Министерство образования Украины
Одесская Государственная Академия Холода
Кафедра расширительных машин.
Колеса турбодетандеров.
Студента 231 гр.
Тарасенко Е.А.
Одесса 1997 г.
Колеса турбодетандеров.
Вращающееся рабочее колесо является очень ответственной частью турбодетандера. Оно должно обладать высокими аэродинамическими качествами и необходимой прочностью как в нормальных температурных условиях, так и в условиях низких температур.
Конструкция реактивного колеса с длинными лопатками в большой мере зависит от числа лопаток. Первые конструкции колес делались с большим (порядка 80) числом лопаток. Однако конструктивно и технологически колеса с большим числом лопаток получаются сравнительно сложными, так как их приходится делать наборными, со вставными лопатками, изготовляемыми из тонких пластинок. Колеса с малым числом относительно толстых лопаток могут быть цельнофрезерованными, более прочными и легкими, что позволяет значительно увеличить допустимую окружную скорость, т. е. получить больший теплоперепад в одной ступени. Поэтому в последних конструкциях турбодетандеровприменяютсяцельнофрезерованные колеса с небольшим числом лопаток.
Опыт показал, что колеса с 17-20 лопатками являются вполне удовлетворительными как с газодинамической, так и конструктивной точки зрения.
Окружные скорости рабочих колес реактивных турбодетандеров находятся в пределах 150-400 м/с. Поэтому колеса должны обладать высокими газодинамическими качествами, достаточной механической прочностью при нормальных и низких температурах и малым весом.
Первые отечественные реактивные турбодетандеры, разработанные под руководством акад.П.Л. Капицы, имели рабочие колеса с двусторонним выходом газа (рис. 1).
Колесо состоит из стрелки, в прорези которой вставляются лопатки, изготовленные из листовой стали.
В средней части лопаток имеются заплечики, входящие в кольцевые пазы покрывных дисков, а в верхней части - выступы, которые расклепываются в прорезях покрывных дисков. Для предотвращения смещения и вибрации лопаток заплечики вводятся в кольцо с прорезями. Число лопаток в колесах такой конструкции было значительным - 36 длинных и 36 коротких. Стрелка и покрывные диски изготовлялись из поковок нержавеющей стали, а лопатки из листового проката этой же стали.
Рис. 1, Рабочее колесо реактивного турбодетандера с двухсторонним выходом газа:
1
- стрелка; 2 - покрывные диски; 3 - лопатки;
4 – кольцо
Ввиду того, что подобные колеса имеют значительный вес, располагаются в средней части ротора и удалены от опор, критическое число оборотов ротора обычно бывает ниже рабочего числа оборотов, т. е. вал получается «гибким». Для предотвращения значительных колебаний и больших прогибов вала при переходе через критическое число оборотов одну опору снабжают демпфирующим устройством.
В современных турбодетандерах обычно применяются закрытые и полуоткрытые рабочие колеса с односторонним выходом газа, расположенные на консоли вала.
Закрытое рабочее колесо с односторонним выходом газа (рис. 2) состоит из покрывного и лопаточного дисков, соединяемых заклепками. Лопаточный диск может изготовляться фрезерованием, штамповкой или методом точного литья по выплавляемым моделям. Однако, ввиду того, что количество выпускаемых однотипных рабочих колес сравнительно невелико, обычно лопаточные диски выполняются фрезерованием. Оба диска изготовляются из поковок алюминиевого сплава марки АК6. Заклепки, соединяющие диски рабочего колеса, изготовляются из алюминиевого сплава марки В65.
Рис. 2. Закрытое рабочее колесо реактивного турбодетандера с односторонним выходом газа: 1 - лопаточной диск; 2 - покрывной диск: 3 - заклепка; 4 - гребни лабиринтных уплотнении
Число лопаток рабочих колес подобного типа обычно равно 17—21. Толщина лопатки делается на 1—1,5 мм больше диаметра заклепки и находится в пределах от 8 мм для больших колес до 2,5 мм для малых.
Для уменьшения действующих на рабочее колесо осевых сил на лопаточном диске делается разгрузочный бурт, на котором располагаются лабиринтные уплотнения, а кольцевая полость между лабиринтами разгрузочного бурта и лабиринтами вала соединяется отверстиями с выходной воронкой колеса. Для уменьшения утечек газа лабиринтные уплотнения на ступице покрывного диска и на разгрузочном бурте могут выполняться ступенчатыми.
Гребни лабиринтных уплотнений изготовляются из латунной или никелевой фасонной ленты и зачеканиваются в пазы дисков рабочего колеса медной проволокой.
Окончательная механическая обработка рабочих колес и зачеканка лабиринтных гребней производятся после клепки.
Рабочие колеса с односторонним выходом газа, располагаемые на консоли вала, соединяются с валом на конической посадке с конусностью 1 : 10. Для передачи крутящего момента служат две призматические шпонки. Колесо крепится к валу болтом, головка которого образует внутренние стенки выходного канала воронки рабочего колеса. Применене конической посадки позволяет производить многократные разборку и сборку ротора без нарушения характера посадки.
Рабочие колеса малых турбодетандеров (диаметром d1
< 100 мм) выполняются большей частью в виде полуоткрытых колес радиально-осевого типа с углом установки лопаток на входе, равным 90° (рис. 3).
Подобные рабочие колеса обладают большой механической прочностью, так как лопатки испытывают только растягивающие нагрузки; изготовленные из алюминиевого сплава АК6, они могут надежно работать при окружной скорости до 500 м/с.
Толщина лопаток у основания обычно равна 1-1,5 мм, а количество их на диаметре определяется минимальным диаметром фрезы.
В настоящее время в отечественных турбодетандерах нашли широкое применение радиально-осевые рабочие колеса закрытого типа (рис. 4).
Рис. 4. Закрытое рабочее колесо реактивного турбодетандера радиально-осевого типа: 1 - лопаточный диск; 2 - крыльчатка; 3 - покрывной диск; 4 - заклепки;
5 - гребень лабиринтного уплотнения.
В эксплуатации еще находятся турбодетандеры активного типа. Колеса этих машин выполнены наборными или цельнофрезерованными с большим количеством коротких лопаток - до 125 шт. (рис. 5).
Рис. 5. Рабочее колесо активного турбодетандера с наборными лопатками:
1 -
диск рабочего колеса; 2 -
сопатка; 3 – проставка; 4 - ободок; 5 - замковое кольцо; 6 - клиновое кольцо.
После окончательного изготовления рабочие колеса сравнительно больших диаметров (d1
³100 мм) подвергаются статической балансировке в специальных качалках. Допустимая величина небаланса принимается такой, чтобы вызываемое ею смещение центра тяжести рабочего колеса с оси вращения не превышало 5 мкм.
Другие работы по теме:
Предварение в беспредельность
Привычность нашего мировосприятия порой весьма существенно ограничивает нас в наших возможностях и мы, получив новый взгляд на уже известные природные законы, вдруг ощущаем себя или самым беззащитным существом или очень могущественным героем.
Ремонт велосипедных колес
Запасная камера являются обязательным и зачастую самым необходимым аксессуаром на велосипеде, если случается прокол, но она бесполезна, если у вас нет необходимого инструмента и опыта по замене камеры.
От водяного колеса до турбины
От водного колеса до турбины Водяное колесо или турбина преобразуют энергию потока воды во вращательное движение. Первые водяные колеса были подливными, т. е. Нижняя половина колеса просто погружалась в поток. Кпд таких колес составлял только 30%. Наливные колеса, в которых поток воды натекает на верхнюю часть колеса, имеют кпд 70-90%, что близко к кпд современных турбин.
Прямозубые колеса
Для того чтобы воспользоваться формулами, которые используются в цилиндрических прямозубых колёсах для расчёта зубьев на прочность, в конических передачах вводится понятие приведённого цилиндрического прямозубого колеса (эквивалентного колеса). При этом модуль для такого колеса берётся в среднем сечении.
Кинетические расчеты
Закон изменения угловой скорости колеса. Исследование вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Определение скорости точки зацепления. Скорости точек, лежащих на внешних и внутренних ободах колес. Определение углового ускорения.
Расчет колес конического редуктора
Міністерство освіти і науки України Запорізький національний технічний університет кафедра ДМ і ПТМ Розрахунково-графічне завдання № 2 «Розрахунок клинопасової передачі»
Расчет дисковой зуборезной модульной фрезы
Исходные данные вариант модуль число н.зубьев материал 1.25 труднообр. сталь Профилирование зубьев фрезы Так как дисковая зуборезная модульная фреза имеет нулевой передний угол и при нарезании цилиндрического прямозубого колеса работает методом копирования, то профилирование ее режущих кромок сводится к определению формы впадин зубьев обрабатываемого изделия.
Машиноведение
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НАУК И ПРОБЛЕМ РЕСТРУКТУРИРОВАНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ КУРСОВАЯ РАБОТА по машиноведению
Конструирование электропривода 2
Схема привода Привод состоит : 1- Электродвигатель 2- Ременная передача 3- Редуктор конический одноступенчатый 4- Муфта 5- Барабан конвейера Исходные данные:
Основні параметри нагнітувачів.
Роботу будь – якого насоса прийнято характеризувати технічними параметрами, до яких належать: подача, напір, потужність, коефіцієнт корисної дії (ккд) і висота всмоктування.
Расчет мощности двигателя
Выбор электродвигателя и кинематический расчет Примем: КПД пары цилиндрических зубчатых колес η1 = 0,98; коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, η2 = 0,99; КПД открытой цепной передачи η3= 0,92; КПД, учитывающий потери в опорах вала приводного барабана, η4= 0,99.
Кинематический анализ зубофрезерного станка модели 5М324А
СОДЕРЖАНИЕ: Задание 1. Общий вид станка с указанием основных узлов, техническая характеристика станка и его назначение 2. Принципиальные схемы нарезания колёс и соответствующие частные кинематические структуры. Анализ кинематических структур. Общая кинемати- ческая структура станка
Осевые гидромашины
Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина Реферат По дисциплине: гидромашины На тему: Осевые гидромашины Выполнил:_________
Кинематический и силовой расчет привода 2
1 Кинематический и силовой расчет привода 1.1 Выбор электродвигателя Определим потребляемую мощность привода по формуле: Рвых = FV/1000, где F – тяговая сила конвейера, Н;
Расчет кремового соединения
Задача 1. Рассчитать болт кремового соединения, посредством которого рычаг неподвижно закрепляется на валу. Диаметр вала =60 мм, сила, действующая на рычаг,
Конструкция и назначение деталей двухступенчатого редуктора
Изучение конструкции цилиндрического двухступенчатого редуктора, измерение габаритных и присоединительных размеров. Определение параметров зубчатого зацепления. Расчет допускаемой нагрузки из условия обеспечения контактной выносливости зубчатой передачи.
Структура и принцип работы механизма
Определение передаточного отношения и разбиение его по ступеням, окружных и угловых скоростей зубчатых колес и крутящих моментов на валах с учетом КПД. Материал и термообработка зубчатых колес. Кинематический и геометрический расчет зубчатой передачи.
Расчет мощности двигателя
Выбор электродвигателя, кинематический расчет и схема привода. Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора и приводного барабана. Расчет зубчатых колес редуктора. Выносливость зубьев по напряжениям изгиба. Расчёт вращающих моментов вала.
Построение эвольвентных профилей зубьев колес методом обкатки
Изучение теоретических основ нарезания зубчатых колес методом обкатки зубчатой рейкой. Построение профилей колес с помощью прибора. Фрезерование зубьев цилиндрического колеса. Форма зуба в зависимости от смещения. Положение рейки относительно колеса.
Расчет кремового соединения
Расчет болта кремового соединения, посредством которого рычаг неподвижно закрепляется на валу, определение силы затяжки. Вычисление параметров клиноременной передачи. Определение элементов червячной передачи редуктора. Расчет болта и подбор подшипников.
Расчет и проектирование прямозубого редуктора
Проектирование прямозубого редуктора. Выбор электродвигателя привода. Расчетное напряжение изгиба в опасном сечении зуба шестерни. Конструктивные размеры зубчатых колес и элементов корпуса. Основные параметры зубчатой пары. Ориентировочный расчет валов.
Параметри роботи компресора
Розрахунки турбокомпресора та компресора: обґрунтування вибору та параметрів роботи прилада. Визначення показників вхідного пристрою, обертового прямуючого апарата, робочого колеса компресора, лопаточного та безлопаточного дифузора, збірного равлика.
Детали машин
Расчет клиноременной передачи. Мощность на ведущем валу. Выбор сечения ремня. Оценка ошибки передаточного отношения. Кинематический расчет редуктора. Передаточное отношение червячной передачи. Вал червячного колеса редуктора и подбор подшипники качения.
Центробежные и осевые вентиляторы. Реверсирование вентиляционной струи
Для создания нормальных условий труда на шахтах подземные горные выработки проветриваются вентиляторными установками, которые обеспечивают сл едующие параметры шахтной атмосферы: содержание кислорода не менее 20%, влажность не более 80%, скорость движения воздуха в забое не более 4 м/с, запыленность - не более 10 мг/м
Храповые механизмы
МГТУ им. Н.Э. Баумана РЕФЕРАТ Москва 1999 Храповые механизмы находят широкое применение в шаговых двигателях, грузоподъемных устройствах и различных отраслях техники. Храповой механизм — устройство, допускающее вращение оси в одном направлении и исключающее вращение этой же оси в противоположном направлении.
Сила трения и движение тела
Некрашевич Е.А., Тарасова В.И., ЛИТ, Хабаровск Предлагаем вниманию читателей еще одну статью учителей Хабаровского Лицея информационных технологий. В ней речь пойдет об опыте работы по формированию у учащихся умения решать физические задачи.
История изобретения колеса
Колесо – одно из самых важных изобретений в области механики за всю историю человечества. Колесо – очень древнее устройство, оно появилось еще в Бронзовом веке (3500–1000 до н.э.).
Велосипед
Способы быстрого передвижения люди искали на протяжении почти всей своей эволюции. Для этого использовались как животные (лошади, собаки, волы, слоны и так далее), так и изобретённые ими технические средства.