Проект радиально-осевой гидротурбины для богучанской ГЭС
Подтверждение выбора основных параметров гидротурбины. Построение эксплуатационной характеристики. Описание конструкции: спиральная камера, статор, отсасывающая труба, шахта, рабочее колесо. Расчет работоспособности механизма направляющего аппарата.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.05.2012 |
| Размер файла | 4,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Чаще всего Часто конструкции направляющих аппаратов несколько отличаются от стандартных (иногда разительно значительно) размерами деталей кинематики, углами кинематики (редко) и т.п. Поэтому для обсчета таких направляющих аппаратов приходится выполнять заведение данных для кинематики. Расширенные данные для кинематики включают в себя:
диаметр расположения пальцев серег;
диаметр уха регулирующего кольца;
длина накладки;
длина рычага;
длина серьги (или угол установки серьги при закрытом направляющем аппарате);
угол установки накладки в закрытом/открытом положении Н.А.
Иногда, при расчете Н.А., известны значения сил и моментов, действующих на лопатку (или значения принимаются по умолчанию). Для этого предусмотрено меню «Моменты, силы». В этом меню требуется определить: коэффициент запаса по моменту при ходе на открытие/закрытие, коэффициент запаса по усилию при ходе на открытие/закрытие, коэффициент запаса по моменту при ходе на закрытие для проверки самозакрывания, коэффициент учета сил трения при проверке самозакрывания, коэффициенты гидравлического момента и усилия, а также гидравлическое усилие при ходе на открытие/закрытие и гидравлический момент при ходе на открытие/закрытие. Эти данные, также, заводятся при желании сохранить силовые и моментные характеристики Н.А., полученные при расчете в первом приближении.
В меню «Профиль» задается тип профиля стандартный или количество лопаток направляющего аппарата, эксцентриситет (если есть) или указание на его поиск, координаты точек профиля (если есть, применяется для нестандартных типов профилей) или указание на их расчет, а также координаты центра вращения, радиус входной кромки и координаты его центра, радиус выходной кромки и координаты его центра (если есть).
Для проверки введенной информации имеется возможность отрисовки профиля по заданным точкам.
При известных данных или при расчете нестандартного направляющего аппарата требуется определить площадь поперечного сечения пера, момент сопротивления изгибу, момент инерции (на изгиб). В некоторых конструкциях направляющих аппаратов используются сварные лопатки с полым пером. Для таких конструкций требуется также указать толщину листа полого пера (для сплошного - 0).
При расчете стандартных направляющих аппаратов программа сама выберет основные размеры лопатки (диаметры цапф, их высоты и т.д.). Как было сказано выше, такие случаи очень редки и, поэтому в данном подменю оцифривается лопатка. Сюда же входит определение граничных условий для расчета оптимального зазора. Если требуется помощь, то некоторые размеры в первом приближении можно принять стандартными и для этого здесь же существует возможность вызвать базу данных программы по размерам лопаток направляющих аппаратов.
До расчета направляющего аппарата требуется определиться с сервомоторами. Если не заводить данные в это подменю, то программа по силовым характеристикам сама выберет ближайший сервомотор из стандартного ряда (зашит в программной базе данных). Но очень часто случается, что выбранный сервомотор не удовлетворяет конструктивно, габаритами или количеством. Поэтому данное подменю позволяет оперативно менять параметры и количество сервомоторов. Здесь же определяется давление в гидросистеме регулирования (давление в маслонапорной установке МНУ), поправки давления на трение, допустимое давление в сервомоторах при ходе на открытие/закрытие и коэффициент трения в опорах.
Так же, как было описано выше, программа, выберет размеры деталей кинематики из своей базы стандартов, поэтому если имеются предварительные наработки по компоновке Н.А., имеет смысл завести данные.
Программа рассчитывает следующие детали кинематики направляющего аппарата:
Рычаг;
Накладка;
Шпонка;
Срезной палец;
Палец вилки;
Вилка;
Втулка;
- Стяжка.
В расчете представлены эскизы, с помощью которых облегчается ввод соответствующих размеров деталей. Дело в том, что для работы программы, все размеры имеют программное обозначение, которое отличается от общепринятых в литературе, но, глядя на эскиз, можно безошибочно интерпретировать соответствующие данные.
Также существует перечень расчетов, которые может выполнить программа:
- Расчет углов установки профиля;
- Расчет сил и моментов;
- Расчет кинематики;
- Расчет лопатки;
- Расчет самозакрывания;
- Полный расчет Н.А. (включает в себя все вышеперечисленные расчеты).
После проведения какого-либо расчета программа выдает перечень рабочих файлов, с которыми можно работать в текстовом режиме в редакторе Word 7 (поставляется вместе с MS Office 97).
- Рабочая печать.
Данный файл содержит в себе основные данные по расчету. Он требуется для оперативного исправления ошибочных данных, введенных в меню «Данные» и для определения граничных условий для дальнейших приближений (требуемое давление в сервомоторах, углы кинематики и т.д.). Также этот файл используется для согласования с данными контрактов, технических заданий и т.п.
- Углы установки профиля.
- Кинематика.
- Гидравлические нагрузки.
- Потребные давления.
- Лопатка.
- Расчетные усилия.
- Рычаг.
- Шпонка.
- Накладка.
- Вилка.
- Сдающее звено.
- Палец вилки.
- Втулка.
- Стяжка.
Все вышеперечисленные файлы используются для исправлений и оптимизаций конкретных узлов, либо массивов данных, что видно из наименований каждого из файлов.
Одновременно с текстовой информацией, можно использовать меню «Графики» и «Схемы». В меню «Графики», по необходимости, можно вывести ниже перечисленные графические зависимости:
Углы установки профиля;
Кинематический коэффициент;
Ход сервомотора;
Гидравлические силы;
Гидравлические моменты;
Потребное давление (ход на открытие);
Потребное давление (ход на закрытие);
Моменты на лопатке;
Напряжения изгиба на лопатке;
Приведенные напряжения в лопатке.
Для редактирования и распечатки графиков используется программа Excel 97 (поставляется вместе с MS Office 97).
В меню «Схемы» дублируются схематические изображения деталей привода направляющего аппарата. Они также помогают анализировать информацию расчетных файлов по деталям кинематики.
После проведения окончательного расчета, в котором учтены все необходимые изменения и проведена необходимая оптимизация конструкции и деталей привода направляющего аппарата, программа имеет возможность проводить автоматизированное построение Н.А. (об этом было упомянуто выше).
Автоматизированное построение производится с помощью конструкторского пакета AutoCAD R14. При этом, комплекс Napw вызывает AutoCAD, а также (после загрузки AutoCAD) подпрограмму построения, написанную на языке программирования LISP. Подпрограмма построения в пошаговом диалоге, с помощью графических примитивов пакета AutoCAD, строит чертеж.
Подпрограмма построения позволяет отрисовывать отдельные детали кинематики, чертеж без размеров (для редакции), чертеж без графика зависимости хода сервомотора от открытий направляющего аппарата или сразу исходный чертеж, который, в дальнейшем, используется в работе. Выйдя из пакета AutoCAD, и сохранив файл с чертежом на любом носителе, можно продолжить работу с комплексом Napw.
4.2 Основные данные для расчета направляющего аппарата
Таблица 5.1
|
Наименование |
Обозначение |
Значение |
|
|
Диаметр направляющего аппарата, мм Относительный диаметр H.A. Высота H.A., мм Относительная высота H.A. Расчетные напоры, м Угол натекания потока на H.A., град Диаметр поршня сервомотора, мм Количество сервомоторов Номинальное давление масла в системе регулирования, кгс/см2 |
D0 D0 B0 B0 H Нmin Hрасч Нmax DEL DSERV KS PRE |
9000 1.2 2626 0.35 65.4 65.5 70.8 33 0 2 63 |
4.3 Расчет геометрических характеристик решеток профилей
Исходные данные для расчета геометрических характеристик приведены в таблице 5.2.
Таблица 5.2
|
Наименование |
Обозначение |
Значение |
|
|
Диаметр H.A., мм Тип профиля Относительный эксцентриситет профиля |
D0 УI-24-2 EXT |
9000 0 |
Координаты профиля приведены в таблице 5.3. и 5.4.
Открытие H.A.(а0н) приведены в таблице 5.5.
Таблица 5.3
|
Координаты профиля, мм |
||||
|
Рабочая поверхность |
Тыльная поверхность |
|||
|
X |
У |
X |
У |
|
|
0 125.91 251.82 377.73 503.64 629.55 755.37 881.28 1007.19 1133.1 1196.1 1249.74 |
9.9 41.22 70.02 98.73 123.75 136.26 138.78 131.22 112.5 82.53 56.25 19.44 |
0 125.91 251.82 377.73 503.64 629.55 755.37 881.28 1007.19 1133.1 1196.1 1249.74 |
-9.9 -41.22 -70.02 -98.73 -123.75 -136.26 -138.78 -131.22 -112.5 -82.53 -56.25 -19.44 |
Таблица 5.4
|
Наименование |
Обозначение |
Идентификатор |
Значение |
|
|
Периметр профиля, мм Радиус входной кромки и координаты его центра, мм |
R X Y |
А1 Rнос Xнос Yнос |
1259.01 25.02 1233.99 0 |
B таблице 5.3.:
первая строчка - координаты выходной кромки;
последняя строчка - координаты точек сопряжения радиуса входной кромки и сторон профиля.
Результаты расчета представлены в таблице 5.5.
Рис. 5.1. Схема лопатки
Таблица 5.5
|
Открытие H.A. а0, мм |
Угол устан. профиля , град |
Геометрическ. угол входа. , град |
Геометрическ. угол выхода 1, град |
|
|
0 9 90 250 300 350 400 450 500 535 600 |
3.74 4.26 9.03 18.53 21.64 24.85 28.15 31.55 35.07 37.62 42.55 |
11.81 12.31 16.91 25.93 28.85 31.84 34.90 38.03 41.26 43.57 48.04 |
-3.76 -3.25 1.51 11.15 14.35 17.68 21.13 24.72 28.46 31.18 36.5 |
Углы установки профиля представлены на рис 5.2.
Рис. 5.2 . Углы установки профиля
4.4 Расчет характеристик механизма поворота лопаток направляющего аппарата
Расчет характеристик механизма поворота лопаток направляющего аппарата (зависимость углов установки рычага, углов поворота элементов механизма привода, хода поршня сервомотора и кинематического коэффициента от открытия) производится согласно РД 24.023.116-88 стр.2.
Таблица 5.6 Иcxoдhыe дahhыe
|
Наименование |
Иденти-фикатор |
Значение |
|
|
Тип механизма поворота лопаток Диаметр направляющего аппарата, мм Число лопаток направляющего аппарата Диаметр расположения пальцев серег, мм Диаметр расположения уха регулирующего кольца, мм Длина накладки, мм Длина серьги, мм Угол установки накладки, град |
ITMP D0 IZ0 DS DY ALN ALS DELTA |
1 9000 24 6200 5580 990 902 42 |
Открытие направляющего аппарата и углы установки приведены в таблице 5.7.-5.9.
Результаты расчета приведены в таблице 5.7.-5.9. и на рис. 5.2. и 5.3. обозначения в таблице 5.7.-5.9. приняты в соответствии с рис. 5.1.,
где Delta- угол установки накладки;
Gamma- угол между серьгой и накладкой;
Beta - угол установки серьги;
Fi - угол между линией, соединяющей ось поворота лопатки направляющего аппарата и ось турбины, и линией, соединяющей ось турбины и ось пальца серьги;
K - кинематический коэффициент;
S - ход поршня сервомотора.
Таблица 5.7 Результаты pacчeтa, напор Н = 65.4 м
|
Открытие а0н, мм |
Углы, град |
Kинем. коэф. 1/M |
Ход сервомотора, мм S |
|||||
|
Рsi |
De |
Gam |
Bet |
Fi |
||||
|
0 9 90 250 300 350 400 450 500 535 600 |
4 4 9 19 22 25 28 32 35 38 43 |
42 43 47 57 60 63 66 70 73 76 81 |
98 97 96 96 98 99 101 103 106 108 113 |
60 59 50 37 34 31 28 26 24 23 21 |
4 4 1 -3 -4 -5 -6 -8 -9 -10 -11 |
13.58 14.06 17.54 21.7 22.62 23.44 24.19 24.9 25.62 26.16 27.33 |
0 16 141 342 401 459 517 575 633 674 751 |
Таблица 5.8 Результаты pacчeтa, напор Н = 65.5 м
|
Открытие а0н, мм |
Углы, град |
Kинем. коэф. 1/M |
Ход сервомотора, мм S |
|||||
|
Рsi |
De |
Gam |
Bet |
Fi |
||||
|
0 9 90 250 300 350 400 450 500 535 600 |
4 4 9 19 22 25 28 32 35 37 43 |
42 43 47 57 60 63 66 70 73 76 81 |
98 97 96 96 98 99 101 103 106 108 113 |
60 59 50 37 34 31 28 26 24 23 21 |
4 4 1 -3 -4 -5 -6 -8 -9 -10 -11 |
13.58 14.06 17.54 21.7 22.62 23.44 24.19 24.9 25.62 26.13 27.33 |
0 16 141 342 401 459 517 575 633 674 751 |
Таблица 5.9 Peзульtatы pacчeta, напор Н = 70.8 м
|
Открытие а0н, мм |
Углы, град |
Kинем. коэф. 1/M |
Ход сервомотора, мм S |
|||||
|
Рsi |
De |
Gam |
Bet |
Fi |
||||
|
0 9 90 250 270 300 320 350 400 450 500 |
4 4 9 19 20 22 23 25 28 32 35 |
42 43 47 57 58 60 61 63 66 70 73 |
98 97 96 96 97 98 98 99 101 103 106 |
60 59 50 37 36 34 32 31 28 26 24 |
4 4 1 -3 -3 -4 -5 -5 -6 -8 -9 |
13.58 14.06 17.54 21.7 22.08 22.62 22.96 23.44 24.19 24.9 25.62 |
0 16 141 342 366 401 425 459 517 575 633 |
Рис.5.3. Схема поворота лопаток
Рис. 5.4. Кинематический коэффициент
Рис. 5.5. Ход сервомотора
4.5 Определение гидравлических усилий и моментов, действующих на лопатку направляющего аппарата
Исходные данные для расчета:
1. Диаметр рабочего колеса D1, мм 7500
2. Диаметр направляющего аппарата D0, мм 9000
3. Высота направляющего аппарата в0, мм 2626
4. Угол натекания потока на профиль , град 33
5. Относительный эксцентриситет профиля, EXT 0
6. Количество лопаток Н.А., Z0 24
7. Тип профиля лопатки направляющего аппарата по OCT 108.023.14-82 YI-24-2
Таблица 5.10
|
N точки |
Напоры, м |
||||||
|
H1 = 65.4 |
H2 = 65.5 |
H3 = 70.8 |
|||||
|
а0н, мм |
Q11, м3/с |
а0н, мм |
Q11, м3/с |
а0н, мм |
Q11, м3/с |
||
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
0 9 90 250 300 350 400 450 500 535 600 |
0 0 0 0.582 0.703 0.828 0.955 1.072 1.174 1.234 1.339 |
0 9 90 250 300 350 400 450 500 535 600 |
0 0 0 0.582 0.703 0.828 0.955 1.072 1.174 1.234 1.339 |
0 9 90 250 270 300 320 350 400 450 500 |
0 0 0 0.587 0.636 0.708 0.756 0.83 0.961 1.074 1.171 |
Результаты расчетов представлены в таблицах 5.11. - 5.13.
Таблица 5.11 Напор H, м 65.4
|
Oткр. H.A. а0н, мм |
Привед. расход Q11, м3/с |
Kоэф. гидравл. усилий Cр, кгс·с2/м4 |
Kоэф. гидравл. моментов Cм, кгс·с2/м4 |
Гидр. усилие откр. PHо, кгс |
Гидр. усилие закр. PHz, кгс |
Гидр. момент откр. AMHo, кгс·м |
Гидр. момент закр. AMHz, кгс·м |
|
|
0 9 90 250 300 350 400 450 500 535 600 |
0 0 0 0.582 0.703 0.828 0.955 1.072 1.174 1.234 1.339 |
0 0 0 56.1 32.5 18.7 12.1 7.4 3.7 1.9 0.3 |
0 0 0 0.388 0.291 0.204 0.132 0.069 0.011 -0.024 -0.076 |
202327 195903 144505 76932 65061 51806 44555 34526 20574 11778 1920 |
202327 195903 144505 76932 65061 51806 44555 34526 20574 11778 1920 |
0 3019 2006 4350 4762 4637 3994 2608 505 -1206 -4505 |
0 3019 2006 4350 4762 4637 3994 2608 505 -1206 -4505 |
Таблица 5.12 Напор H, м 65.5
|
Oткр. H.A. а0н, мм |
Привед. расход Q11, м3/с |
Kоэф. гидравл. усилий Cр, кгс·с2/м4 |
Kоэф. гидравл. моментов Cм, кгс·с2/м4 |
Гидр. усилие откр. PHо, кгс |
Гидр. усилие закр. PHz, кгс |
Гидр. момент откр. AMHo, кгс·м |
Гидр. момент закр. AMHz, кгс·м |
|
|
0 9 90 250 300 350 400 450 500 533 600 |
0 0 0 0.582 0.703 0.828 0.955 1.072 1.174 1.231 1.339 |
0 0 0 56.1 32.5 18.7 12.1 7.4 3.7 2 0.3 |
0 0 0 0.388 0.291 0.204 0.132 0.069 0.011 -0.022 -0.076 |
202636 196213 144807 77103 65161 51898 44642 34585 20605 12244 1923 |
202636 196213 144807 77103 65161 51898 44642 34585 20605 12244 1923 |
0 3024 2013 4359 4769 4645 4002 2612 506 -1107 -4512 |
0 3024 2013 4359 4769 4645 4002 2612 506 -1107 -4512 |
Таблица 5.13 Напор H, м 70.8
|
Oткр. H.A. а0н, мм |
Привед. расход Q11, м3/с |
Kоэф. гидравл. усилий Cр, кгс·с2/м4 |
Kоэф. гидравл. моментов Cм, кгс·с2/м4 |
Гидр. усилие откр. PHо, кгс |
Гидр. усилие закр. PHz, кгс |
Гидр. момент откр. AMHo, кгс·м |
Гидр. момент закр. AMHz, кгс·м |
|
|
0 9 90 250 270 300 320 350 400 450 500 |
0 0 0 0.58 0.636 0.708 0.756 0.83 0.961 1.074 1.171 |
0 0 0 56.1 43.4 32.5 26.3 18.7 12.1 7.4 3.7 |
0 0 0 0.388 0.348 0.291 0.255 0.204 0.132 0.069 0.011 |
219033 212986 162629 84664 76926 71357 65911 56396 48903 37502 22148 |
219033 212986 162629 84664 76926 71357 65911 56396 48903 37502 22148 |
0 3269 2038 4787 5052 5223 5219 5048 4384 2832 544 |
0 3269 2038 4787 5052 5223 5219 5048 4384 2832 544 |
1. Гидравлические моменты (М) определены расчетным путем (ОСТ 108.023.14-82) и даны без запаса.
При расчете работоспособности сервомоторов направляющего аппарата значения гидравлических моментов при а0 > 0 следует принимать с коэффициентом запаса Км = 1.5, а при а0 = 0 следует принимать Км = 1.0.
2. Гидравлические усилия (Р) определены расчетным путем (ОСТ 108.023.14-82) и даны без запаса.
При расчете работоспособности сервомоторов направляющего аппарата значения гидравлических усилий при а0 > 0 следует принимать с коэффициентом запаса Кр = 1.2, а при а0 = 0 следует принимать Кр = 1.0.
3. Знак "+" соответствует действию момента на закрытие.
4. Н - напор гидротурбины.
5. Тип профиля лопатки - YI-24-2
6. Зависимость гидравлического момента, без запаса, от открытия НА приведена на рис.5.6.
7. Зависимость гидравлического усилия, без запаса, от открытия НА приведена на рис.5.7.
Рис. 5.6. Гидравлические моменты
Рис. 5.7. Гидравлические усилия
4.6 Расчет потребного давления в сервомоторе направляющего аппарата
Расчет давления в сервомоторе направляющего аппарата необходимого для поворота лопаток H.A. производится согласно методике, изложенной в РД 24.023.116-88 стр.8.
Потребное давление сервомотора определяется из условия равновесия сил, действующих на лопатку Н.A.
Мс + Мг + Мтр = 0, (5.1.)
где Мс - момент, создаваемый сервомотором, кгс·м;
Мтр - момент трения, кгс·м;
Мг - гидравлический момент, кгс·м.
За положительное направление момента принято направление действия момента на закрытие H.A.
При ходе поршня сервомотора на открытие H.A.:
Мс = - (Мг + Мтр) (5.2.)
При ходе поршня сервомотора на закрытие H.A.:
Мс = - (Мг - Мтр) (5.3.)
Момент трения определяется по формуле:
Мтр = 0.5·· ( |Ra|·da + |Rb|·db + |Rc|·dc ), (5.4.)
где - коэффициент трения,
Ra, Rb, Rc - реакции в опорах лопатки, кгс;
da, db, dc - диаметры соответствующих цапф, м.
Усилие вдоль серьги:
Pc = Mc / ( Lн·sin() ), (5.5.)
где - угол между серьгой и накладкой, град.,
Lн - длина накладки, м.
Усилие сервомотора, кгс
Рсм = K · Mc, (5.6.)
где К - кинематический коэффициент,1/м.
Потребные давления определяются по следующим формулам:
р = ± ( Рсм/F ) + p, (5.7.)
где Рсм - потребное усилие сервомоторов при ходе на открытие H.A. (на закрытие), кгс;
F - суммарная площадь сервомоторов, действующая на открытие H.A. (на закрытие), см2:
F = Fo при Рсм <= 0 и F = Fз при Рсм > 0;
p - поправка давления, кгс/см2.
Знак "MИHУC" и "ПЛЮС" обозначают наличие давления в полости открытия и закрытия соответственно.
Поправка на давление с учетом действия сервомотора на открытие и на закрытие H.A. выбирается из следующих условий:
Ход на открытие:
p = - Кp·рном при Рсм <= 0, (5.8.)
p = 0 при Рсм > 0
Ход на закрытие:
p = Кp·рном при Рсм => 0, (5.9.)
p = 0 при Рсм < 0
где Кр - коэффициент поправки,
рном - номинальное давление в системе регулирования, кгс/см2.
Исходные данные для расчета представлены в таблице 5.14.
Таблица 5.14
|
Наименование |
Обозначение |
Значение |
|
|
Тип сервомотора Диаметр поршня, мм Номинальное давление масла в системе регулирования, кгс/см2 Количество сервомоторов Общая площадь сервомоторов, см2 на закрытие на открытие Поправка на давление, кгс/см2 на закрытие на открытие Длина накладки Расчетные напоры, м |
Isp Dserv Pre Ksp Fz Fo dPrez dPreo ALN H |
С-0-0-63 0 63 0 7225 7225 13 13 990 65.4 65.5 70.8 |
B таблицах результатов приведены значения гидравлических усилий и гидравлических моментов, кинематического коэффициента и угла между серьгой и накладкой.
Результаты расчета потребного давления приведены в таблицах 5.15.-5.17., графики моментных характеристик представлены на рисунках расчета. Графики потребных давлений представлены на рис.5.8.-5.9.
Таблица 5.15 Силовые характеристики привода при напоре H = 65.4 м
|
Открытие, мм |
Гидравлическое усилие |
Гидравлический момент |
Kинем. коэф., 1/м |
град |
|||
|
Открытие, кгс |
Закрытие, кгс |
Открытие, кгс·м |
Закрытие, кгс·м |
||||
|
0 9 90 250 300 350 400 450 500 533 600 |
202327 195903 144505 76932 65061 51806 44555 34526 20574 11778 1920 |
202327 195903 144505 76932 65061 51806 44555 34526 20574 11778 1920 |
0 3019 2006 4350 4762 4637 3994 2608 505 -1206 -4505 |
0 3019 2006 4350 4762 4637 3994 2608 505 -1206 -4505 |
13.58 14.06 17.54 21.7 22.62 23.44 24.19 24.9 25.62 26.16 27.33 |
97.8 97.4 95.6 96.4 97.6 99.1 101 103.3 106.1 108.3 113.1 |
|
Откры-тие, мм |
Момент трения |
Момент сопр. |
Усилие потребное |
Давление потреб. |
|||||
|
Откр., кгс·м |
Закр., кгс·м |
Откр., кгс·м |
Закр., кгс·м |
Откр., кгс |
Закр., кгс |
Откр., кгс/см2 |
Закр., кгс/см2 |
||
|
0 9 90 250 300 350 400 450 500 533 600 |
6172 6061 4308 2131 1749 1303 1040 657 371 201 175 |
6172 5853 4171 1995 1637 1219 972 614 388 192 190 |
-6172 -9080 -6313 -6481 -6511 -5940 -5034 -3265 -876 1005 4330 |
6172 2834 2165 -2355 -3125 -3418 -3022 -1993 -118 1398 4695 |
-83824 -127699 -110719 -140625 -147291 -139246 -121759 -81293 -22451 26287 118329 |
83824 39856 37971 -51098 -70683 -80121 -73093 -49623 -3014 36573 128298 |
-24 -30 -28 -32 -33 -32 -29 -24 -16 4 16 |
24 18 18 -7 -10 -11 -10 -7 0 18 30 |
Таблица 5.16 Силовые характеристики привода при напоре H = 65.5 м
|
Открытие, мм |
Гидравлическое усилие |
Гидравлический момент |
Kинем. коэф., 1/м |
град |
|||
|
Открытие, кгс |
Закрытие, кгс |
Открытие, кгс·м |
Закрытие, кгс·м |
||||
|
0 9 90 250 300 350 400 450 500 533 600 |
202636 196213 144807 77103 65161 51898 44642 34585 20605 12244 1923 |
202636 196213 144807 77103 65161 51898 44642 34585 20605 12244 1923 |
0 3024 2013 4359 4769 4645 4002 2612 506 -1107 -4512 |
0 3024 2013 4359 4769 4645 4002 2612 506 -1107 -4512 |
13.58 14.06 17.54 21.7 22.62 23.44 24.19 24.9 25.62 26.13 27.33 |
97.8 97.4 95.6 96.4 97.6 99.1 101 103.3 106.1 108.3 113.1 |
|
Откры-тие, мм |
Момент трения |
Момент сопр. |
Усилие потребное |
Давление потреб. |
|||||
|
Откр., кгс·м |
Закр., кгс·м |
Откр., кгс·м |
Закр., кгс·м |
Откр., кгс |
Закр., кгс |
Откр., кгс/см2 |
Закр., кгс/см2 |
||
|
0 9 90 250 300 350 400 450 500 533 600 |
6182 6071 4318 2137 1753 1307 1043 660 372 212 175 |
6182 5863 4180 2000 1640 1222 975 616 388 203 190 |
-6182 -9095 -6331 -6497 -6522 -5952 -5045 -3272 -878 895 4337 |
6182 2839 2167 -2359 -3129 -3423 -3027 -1996 -118 1310 4702 |
-83964 -127912 -111033 -140965 -147537 -139517 -122024 -81458 -22486 23373 118510 |
83964 39936 38007 -51185 -70772 -80240 -73209 -49685 -3018 34224 128494 |
-24 -30 -28 -32 -33 -32 -29 -24 -16 4 16 |
24 18 18 -7 -10 -11 -10 -7 0 18 30 |
гидротурбина работоспособность эксплуатационный конструкция
Таблица 5.17 Силовые характеристики привода при напоре H = 70.8 м
|
Открытие, мм |
Гидравлическое усилие |
Гидравлический момент |
Kинем. коэф., 1/м |
град |
|||
|
Открытие, кгс |
Закрытие, кгс |
Открытие, кгс·м |
Закрытие, кгс·м |
||||
|
0 9 90 250 270 300 320 350 400 450 500 |
219033 212986 162629 84664 76926 71357 65911 56396 48903 37502 22148 |
219033 212986 162629 84664 76926 71357 65911 56396 48903 37502 22148 |
0 3269 2038 4787 5052 5223 5219 5048 4384 2832 544 |
0 3269 2038 4787 5052 5223 5219 5048 4384 2832 544 |
13.58 14.06 17.54 21.7 22.08 22.62 22.96 23.44 24.19 24.9 25.62 |
97.8 97.4 95.6 96.4 96.8 97.6 98.1 99.1 101 103.3 106.1 |
|
Откры-тие, мм |
Момент трения |
Момент сопр. |
Усилие потребное |
Давление потреб. |
|||||
|
Откр., кгс·м |
Закр., кгс·м |
Откр., кгс·м |
Закр., кгс·м |
Откр., кгс |
Закр., кгс |
Откр., кгс/см2 |
Закр., кгс/см2 |
||
|
0 9 90 250 270 300 320 350 400 450 500 |
6730 6640 4914 2405 2155 1976 1794 1471 1199 765 399 |
6730 6415 4775 2250 2017 1849 1679 1376 1121 715 417 |
-6730 -9908 -6953 -7191 -7207 -7198 -7013 -6519 -5583 -3597 -943 |
6730 3147 2737 -2536 -3035 -3374 -3541 -3672 -3263 -2117 -127 |
-91404 -139352 -121932 -156039 -159136 -162832 -161022 -152803 -135029 -89563 -24169 |
91404 44257 47994 -55035 -67005 -76320 -81295 -86078 -78928 -52722 -3244 |
-25 -32 -29 -34 -35 -35 -35 -34 -31 -25 -16 |
25 19 19 -8 -9 -11 -11 -12 -11 -7 0 |
Рис. 5.8. Давление при ходе на открытие
Рис.5.9. Давление при ходе на закрытие
4.7 Расчет лопатки направляющего аппарата
Расчет лопатки направляющего аппарата производится согласно методике разработанной в РД 24.023.116-88 стр. 11. Лопатка рассчитывается как трехопорная балка, состоящая из нескольких участков различной жесткости, нагруженная распределенной гидравлической нагрузкой по длине пера, сосредоточенной силой и крутящим моментом от рычага на консоли верхней цапфы.
Расчет лопатки производится с учетом повышения напора перед закрытым Н.А.(при гидроударе) для двух видов нагрузки:
1. при полном усилии сервомотора, передаваемом на лопатку через серьгу механизма поворота;
2. при усилии среза пальца в паре рычаг-накладка через серьгу механизма поворота;
4.7.1 Расчет лопатки при полном усилие сервомотора
Гидравлическое усилие Q и распределенное гидравлическое усилие q определяется по формулам:
Q = ( · · D0 · b0 · H)/Z0; q = Q/b0, (5.10.)
где - удельный вес воды, кгс/м3;
D0 - диаметр направляющего аппарата, м;
b0 - высота направляющего аппарата, м;
Н - напор с учетом повышения давления воды при гидроударе, м;
Z0 - число лопаток направляющего аппарата.
Усилие вдоль серьги определяется по формуле:
Рс = (рном · Fз)/(K · Lн · sin()) (5.11.)
Крутящий момент действующий на лопатку равен:
Мк = Рс · Lн · sin(), (5.12.)
где рном - максимальное давление масла в системе регулирования, кгс/см2;
Fз - общая площадь поршней сервомоторов, работающая на закрытие, см2;
К - коэффициент кинематики в закрытом положении направляющего аппарата, 1/м;
Lн - длина накладки, мм;
- угол между осью серьги и осью накладки в закрытом положении направляющего аппарата, град.
Исходные данные для расчета лопатки представлены в таблице 5.18.
Таблица 5.18
|
Наименование |
Идентификатор |
Значение |
|
|
Диаметр направляющего аппарата, мм Высота направляющего аппарата, мм Напор с учетом повышения давления воды при гидроударе, м Гидравлическая нагрузка, действующая на лопатку, кгс Распределенная гидравлическая нагрузка, кгс/см Крутящий момент на верхней цапфе лопатки от рычага, кгс·м Усилие, действующее вдоль серьги, кгс Тип механизма поворота лопаток PTM 108.122.102-76 Длина накладки, мм Угол между накладкой и серьгой при закрытом аппарате, град |
D0 B0 HG PG QG AMK P IВ ALN |
9000 2626 85 262963 1001 33513 34167 990 97.8 |
Расчетная схема лопатки с размерами представлена на рис.5.10.
Прочностные характеристики лопатки сведены в таблицу 5.21.
Рис. 5.10. Расчетная схема лопатки
Таблица 5.19
|
dav |
dbv |
d1v |
dcv |
dv |
al1 |
b0 |
al3 |
|
|
360 |
400 |
385 |
380 |
370 |
120 |
2626 |
210 |
|
|
al4 |
al5 |
al6 |
al7 |
al8 |
ala |
alb |
alc |
|
|
204 |
705 |
95 |
316 |
205 |
170 |
320 |
165 |
Таблица 5.20 Гeomeтpичecкиe xapaктepиcтики профиля
|
Наименование |
Идентификатор |
Значение |
|
|
Площадь сечения, см2 Минимальный момент инерции, см4 Минимальный момент сопротивления изгибу, см3 |
FPR AJXPR WXPR |
1204 81116 5831 |
Таблица 5.21
|
Зазор в верхней опоре Y,мм |
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
|||
|
Реакции, кгс |
Сеч. |
Нижн. Средн. Верх. |
105096 258093 134393 |
107527 248504 127235 |
109958 238914 120076 |
112390 229324 112918 |
114821 219734 105760 |
117252 210145 98601 |
|
|
Напряжения в сечениях кгс/см2 |
2 |
Изгиб. Круч. Прив. |
305 0 305 |
312 0 312 |
319 0 319 |
326 0 326 |
333 0 333 |
340 0 340 |
|
|
3 |
Изгиб. Круч. Прив. |
-988 292 1148 |
-872 292 1050 |
-756 292 955 |
-639 292 866 |
-523 292 784 |
-406 292 712 |
||
|
4 |
Изгиб. Круч. Прив. |
-1566 292 1672 |
-1441 292 1555 |
-1316 292 1440 |
-1190 292 1326 |
-1065 292 1215 |
-940 292 1107 |
||
|
5 |
Изгиб. Круч. Прив. |
-1238 299 1375 |
-1136 299 1284 |
-1034 299 1195 |
-932 299 1107 |
-830 299 1023 |
-727 299 942 |
||
|
6 |
Изгиб. Круч. Прив. |
26 342 685 |
40 342 686 |
54 342 687 |
68 342 688 |
82 342 690 |
96 342 692 |
||
|
7 |
Изгиб. Круч. Прив. |
221 342 720 |
221 342 720 |
221 342 720 |
221 342 720 |
221 342 720 |
221 342 720 |
||
|
8 |
Изгиб. Круч. Прив. |
143 342 700 |
143 342 700 |
143 342 700 |
143 342 700 |
143 342 700 |
143 342 700 |
|
Зазор в верхней Опоре Y,мм |
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
|||
|
Реакции, кгс |
Сеч. |
Нижн. Средн. Верх. |
105096 258093 134393 |
107527 248504 127235 |
109958 238914 120076 |
112390 229324 112918 |
114821 219734 105760 |
117252 210145 98601 |
|
|
Напряжения в сечениях кгс/см2 |
перо |
Изгиб. Круч. Прив. |
1162 0 1162 |
1211 0 1211 |
1262 0 1262 |
1313 0 1313 |
1365 0 1365 |
1419 0 1419 |
|
|
Максимальные напряжения в лопатке |
Сеч. |
4 |
4 |
4 |
4 |
перо |
перо |
||
|
Напр. |
1672 |
1555 |
1440 |
1326 |
1365 |
1419 |
|||
|
Удельные давления в опорах, кгс/см2 |
Нижн. Средн. Верх. |
172 202 214 |
176 194 203 |
180 187 192 |
184 179 180 |
188 172 169 |
192 164 157 |
Конструктивный зазор в верхней опоре принят равным: Yo=1.5 м
4.7.2 Расчет лопатки на усилие среза пальца
Усилие в серьге при срезе пальца определяется по формуле:
Рсп = Kc · Pc = 2.87 · 16687 = 47834 (кгс), (5.13.)
где Kc - коэффициент;
Pc - усилие в серьге при максимальном усилии сервомотора, кгс;
Остальные исходные данные вычисляются так же как в пункте 1.
Результаты расчета для принятого конструктивного зазора приведены в таблице 5.22.
Таблица 5.22
|
Сечение лопатки |
Напряжения, кгс/см2 |
||
|
Изгибные |
Приведенные |
||
|
2 |
326 |
326 |
|
|
3 |
-639 |
866 |
|
|
4 |
-1190 |
1326 |
|
|
5 |
-932 |
1107 |
|
|
6 |
68 |
688 |
|
|
7 |
221 |
720 |
|
|
8 |
143 |
700 |
|
|
перо |
1313 |
1313 |
Выводы:
1) Максимальные усилия в лопатке при полном усилии сервомотора:
у=1326кгс/см2 что для стали не превышает допустимого.
2) Максимальные напряжения при усилии среза пальца:
у=1672кгс/см2 что также не превышает допустимого.
4.8 Расчет деталей привода на прочность
Расчет на прочность деталей привода механизма поворота производится по методике изложенной в РД 24.023.116-88.
Максимальное потребное усилие в серьге возникает при открытии направляющего аппарата равном 9 мм, во время хода поршня сервомотора на открытие.
Расчетные усилия, требующиеся для расчета деталей кинематики в таблице 5.23.
Таблица 5.23
|
Наименование усилия |
При максимальном потребном усилии |
При срезе пальца |
|
|
Усилие вдоль серьги Усилие перпендикулярное рычагу Усилие, действующее на срезной палец |
16687 16547 33374 |
47834 47432 95668 |
4.8.1 Рычаг
Материал рычага - 20ГСЛ
Расчет производится согласно РД 24.023.116-88 стр.15. Исходные данные приведены в таблицах 5.24. Результаты расчета в таблице 5.25.
Таблица 5.24 Размеры рычага в соответствии с эскизом (Рис. 5.11.) в мм:
|
Идентификатор |
Значение |
|
|
ALR DV D0R D1R DSP H0R HNL H1R R1R B1 B2 |
495 370 540 520 90 240 90 150 150 344 409 |
Таблица 5.25 Напряжения в сечениях рычага, кгс/см2:
|
Номер сечения |
При максимальном потребном усилии |
При усилии среза пальца |
|
|
1-1 Растяжение 2-2 Изгиб Кручение в середине длинной стороны Кручение в середине короткой стороны Приведенные 3-3 Изгиб Кручение в середине длинной стороны Кручение в середине короткой стороны Приведенные 4-4 Растяжение |
573 170 204 159 361 187 166 126 314 292 |
1644 486 586 456 1034 537 476 361 901 838 |
Рис. 5.11. Рычаг
4.8.2 Шпонка рычага
Материал - Сталь 45
Расчет производится согласно РД 24.023.116-88 стр.17. Исходные данные приведены в таблицах 5.26. Результаты расчета в таблице 5.27.
Таблица 5.26 Расчетные размеры шпонки в соответствии с эскизом (Рис. 5.12.) в мм:
|
Обозначение |
Идентификатор |
Значение |
|
|
Длина рычага Рабочая длина шпонки Диаметр шпонки Диаметр расположения шпонки (диаметр верхнего сечения цапфы) |
ALR ALSH DSH DV |
495 200 60 370 |
Таблица 5.27 Напряжения в шпонке, кгс/см2
|
Напряжения |
При максимальном потребном усилии |
При усилии среза пальца |
|
|
Среза Смятия |
372 744 |
1067 2133 |
Так как допускаемые напряжения меньше, то принимаем 2 шпонки рычага. При этом напряжение среза в шпонке будет равным 186 кгс/см2, а напряжение смятия будет равным 372 кгс/см2.
Рис. 5.12. Шпонка
4.8.3 Срезной палец
Материал - Сталь45
Расчет производится согласно РД 24.023.116-88 стр.19. Исходные данные приведены в таблицах 5.28. Результаты расчета в таблице 5.29.
Таблица 5.28 Размеры срезного пальца в соответствии с эскизом (Рис. 5.13.) в мм:
|
Идентификатор |
Значение |
|
|
DSP D1SP D2SP D3SP H0SP H1SP HNL H3SP |
90 40 64 95 200 95 90 5 |
Таблица 5.29 Напряжения в срезном пальце
|
Напряжения |
При максимальном потребном усилии |
При усилии среза пальца |
|
|
Среза Смятия |
1702 390 |
4880 1119 |
Средняя величина разрушающего напряжения среза по экспериментальным данным составляет 5000 кгс/см2 окончательный выбор размера шейки для каждой партии материала производится после экспериментальной проверки на срез, исходя из номинальной величины срезающего усилия.
Рис. 5.13. Срезной палец
Накладка
Материал - Ст3
Расчет производится согласно РД 24.023.116-88 стр.17. Исходные данные приведены в таблицах 5.30. Результаты расчета в таблице 5.31.
Таблица 5.30 Размеры накладки в соответствии с эскизом (Рис. 5.14.) в мм.
|
Идентификатор |
Значение |
|
|
ALN ALR HNL DSP D1VT D1R R0NL R1NL |
990 495 90 90 115 520 100 300 |
Таблица 5.31 Напряжения в накладке, кгс/см2
|
Номер сеч. |
Напряжения, кгс/см2 |
При максимальном потребном усилии |
При усилии среза пальца |
|
|
1-1 2-2 3-3 |
Растяжение Изгиб Растяжение |
741 216 347 |
2123 620 995 |
Рис. 5.14. Накладка
Палец вилки
Mатериал: Сталь 20Х13
Pасчет производится согласно РД 24.023.116-88 стр.23 Исходные данные приведены в таблицах 5.32. и 5.33. Pезультаты расчета в таблице 5.34.
Таблица 5.32 Размеры пальца вилки в соответствии с эскизом (Рис. 5.15.) в мм.
|
Индентификатор |
Значение |
|
|
DPV HPV H1PV H2PV D1PV D2PV |
100 190 40 40 100 95 |
Таблица 5.33 Расчетные усилия, кгс.
|
Hаимено-вание усилия |
Идентификатор |
При максимальном потребном усилии |
При срезе пальца |
|
|
Усилие вдоль серьги |
PPSG |
16687 |
47834 |
Таблица 5.34 Напряжение в пальце вилки.
|
Напряжения, кгс/см2 |
При максимальном потребномусилии |
При срезе пальца |
|
|
Изгиб срез |
574 142 |
1644 407 |
Стяжка. Mатериал: Сталь 25
Pасчет производится согласно РД 24.023.116-88 стр.20. Исходные данные приведены в таблицах 5.35. и 5.36. Pезультаты расчета в таблице 5.37.
Таблица 5.35 Размеры пальца вилки в соответствии с эскизом (Рис. 5.16.) в мм.
|
Индентификатор |
Значение |
|
|
DRST D1ST ALRST |
72 80 170 |
Таблица 5.36 Расчетные усилия, кгс.
|
Hаимено-вание усилия |
Идентификатор |
При максимальном потребном усилии |
При срезе пальца |
|
|
Усилие вдоль серьги |
PPSG |
16687 |
47834 |
Таблица 5.37 Напряжение в пальце вилки
|
Напряжения, кгс/см2 |
При максимальном потребном усилии |
При срезе пальца |
|
|
Растяжение (сжатие) |
410 |
1175 |
|
|
Рис. 5.16. Стяжка |
Вилка
Mатериал: Ст3
Pасчет производится согласно РД 24.023.116-88 стр.19. Исходные данные приведены в таблицах 5.38. и 5.39. Pезультаты расчета в таблице 5.40.
Таблица 5.38 Размеры пальца вилки в соответствии с эскизом (Рис. 5.17.) в мм.
|
Индентификатор |
Значение |
|
|
DOVL D1PV D2PV RVL D1GA ALVL AL1VL D3VL H1VL H2VL H3VL HGA |
66 100 95 90 117 220 80 160 190 40 110 58 |
Таблица 5.39 Расчетные усилия, кгс.
|
Hаимено-вание усилия |
Идентификатор |
При максимальном потребном усилии |
При срезе пальца |
|
|
Усилие вдоль серьги |
PPSG |
16687 |
47834 |
Таблица 5.40
|
Сеч. |
Напряжения, кгс/см2 |
При максимальном потребном усилии |
При срезе пальца |
|
|
1-1 |
Растяжение (сжатие) |
539 52 592 323 |
1546 150 1696 925 |
|
|
Рис. 5.17. Вилка |
Напряжение в пальце вилки.
Втулка пальца вилки
Mатериал: THORDON
Pасчет производится согласно РД 24.023.116-88 стр.23. Исходные данные приведены в таблицах 5.41. и 5.42. Pезультаты расчета в таблице 5.43.
Таблица 5.41 Размеры пальца вилки в соответствии с эскизом (Рис. 5.18.) в мм.
|
Индентификатор |
Значение |
|
|
DVP D1VT D2VT H1VT H2VT HNL |
100 115 122 100 6 90 |
Таблица 5.42 Расчетные усилия, кгс.
|
Hаимено-вание усилия |
Идентификатор |
При максимальном потребном усилии |
При срезе пальца |
|
|
Усилие вдоль серьги |
PPSG |
16687 |
47834 |
Таблица 5.43 Напряжение в пальце вилки.
|
Напряжения, кгс/см2 |
При максимальном потребном усилии |
При срезе пальца |
|
|
Удельное давление Напряжения смятия |
167 167 |
478 478 |
|
|
Рис. 5.18. Втулка пальца вилка |
4.9 Расшифровка обозначений, встречающихся в расчете
Расшифровка обозначений приведена в таблице 5.34.
|
ОБОЗНАЧЕНИЯ |
РАСШИФРОВКА ОБОЗНАЧЕНИЙ |
|
|
АМН [кгс/м] |
ГИДРАВЛ. МОМЕНТ БЕЗ ЗАПАСА |
|
|
РН [кгс] |
ГИДРАВЛ. УСИЛИЕ БЕЗ ЗАПАСА |
|
|
[град] |
ГЕОМЕТРИЧ. УГОЛ ВХОДА ПОТОКА |
|
|
1 [град] |
ГЕОМЕТРИЧ. УГОЛ ВЫХОДА ПОТОКА |
|
|
[град] |
УГОЛ УСТАНОВКИ ПРОФИЛЯ |
|
|
[град] |
УГОЛ МЕЖДУ ОСЬЮ НАКЛАДКИ И КАСАТ. К ОКРУЖНОСТИ D0 |
|
|
[град] |
УГОЛ ПОВОРОТА РЕГУЛИРУЮЩ. КОЛЬЦА ОТНОСИТ. ОСИ OY |
|
|
[град] |
УГОЛ МЕЖДУ НАКЛАДКОЙ И СЕРЬГОЙ |
|
|
[град] |
УГОЛ МЕЖДУ КАСАТ. К ОКРУЖНОСТИ DS И СЕРЬГОЙ |
|
|
SY [мм] |
ХОД СЕРВОМОТОРА ПО ХОРДЕ ДИАМЕТРА DY |
|
|
AK [м] |
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ |
|
|
PHO(Z) [кгс] |
ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСИЛИЕ |
|
|
RAO(Z), RBO(Z) [кгс] |
РЕАКЦИИ В ОПОРАХ А, В |
|
|
AMTO(Z) [кгс·см] |
МОМЕНТ ТРЕНИЯ |
|
|
AMHO(Z) [кгс·см] |
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ МОМЕНТ |
|
|
AMDO(Z) [кгс·см] |
МОМЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ |
|
|
PRO(Z) [кгс] |
УСИЛИЕ, ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЕ РЫЧАГУ |
|
|
PSRO(Z) [кгс] |
УСИЛИЕ ВДОЛЬ СЕРЬГИ |
|
|
PSMO(Z) [кгс] |
УСИЛИЕ СЕРВОМОТОРОВ |
|
|
PO1(Z) [кгс/см2] |
ПОТРЕБНОЕ УСИЛИЕ БЕЗ ПОПРАВКИ |
|
|
PO(Z) [кгс/см2] |
ПОТРЕБНОЕ УСИЛИЕ |
Вывод:
Все детали привода направляющего аппарата удовлетворяют допускаемым напряжениям.
5. Расчёт критических частот вращения ротора агрегата
Исходные данные:
Частота вращения, об/мин
- номинальная 90.9
- разгонная 190
Данные по РК:
Диаметр рабочего колеса, м 7.5
Вес РК, кН 2000
Маховый момент РК, кН*м2 50000
Число лопастей РК 13
Высота направляющего аппарата, м 2.626
Ротор гидроагрегата моделируется стержневыми конечными элементами с сосредоточенными массами и опорами. Расчет выполнен по программе "Ротор", разработанной в СКБ "Гидротурбомаш".
Ротор гидроагрегата, представляющий систему с распределенными параметрами, рассматривается как последовательность стержневых конечных элементов, в пределах которых постоянны инерционные и жесткостные характеристики. Разбиение ротора на конечные элементы проводится таким образом, чтобы массы и соответствующие им моменты инерции, опоры ротора были расположены в начале конечного элемента. Для конечного элемента, включающего массы или опоры ротора принимается суммарная инерционная характеристика участка вала и сосредоточенной массы с моментом инерции или соответственно принимается суммарная жесткостная характеристика участка вала и опоры.
Отметки расположения над уровнем моря ротора гидроагрегата представлены на рис.6.1.
Геометрия ротора гидроагрегата приведена в таблице. 6.1.
Таблица 6.1 Геометрия ротора гидроагрегата
|
Отметка, |
Dн, |
Dв, |
G, |
GD2, |
Cr, |
C, |
|
|
м |
м |
м |
кН |
кН*м2, |
МН/м |
МН/м |
|
|
134.726 |
1.800 |
1.450 |
2000.0 |
50000 |
0 |
0 |
|
|
136.036 |
1.800 |
1.450 |
0.0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
137.880 |
1.800 |
1.450 |
0.0 |
0 |
1000 |
0 |
|
|
142.800 |
1.800 |
1.450 |
0.0 |
0 |
0 |
3000 |
|
|
143.750 |
3.000 |
2.690 |
0.0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
144.840 |
3.000 |
2.690 |
10080.0 |
1520000 |
0 |
0 |
|
|
145.930 |
1.200 |
0.900 |
0.0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
147.205 |
1.200 |
0.900 |
0.0 |
0 |
1000 |
0 |
|
|
149.100 |
1.200 |
0.900 |
0.0 |
0 |
0 |
0 |
где
Dн - наружный диаметр вала,
Dв - внутренний диаметр вала,
G - точечный вес,
GD2 - маховый момент,
Cr - радиальная жесткость,
C - осевая жесткость.
Таблица 6.2 Собственные частоты осевых колебаний ротора без учета инерции воды
|
частота, Гц |
Запас |
||
|
нормальная работа |
разгон |
||
|
7.53 |
4.97 |
2.38 |
|
|
56.58 |
37.34 |
17.87 |
Таблица 6.3 Собственные частоты осевых колебаний ротора c учетом присоединенной массы воды к рабочему колесу, составляющей 140.625 т
|
частота, Гц |
Запас |
||
|
нормальная работа |
разгон |
||
|
7.15 |
4.72 |
2.26 |
|
|
46.82 |
30.90 |
14.78 |
Таблица 6.4 Собственные частоты крутильных колебаний ротора без учета инерции воды
|
частота, Гц |
Запас |
||
|
нормальная работа |
разгон |
||
|
10.23 |
6.75 |
3.23 |
|
|
171.26 |
113.03 |
54.08 |
Таблица 6.5 Собственные частоты крутильных колебаний ротора c учетом присоединенного момента инерции воды к рабочему колесу, составляющей 595.9 т*м2
|
частота, Гц |
Запас |
||
|
нормальная работа |
разгон |
||
|
8.52 |
5.62 |
2.69 |
|
|
171.09 |
112.92 |
54.03 |
Таблица 6.6 Собственные частоты поперечных колебаний ротора без учета гироскопического эффекта и без учета инерции воды
|
частота, Гц |
Запас |
||
|
нормальная работа |
разгон |
||
|
5.69 |
3.76 |
1.80 |
|
|
6.87 |
4.53 |
2.17 |
Таблица 6.7 Собственные частоты поперечных колебаний ротора с учетом гироскопического эффекта и с учетом инерции воды. Присоединенная масса воды к рабочему колесу 110.405 т. Присоединенный момент инерции к рабочему колесу 1180.141 т*м2
|
частота, Гц |
Запас |
||
|
нормальная работа |
разгон |
||
|
5.59 |
3.69 |
1.77 |
|
|
5.70 |
3.76 |
1.80 |
Вывод: Ротор удовлетворяет условиям вибрационной надежности.
6. Расчет экономической эффективности дипломного проекта
1. Чистый дисконтированный доход (ЧДД) определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенных к начальному моменту времени (или шагу), или как превышение интегральных результатов над интегральными затратами. Величина ЧДД определяется по формуле:
(7.1.)
где Rt - результаты, достигнутые на t-ом шаге расчета или в t-ом году;
Зt - затраты, имеющие место на том же шаге или в год t;
Т - расчетный период;
Е - норма дисконта, а множитель 1/(1+Е)t - коэффициент дисконтирования, отражающий относительно меньшее значение для производителя и потребителя результатов Rt и затрат Зt при их удалении от начального (нулевого) года расчетного периода на t лет.
На практике часто пользуются модифицированной формулой определения ЧДД. Для этого из состава Зt на каждом шаге исключают капитальные вложения, соответствующие этому шагу. Формула (7.1.) в данном случае принимает вид
, (7.2.)
где - затраты на t-ом шаге при условии, что в них не входят капитальные вложения;
К - сумма дисконтированных капитальных вложений в предлагаемом в дипломном проекте решении.
Последняя сумма определяется с учетом дисконтирования капитальных затрат в каждом году расчетного периода Т
. (7.3.)
2. Индекс доходности (ИД) представляет собой отношение суммы приведенной чистой прибыли к общей сумме приведенных капитальных вложений:
. (7.4.)
Индекс доходности тесно связан с ЧДД. Он строится из тех же элементов, и его значение связано со значением ЧДД: если ЧДД положителен, то ИД > 1 и наоборот. Если ИД > 1, то проект эффективен; если ИД < 1, то проект неэффективен.
3. Внутренняя норма доходности (ВНД) представляет собой норму дисконта ЕВН, при которой сумма приведенной чистой прибыли равна приведенным капитальным вложениям.
Иными словами, ВНД (ЕВН) является решением уравнения
(7.5.)
Если расчет ЧДД инвестиционного проекта дает ответ на вопрос, является он эффективным или нет при заданной норме дисконта (Е=0,15), то ВНД проекта определяется в процессе расчета и затем сравнивается с требуемой инвестором нормой дохода на вкладываемый капитал. В случае, когда ВНД равна или больше требуемой инвестором нормы дохода на капитал, инвестиции в данный проект оправданы. В противном случае инвестиции в данный проект нецелесообразны. Если сравнение взаимоисключающих инвестиционных проектов (вариантов проекта) по ЧДД и ВНД приводит к противоположным результатам, то предпочтение следует отдать ЧДД.
В одном из наиболее популярных учебников Американского общества оценщиков подчеркивается, что «с теоретической точки зрения» ЧДД предпочтительнее. Несмотря на то, что методу ВНД присущи недостатки, он «широко применяется как измерительный инструмент при сравнении альтернативных инвестиций». Кроме того, чтобы ослабить недостатки ВНД в зарубежной практике применяются методы «модифицированной внутренней ставки дохода», «ставки дохода финансового менеджмента», «чистого располагаемого дохода» и др. Однако освоение этих методов, думается, выходит за пределы возможностей студентов - дипломников.
В заключение настоящего раздела необходимо рассмотреть метод срока окупаемости в его современной интерпретации.
4. Срок окупаемости или период возврата инвестиций Тв - минимальный временной интервал от начала осуществления проекта до момента времени, за пределами которого интегральный эффект становится не отрицательным. Период возврата определяется из уравнения
(7.6.)
Иными словами, период возврата (ТВ) - это период, измеряемый месяцами, кварталами или годами, начиная с которого первоначальные вложения и другие затраты, связанные с осуществлением инвестиционного проекта, покрываются суммарными затратами.
Наряду с рассмотренными показателями, в ряду случаев возможно использование и других показателей, например, таких как точка безубыточности, норма прибыли, капиталоотдача и др.
В условиях затянувшегося, оказавшегося весьма непростым перехода к рынку нельзя не рассмотреть особенности современного ценообразования, влияния инфляции и иных факторов риска и неопределенности на оценку эффективности проектных решений.
В таблице 7.1. приведены сравнительные характеристики базового и нового варианта насоса гидротурбины и все расчёты экономической эффективности.
|
№ п/п |
Наименование технико-экономического показателя |
Базовый вариант |
Новый вариант |
Результат сравнения |
|
|
1. 2. 3. 4. 5. |
Состав результата Пользователя Мощность N, мВт Диаметр рабочего колеса, м КПД, % Количество выработанных часов в год Ту, ч Стоимость кВтч, СкВтч |
338 7,1 90,1 8000 1,6 |
340 7,5 93,6 8000 1,6 |
2 0,4 3,5 - - |
|
|
6. 7. 8. 9. |
Состав единовременных затрат Техническая проработка вопроса проектирования рабочего колеса, Зпв Затраты на конструкторские разработки, Зконстр Затраты на разработку технологического процесса изготовления и обработки, Зтп Затраты на материал для рабочего колеса, См |
0,3 0,468 0,27 0,73 |
0,41 0,32 0,18 1,1 |
0,11 -0,148 -0,09 0,37 |
|
|
10. |
Итого по единовременным затратам, млн.руб. |
23,768 |
17,01 |
6,758 |
|
|
11. |
ЧДД |
Чистый дисконтированный доход, млн. руб. |
34,7 |
||
|
12. |
ИД |
Индекс доходности |
1,3 |
||
|
13. |
ВНД |
Внутренняя норма доходности, руб |
0,39 |
||
|
14. |
Тв |
Срок окупаемости, год |
2 |
||
|
15. |
Pпольз |
Доход от продажи выработанной электроэнергии, млн. руб/год |
Pпольз =N*TУ*СЭН |
37 |
|
|
16. |
Eн |
Ставка рефинансирования ЦБРФ |
- |
11,5% |
|
|
17. |
Т |
Горизонт расчета |
4 |
Эффективное использование рабочей силы и, следовательно, экономические показатели предприятий в значительной степени зависят от условий, в которых трудятся рабочие и служащие. Организация безопасных и безвредных условий труда работников тепловых электростанций включает следующее: приспособление рабочего места к человеку; снижение шума в машинном зале и вибрации механизмов как источников дополнительного утомления, оптимизация воздушной среды на месте выполнения работ - состава и чистоты воздуха, его температуры и влажности, уменьшение загрязнения вредными примесями и др.; рационализация освещения рабочих мест и производственных помещений; применение спецодежды и индивидуальных средств защиты.
7. Анализ воздействия на организм человека вредных газов и пыли, выделяющихся при производстве гидротурбины
Классификация причин несчастных случаев и профессиональных заболеваний
Для анализа и профилактики производственного травматизма, профессиональной заболеваемости важное значение имеет классификация их причин. Несчастные случаи и профессиональные заболевания являются следствием неудовлетворительных условий труда, возникающих в процессе производства, в результате действия опасных и вредных производственных факторов.
Безопасность труда зависит от уровня организации труда и производства, от гигиенических параметров, окружающей человека производственной среды, от складывающихся в трудовом коллективе социально-психологических отношений и от профессиональной подготовленности, психофизиологических особенностей человека и других его качеств. Все рассмотренные элементы находятся в тесной взаимосвязи и образуют единую систему.
Можно выделить две группы факторов, определяющих состояние безопасности труда: производственно-технические или объективные (организационные, технические, гигиенические) и «человеческие» (субъективные), или как их принято называть психофизиологические факторы.
При анализе производственного травматизма и профессиональных заболеваний необходимо учитывать весь комплекс факторов, воздействующих на формирование безопасных условий труда. Для машиностроительного производства может быть использована следующая обобщенная классификация причин травматизма:
1. организационные: отсутствие или некачественное проведение инструктажа и обучения; отсутствие проекта работ, инструкций по охране труда; недостаточный контроль охраны труда; неудовлетворительная организация и содержание рабочих мест; нарушение правил безопасности движения, технической и линейной эксплуатации транспорта;
2. технические: несоответствие нормам безопасности конструкции технологического оборудования и подъемно-транспортных устройств, технологической оснастки, ручного механизированного инструмента (отсутствие или недостаточная надежность защитных устройств и др.); несоответствие конструкции оборудования эргономическим требованиям (нерациональная компоновка поста управления, неудобство обслуживания и др.); неправильный выбор оборудования, оснастки, транспортных средств, методов, режимов обработки, сборки и транспортирования: отсутствие указаний о способах и средствах безопасного выполнения работ; несоблюдение сроков планово-предупредительного ремонта, неисправность технологического оборудования, оснастки, подъемно-транспортных устройств, ручного механизированного инструмента;
3. санитарно-гигиенические: неблагоприятные метеорологические условия; высокая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны; неудовлетворительные условия освещения; высокий уровень шума и вибрации; наличие вредных излучений;
4. психофизиологические: совершение ошибочных действий вследствие высокой тяжести и напряженности труда, повышенной утомляемости, снижения внимательности; монотонные условия труда; недостаточная профессиональная подготовленность; нарушение правил безопасного выполнения работ, трудовой и производственной дисциплины; несоответствие психофизиологических данных работающего выполняемой работе или его болезненное состояние.
Причины и характер загрязнения воздуха рабочей зоны
Атмосферный воздух в своем составе содержит (%по объему): азота--78,08; кислорода--20,95; аргона, неона и других инертных газов--0,93; углекислого газа--0,03; прочих газов--0,01. Воздух такого состава наиболее благоприятен для дыхания.
Воздух рабочей зоны редко имеет приведенный выше химический состав, так как многие технологические процессы сопровождаются выделением в воздух производственных помещений вредных веществ -- паров, газов, твердых и жидких частиц.
Пары и газы образуют с воздухом смеси, а твердые и жидкие частицы вещества--дисперсные системы-- аэрозоли, которые делятся на пыль , дым и туман. Пыль бывает крупно-, средне- и мелкодисперсной.
Поступление в воздух рабочей зоны того или иного вредного вещества зависит от технологического процесса, используемого сырья, а также от промежуточных и конечных продуктов. Так, пары выделяются в результате применения различных жидких веществ, например, растворителей, ряда кислот, бензина, ртути и т. д., а газы -- чаще всего при проведении технологического процесса, например, при сварке, литье, термической обработке металлов.
Причины выделения пыли на предприятиях машиностроения могут быть самыми разнообразными. Пыль, образующаяся при рабочих процессах, называется первичной. В условиях производства может возникать и вторичное пылеобразование, например, при уборке помещений, движении людей и т. п. Такое выделение пыли иногда бывает весьма нежелательным.
Дым возникает при сгорании топлива в печах и энергоустановках, а туман -- при использовании смазочно-охлаждающих жидкостей, в гальванических и травильных цехах при обработке металлов.
Вредные вещества проникают в организм человека главным образом через дыхательные пути, а также через кожу и с пищей. Большинство этих веществ относится к опасным и вредным производственным факторам, поскольку они оказывают токсическое действие на организм человека. Эти вещества, хорошо растворяясь в биологических средах, способны вступать с ними во взаимодействие, вызывая нарушение нормальной жизнедеятельности. В результате их действия у человека возникает болезненное состояние--отравление, опасность которого зависит от продолжительности воздействия, концентрации и вида вещества.
По характеру воздействия на организм человека эти вредные вещества подразделяются на:
Общетоксические -- вызывающие отравление всего организма (окись углерода, цианистые соединения, свинец, ртуть, бензол, мышьяк и его соединения и др.);
раздражающие -- вызывающие раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек (хлор, аммиак, сернистый газ, фтористый водород, озон, и др.);
сенсибилизирующие -- действующие как аллергены (формальдегид, различные растворители и лаки на основе нитро- и нитрозосоединений и др.);
канцерогенные -- вызывающие раковые заболевания (никель и его соединения, амины, окислы хрома, асбест и др.);
мутагенные--приводящие к изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные вещества и др.);
влияющие на репродуктивную (детородную) функцию (ртуть, свинец, марганец, стирол, радиоактивные вещества и др.).
Такая классификация вредных веществ в известной мере условна, так как физиологическое действие многих из них меняется с изменением концентрации или бывает комбинированным. При этом необходимо иметь в виду, что при определенных условиях воздействие этих веществ может привести к смертельному исходу.
Ряд вредных веществ оказывает на организм человека преимущественно фиброгенное действие, вызывая раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и оседая в легких, практически не попадая в круг кровообращения вследствие плохой растворимости в биологических средах (крови, лимфе). В основном это пыли металлов, пластмассовая, наждачная, древесная, пыль стеклянного и минерального волокна, кремнеземсодержащие пыли и др. Эти пыли образуются при металлообработке, прокатке, штамповке, в литейном производстве и т.д.
Подобные документы
Определение параметров совместной работы с поршневым двигателем и разработка проекта турбокомпрессора мощностью 60 кВт. Расчет основных параметров компрессора: патрубок, рабочее колесо, диффузор. Расчет радиально-осевой турбины и характеристики скорости.
курсовая работа [618,1 K], добавлен 12.10.2011Расчет вала на изгиб и сечения балки. Разработка конструкции узла механизма. Выбор кинематической схемы аппарата. Описание предлагаемой конструкции. Расчет геометрических параметров пружины. Расчет погрешности механизма датчика для второго положения.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 24.12.2011Расчет основных величин и определение характеристик питательного насоса ПН-1050-315 для модернизации Каширской электростанции. Проект лопастного колеса и направляющего аппарата. Определение геометрических размеров центробежного колеса, параметров насоса.
дипломная работа [5,6 M], добавлен 26.12.2011Проектирование центробежного турбокомпрессора, состоящего из центробежного компрессора и радиально-осевой газовой турбины. Уточнение расчетных параметров и коэффициента полезного действия турбины. Расчет соплового аппарата и рабочего колеса турбины.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 08.05.2021Назначение теплообменных аппаратов. Особенности строения теплообменника "труба в трубе", материальный, тепловой и гидравлический расчет его основных параметров. Описание схемы процесса. Техника безопасности при работе с теплообменником "труба в трубе".
курсовая работа [653,6 K], добавлен 28.05.2014Расчет гидравлического напора, создаваемого рабочим колесом осевой машины. Определение основных размеров осевых насосов и вентиляторов. Принципы выбора расчетного угла атаки на разных радиусах лопаточного венца. Правила установки электродвигателей.
курсовая работа [32,8 K], добавлен 25.11.2010Предварительный расчет центробежного насоса. Размеры рабочего колеса и относительная скорость на входе и выходе. Расчет спирального направляющего аппарата и диффузора спиральной камеры. Критический кавитационный запас энергии и коэффициент быстроходности.
контрольная работа [6,1 M], добавлен 20.11.2009Общие сведения об автомобиле. Проектирование рулевого управления, описание его назначения и основных требований. Обоснование выбора реечного управления и определение параметров рулевой трапеции. Расчет параметров зацепления механизма "шестерня-рейка".
дипломная работа [1,6 M], добавлен 13.03.2011Проектирование приспособления для зажима детали "Колесо рабочее". Составление операционного эскиза. Проверка условий возможности перемещения заготовки. Расчет погрешности базирования, усилия зажима заготовки, основных параметров зажимного приспособления.
контрольная работа [398,7 K], добавлен 03.06.2014Использование центробежных компрессорных ступеней в осецентробежных компрессорах газотурбинных двигателей. Метод определения переменных аэродинамических нагрузок и динамических напряжений, действующих на рабочее колесо центробежного компрессора.
автореферат [618,2 K], добавлен 27.03.2011
