支承。利用中分面支承中，可以将汽缸支利用中分面支承中，可以将汽缸支承在下缸搭爪上，也可以支承在上缸搭承在下缸搭爪上，也可以支承在上缸搭爪上，此时下缸必须有安装爪上，此时下缸必须有安装(nzhung)(nzhung)搭爪，用于安装搭爪，用于安装(nzhung)(nzhung)。内缸与外缸的支承方式：也是利用内缸与外缸的支承方式：也是利用搭爪将内缸支承到外缸上，与高压缸类搭爪将内缸支承到外缸上，与高压缸类似，有上、下搭爪两种形式。其中上缸似，有上、下搭爪两种形式。其中上缸搭爪支承方式为中分面支承。搭爪支承方式为中分面支承。第7页/共28页第八
14、页，共28页。二、低压缸支承二、低压缸支承二、低压缸支承二、低压缸支承 普遍采用从下缸伸出的支承面支承在普遍采用从下缸伸出的支承面支承在普遍采用从下缸伸出的支承面支承在普遍采用从下缸伸出的支承面支承在基础台上。小型机组低压转子的支承轴基础台上。小型机组低压转子的支承轴基础台上。小型机组低压转子的支承轴基础台上。小型机组低压转子的支承轴承与低压缸为一个整体；大功率汽机将承与低压缸为一个整体；大功率汽机将承与低压缸为一个整体；大功率汽机将承与低压缸为一个整体；大功率汽机将轴承座与低压缸分离，减少变形。轴承座与低压缸分离，减少变形。轴承座与低压缸分离，减少变形。轴承座与低压缸分离，减少变形。三、滑销
15、系统和死点三、滑销系统和死点三、滑销系统和死点三、滑销系统和死点 滑销系统作用：机组受热后，使透平滑销系统作用：机组受热后，使透平滑销系统作用：机组受热后，使透平滑销系统作用：机组受热后，使透平的动、静部分能够沿着预先规定的方向的动、静部分能够沿着预先规定的方向的动、静部分能够沿着预先规定的方向的动、静部分能够沿着预先规定的方向膨胀，保证动、静部分的对中不变或变膨胀，保证动、静部分的对中不变或变膨胀，保证动、静部分的对中不变或变膨胀，保证动、静部分的对中不变或变化很小。变形中位置不变的点称为死点。化很小。变形中位置不变的点称为死点。化很小。变形中位置不变的点称为死点。化很小。变形中位置不变的点
16、称为死点。冷凝式透平中，死点通常布置在低压冷凝式透平中，死点通常布置在低压冷凝式透平中，死点通常布置在低压冷凝式透平中，死点通常布置在低压排汽口中心排汽口中心排汽口中心排汽口中心(zhngxn)(zhngxn)，或靠近该位置。，或靠近该位置。，或靠近该位置。，或靠近该位置。滑销分为横销、纵销和立销，分别允滑销分为横销、纵销和立销，分别允滑销分为横销、纵销和立销，分别允滑销分为横销、纵销和立销，分别允许对应方向上的自由热膨胀，同时又保许对应方向上的自由热膨胀，同时又保许对应方向上的自由热膨胀，同时又保许对应方向上的自由热膨胀，同时又保证动、静部分的对中不变。证动、静部分的对中不变。证动、静部分的
17、对中不变。证动、静部分的对中不变。第8页/共28页第九页，共28页。第四节第四节 汽缸汽缸(qgng)的强度计算的强度计算一、汽缸一、汽缸一、汽缸一、汽缸(qgng)(qgng)壁强度计算壁强度计算壁强度计算壁强度计算 汽缸汽缸汽缸汽缸(qgng)(qgng)壁形状复杂，沿长度方向压力和温度在持续变化，同时存在着形式壁形状复杂，沿长度方向压力和温度在持续变化，同时存在着形式壁形状复杂，沿长度方向压力和温度在持续变化，同时存在着形式壁形状复杂，沿长度方向压力和温度在持续变化，同时存在着形式不同的法兰，特别是高压缸工作在高温下，蠕变往往不能忽略，这些都大大增加了不同的法兰，特别是高压缸工作在高温下
18、，蠕变往往不能忽略，这些都大大增加了不同的法兰，特别是高压缸工作在高温下，蠕变往往不能忽略，这些都大大增加了不同的法兰，特别是高压缸工作在高温下，蠕变往往不能忽略，这些都大大增加了汽缸汽缸汽缸汽缸(qgng)(qgng)壁计算精度提高的难度。壁计算精度提高的难度。壁计算精度提高的难度。壁计算精度提高的难度。当汽缸当汽缸当汽缸当汽缸(qgng)(qgng)内外径之比小于内外径之比小于内外径之比小于内外径之比小于1.31.3时，汽缸时，汽缸时，汽缸时，汽缸(qgng)(qgng)壁圆柱段可以近似按照薄壁圆柱段可以近似按照薄壁圆柱段可以近似按照薄壁圆柱段可以近似按照薄壁圆筒计算强度：壁圆筒计算强度：
19、壁圆筒计算强度：壁圆筒计算强度：式中p为计算截面处内外压力差，为汽缸(qgng)壁厚，D为汽缸(qgng)内径。当汽缸(qgng)内外径之比大于 1.3时，可根据第四强度理论计算汽缸(qgng)壁应力。根据第四强度理论，弹性体上某点主应力和许用应力满足下列关系：主应力按照沿缸壁的平均应力代替第9页/共28页第十页，共28页。切向应力切向应力(yng(yngl)l)：轴向应力轴向应力(yng(yngl)l)：径向应力径向应力(yng(yngl)l)：将主应力公式带入上式并考虑工艺要求，即可得到(d do)缸壁厚度的计算公式：1为缸壁厚度公差。对于汽缸端部，根据(gnj)实际测量结果，与45度夹角
20、上的应力最大，按照该方向截取一单元窄条，底部长度为单位长度，由此可见作用在该梯形上的作用力为pF，则作用在该截面上的弯矩为：第10页/共28页第十一页，共28页。F F为梯形面积为梯形面积(min j)(min j)，a a为梯形形心到底边的距离。为梯形形心到底边的距离。梯形底边长度梯形底边长度K K、面积、面积(min j)F(min j)F、至底边距离、至底边距离a a为：为：截面(jimin)的截面(jimin)系数为：则截面(jimin)上的弯曲应力为式中的1/3为由经验得到的修正系数。第11页/共28页第十二页，共28页。二、法兰连接密封性和螺栓强度计算二、法兰连接密封性和螺栓强度计
21、算二、法兰连接密封性和螺栓强度计算二、法兰连接密封性和螺栓强度计算 影响法兰连接密封性的因素很多，如法兰几何影响法兰连接密封性的因素很多，如法兰几何影响法兰连接密封性的因素很多，如法兰几何影响法兰连接密封性的因素很多，如法兰几何(j(j h)h)尺寸、加工质量、拧紧力、蒸汽压力尺寸、加工质量、拧紧力、蒸汽压力尺寸、加工质量、拧紧力、蒸汽压力尺寸、加工质量、拧紧力、蒸汽压力和温度等。这些因素中，装配状态下的拧紧力的大小是重要的可调控量，在施加了合适的拧紧和温度等。这些因素中，装配状态下的拧紧力的大小是重要的可调控量，在施加了合适的拧紧和温度等。这些因素中，装配状态下的拧紧力的大小是重要的可调控量
22、，在施加了合适的拧紧和温度等。这些因素中，装配状态下的拧紧力的大小是重要的可调控量，在施加了合适的拧紧力后，可以保证在两次大修期间中分面不发生漏气。力后，可以保证在两次大修期间中分面不发生漏气。力后，可以保证在两次大修期间中分面不发生漏气。力后，可以保证在两次大修期间中分面不发生漏气。1.1.工作状态下保持汽密螺栓中应力的确定工作状态下保持汽密螺栓中应力的确定工作状态下保持汽密螺栓中应力的确定工作状态下保持汽密螺栓中应力的确定 取一螺栓节距为取一螺栓节距为取一螺栓节距为取一螺栓节距为t t的法兰来考虑该问题，作用在法兰上的力有：汽缸壁对法兰的作用力的法兰来考虑该问题，作用在法兰上的力有：汽缸壁
23、对法兰的作用力的法兰来考虑该问题，作用在法兰上的力有：汽缸壁对法兰的作用力的法兰来考虑该问题，作用在法兰上的力有：汽缸壁对法兰的作用力QQ，螺，螺，螺，螺栓对法兰的夹紧力栓对法兰的夹紧力栓对法兰的夹紧力栓对法兰的夹紧力P P和法兰面的压紧力和法兰面的压紧力和法兰面的压紧力和法兰面的压紧力R R。其中：。其中：。其中：。其中：第12页/共28页第十三页，共28页。要保证法兰的汽密性，螺栓的加紧力要保证法兰的汽密性，螺栓的加紧力P P应大于蒸汽力应大于蒸汽力QQ，这样在，这样在P P和和QQ的的共同作用下，法兰结合面上产生压紧力。根据实验研究，压紧力密度按直线共同作用下，法兰结合面上产生压紧力。根
24、据实验研究，压紧力密度按直线规律分布。结合面上压力的合力用规律分布。结合面上压力的合力用R R表示表示(bi(bi osh)osh)，显然，显然R R的作用中心为：的作用中心为：根据(gnj)力和力矩平衡方程可得：由此可得：称为螺栓拧紧系数，根据几何(j h)量求出拧紧系数后，就可得到工作状态下保持汽密性时螺栓对应的应力。按照上面计算得到的结果是偏安全的。第13页/共28页第十四页，共28页。减小螺栓应力的方法：减小螺栓应力的方法：减小螺栓应力的方法：减小螺栓应力的方法：1 1）减小螺栓到汽缸壁的距离；）减小螺栓到汽缸壁的距离；）减小螺栓到汽缸壁的距离；）减小螺栓到汽缸壁的距离；2 2）减小螺
25、距；）减小螺距；）减小螺距；）减小螺距；3 3）增大法兰宽度，但这样对机组启动、热应力等产生不利影响；）增大法兰宽度，但这样对机组启动、热应力等产生不利影响；）增大法兰宽度，但这样对机组启动、热应力等产生不利影响；）增大法兰宽度，但这样对机组启动、热应力等产生不利影响；4 4）开法兰减荷槽（或加热）开法兰减荷槽（或加热）开法兰减荷槽（或加热）开法兰减荷槽（或加热(ji r)(ji r)槽）和使汽缸内壁凸起。槽）和使汽缸内壁凸起。槽）和使汽缸内壁凸起。槽）和使汽缸内壁凸起。2.考虑应力松弛后螺栓应力的确定考虑应力松弛后螺栓应力的确定 按照上面计算的结果，法兰似乎可以正常、安全地工作按照上面计算的
26、结果，法兰似乎可以正常、安全地工作(gngzu)。但如果螺栓工作。但如果螺栓工作(gngzu)温度超出了材料的蠕变温度，随着时间的延续，螺栓中将发生应力松弛，螺栓中的应力降低，从而导致漏气。因此当螺栓工作温度超出了材料的蠕变温度，随着时间的延续，螺栓中将发生应力松弛，螺栓中的应力降低，从而导致漏气。因此当螺栓工作(gngzu)温度高于其材料的蠕变温度时，开始螺栓中的应力温度高于其材料的蠕变温度时，开始螺栓中的应力0应高于应高于1。对于螺栓，发生应力松弛情况时弹性伸长量（应变）和塑性伸长量（应变）之和保持为常数。对于螺栓，发生应力松弛情况时弹性伸长量（应变）和塑性伸长量（应变）之和保持为常数。第
27、14页/共28页第十五页，共28页。根据蠕变(r bin)速度和应力的关系式在蠕变的稳定(wndng)阶段，B(t)为常数。其中0、cr为弹性应变和塑性(sxng)应变。上式微分后为：应变的微分式可以改写为：利用边界条件积分上式可以得到：第15页/共28页第十六页，共28页。根据上式可以(ky)进一步得到：对于(duy)需要考虑应力松弛的螺栓拧紧力，首先计算工作状态下的拧紧力1，然后根据上式计算螺栓初始的拧紧力0。显然，初始拧紧力0不能超过材料在该温度下的屈服极限。3.螺栓温度应力及启动时允许的温差 工作或启动时，法兰和螺栓的温度存在差异，由此引起了温度应力。其中(qzhng)(t)：第16页
28、/共28页第十七页，共28页。在稳定工作在稳定工作(gngzu)(gngzu)状态下，法兰温度为状态下，法兰温度为tf tf，螺栓温度为，螺栓温度为tbtb，两者的温差：，两者的温差：f和b分别为法兰和螺栓(lushun)的线膨胀率；KH为有螺栓(lushun)部分的法兰高度，H为半法兰高度，K为系数，双头螺栓(lushun)为2，罗纹拧入下法兰情况为1；Lb为螺栓(lushun)长度。法兰和螺栓(lushun)的膨胀差为：法兰的热膨胀量要比螺栓(lushun)大，螺栓(lushun)被拉长Lb，法兰被压缩Lf，根据变形几何关系可得：法兰和螺栓的自由热膨胀分别为：第17页/共28页第十八页，共
29、28页。在平衡位置上法兰和螺栓在平衡位置上法兰和螺栓(lushun)(lushun)受到的作用力分别为：受到的作用力分别为：c1和c2称为法兰和螺栓的刚性系数，其物理含义为引起法兰或螺栓单位变形所需的力。根据(gnj)法兰和螺栓相互作用力相等得到：根据上式可以(ky)得到Lb和Lf间的关系，由此可以(ky)进一步得到螺栓中的温度应力为：第18页/共28页第十九页，共28页。由于温度应力的存在，增加由于温度应力的存在，增加(zngji)(zngji)了法兰结合面上的压紧力。因此保证了法兰结合面上的压紧力。因此保证法兰结合密封性的最初拧紧螺栓的应力不再是法兰结合密封性的最初拧紧螺栓的应力不再是0
30、0，而是，而是0-0-t1t1就够了。就够了。如果螺栓的许用应力采用如果螺栓的许用应力采用=0.5=0.50.20.2，则启动时螺栓中允许的最大温度，则启动时螺栓中允许的最大温度应力为：应力为：因此启动时法兰和螺栓(lushun)的允许最大温差为：上式是制订汽轮机启动规范的重要参考数据。三、法兰强度计算 法兰计算中假定：1）螺栓预紧力看作(kn zu)集中载荷；第19页/共28页第二十页，共28页。2 2）中分面上，法兰接触力不计；）中分面上，法兰接触力不计；3 3）不考虑法兰过渡到汽缸壁处可能出现）不考虑法兰过渡到汽缸壁处可能出现(chxin)(chxin)的弯矩。的弯矩。此时一个节距上的法
31、兰看作梁，长度为此时一个节距上的法兰看作梁，长度为T T，宽度为，宽度为t t，高度为，高度为HH。蒸汽力。蒸汽力QQ作用在螺栓作用在螺栓孔中心的弯矩最大，而该面上抗弯截面系数又最小。螺孔截面处抗弯截面系数为：孔中心的弯矩最大，而该面上抗弯截面系数又最小。螺孔截面处抗弯截面系数为：此时(c sh)应力计算公式如下：可进一步得到(d do)法兰厚度的计算方法第20页/共28页第二十一页，共28页。第五节第五节 汽缸材料汽缸材料(cilio)和许用应力和许用应力一、材料一、材料一、材料一、材料 汽缸所用材料主要取决于其工作温度。对于汽缸所用材料主要取决于其工作温度。对于汽缸所用材料主要取决于其工作
32、温度。对于汽缸所用材料主要取决于其工作温度。对于(duy)(duy)低压缸主要为铸铁，随着温度低压缸主要为铸铁，随着温度低压缸主要为铸铁，随着温度低压缸主要为铸铁，随着温度升高从普通铸钢、合金钢、奥氏体合金钢过渡。升高从普通铸钢、合金钢、奥氏体合金钢过渡。升高从普通铸钢、合金钢、奥氏体合金钢过渡。升高从普通铸钢、合金钢、奥氏体合金钢过渡。螺栓是汽缸的一个重要零件，一般用优质碳素钢、各类合金钢制造。螺帽选用材螺栓是汽缸的一个重要零件，一般用优质碳素钢、各类合金钢制造。螺帽选用材螺栓是汽缸的一个重要零件，一般用优质碳素钢、各类合金钢制造。螺帽选用材螺栓是汽缸的一个重要零件，一般用优质碳素钢、各类合
33、金钢制造。螺帽选用材料较螺栓低一级，硬度也相应较低。料较螺栓低一级，硬度也相应较低。料较螺栓低一级，硬度也相应较低。料较螺栓低一级，硬度也相应较低。二、许用应力二、许用应力二、许用应力二、许用应力 应该从工作温度出发，分别考虑三种许用应力，屈服极限、持久强度极限和蠕变应该从工作温度出发，分别考虑三种许用应力，屈服极限、持久强度极限和蠕变应该从工作温度出发，分别考虑三种许用应力，屈服极限、持久强度极限和蠕变应该从工作温度出发，分别考虑三种许用应力，屈服极限、持久强度极限和蠕变极限。极限。极限。极限。第21页/共28页第二十二页，共28页。第五章第五章 隔板结构隔板结构(jigu)和强和强度计算度
34、计算第22页/共28页第二十三页，共28页。第一节第一节第一节第一节 隔板工作条件隔板工作条件隔板工作条件隔板工作条件(tiojin)(tiojin)和设计要求和设计要求和设计要求和设计要求 从结构上看，隔板分为外缘、静叶、板体和环形密封四部分组成。从结构上看，隔板分为外缘、静叶、板体和环形密封四部分组成。高压部分的隔板承受高温、高压蒸汽，低压部分隔板承受湿蒸汽作用。高压部分的隔板承受高温、高压蒸汽，低压部分隔板承受湿蒸汽作用。设计要求：设计要求：1.1.汽密性好；汽密性好；2.2.有足够的强度和刚度有足够的强度和刚度(nn d)d)；3.3.与转子同心；与转子同心；4.4.隔板上的静叶应该有
35、准确的出汽方向和良好的气动性能；隔板上的静叶应该有准确的出汽方向和良好的气动性能；5.5.结构、工艺简单，成本低廉。结构、工艺简单，成本低廉。第23页/共28页第二十四页，共28页。第二节第二节 隔板隔板(bn)结构结构 隔板结构型式多样，常见结构型隔板结构型式多样，常见结构型式有：装配式隔板、焊接隔板和铸式有：装配式隔板、焊接隔板和铸造隔板。造隔板。装配式隔板：最早使用的隔板型式，装配式隔板：最早使用的隔板型式，缺点是加工工作量和金属缺点是加工工作量和金属(jnsh(jnsh)切切削量大，生产周期长、成本高。削量大，生产周期长、成本高。焊接隔板：容易保证每个喷嘴槽道焊接隔板：容易保证每个喷嘴
36、槽道的汽密性；静叶叶片加工量和金属的汽密性；静叶叶片加工量和金属(jnsh(jnsh)切削量都很小；强度和刚度切削量都很小；强度和刚度较大。较大。铸造隔板：基本等同于焊接隔板，铸造隔板：基本等同于焊接隔板，但其工艺更加简单，加工量更少。但其工艺更加简单，加工量更少。第24页/共28页第二十五页，共28页。第三节第三节第三节第三节 隔板强度隔板强度隔板强度隔板强度(qingd)(qingd)计算计算计算计算 隔板是一个外圆支撑、直径自由、具有内孔的半圆板，由于受力的非对隔板是一个外圆支撑、直径自由、具有内孔的半圆板，由于受力的非对称性属于曲梁的斜弯曲，这在数学上尚没有找到解析解，因此隔板计算必须
37、称性属于曲梁的斜弯曲，这在数学上尚没有找到解析解，因此隔板计算必须建立在一系列简化和假设基础上才可能进行。现在用于隔板工程计算方法主建立在一系列简化和假设基础上才可能进行。现在用于隔板工程计算方法主要有要有M-VM-V法（法（SmithSmith法）和法）和WahlWahl法。法。一、一、M-VM-V法法 M-V M-V法的假设：法的假设：1 1）隔板外缘固定在完全刚性的支座上；）隔板外缘固定在完全刚性的支座上；2 2）隔板上承受）隔板上承受着均匀的分布载荷着均匀的分布载荷(zi h)(zi h)；3 3）支反力沿支撑周边按正弦规律变化；）支反力沿支撑周边按正弦规律变化；4 4）计算）计算静叶
38、应力和挠度时，假定隔板外缘和板体是绝对刚性的，计算隔板本身应力静叶应力和挠度时，假定隔板外缘和板体是绝对刚性的，计算隔板本身应力和挠度时，静叶为决定刚性的；隔板径向截面形状保持不变；和挠度时，静叶为决定刚性的；隔板径向截面形状保持不变；6 6）不考虑隔）不考虑隔板本身的曲率。板本身的曲率。隔板体中最大应力在垂直于隔板中分面的内劲处，最大挠度在中分面内隔板体中最大应力在垂直于隔板中分面的内劲处，最大挠度在中分面内径处：径处：第25页/共28页第二十六页，共28页。二、二、WahlWahl法法 将隔板看作一个整个半圆环，其上作用着均布载荷。这样可以得到将隔板看作一个整个半圆环，其上作用着均布载荷。
39、这样可以得到(d do)(d do)隔板体上隔板体上最大应力和挠度：最大应力和挠度：其中z、t1、t2为考虑(kol)隔板几何形状影响后的修正系数。第26页/共28页第二十七页，共28页。第四节第四节 隔板隔板(bn)材料和许用材料和许用应力应力一、隔板材料一、隔板材料一、隔板材料一、隔板材料 隔板外缘和隔板体根据所处的温度隔板外缘和隔板体根据所处的温度隔板外缘和隔板体根据所处的温度隔板外缘和隔板体根据所处的温度(wnd)(wnd)，主要用灰铁、碳素铸钢、合，主要用灰铁、碳素铸钢、合，主要用灰铁、碳素铸钢、合，主要用灰铁、碳素铸钢、合金钢、特种合金钢和奥氏体钢制造。静叶材料的选取原则与动叶基本
40、相同。金钢、特种合金钢和奥氏体钢制造。静叶材料的选取原则与动叶基本相同。金钢、特种合金钢和奥氏体钢制造。静叶材料的选取原则与动叶基本相同。金钢、特种合金钢和奥氏体钢制造。静叶材料的选取原则与动叶基本相同。二、许用应力二、许用应力二、许用应力二、许用应力 应该从工作温度应该从工作温度应该从工作温度应该从工作温度(wnd)(wnd)出发，分别考虑三种许用应力，屈服极限、持久出发，分别考虑三种许用应力，屈服极限、持久出发，分别考虑三种许用应力，屈服极限、持久出发，分别考虑三种许用应力，屈服极限、持久强度极限和蠕变极限。强度极限和蠕变极限。强度极限和蠕变极限。强度极限和蠕变极限。应用(yngyng)时选用上述三个数据的小者。第27页/共28页第二十八页，共28页。