汽轮机阀门的快关撞击强度分析.docx
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汽轮机阀门的快关撞击强度分析朱丹书【摘 要】 本文讨论了汽轮机主要阀门的快关撞击强度 ,以及阐述了它的意义和计算方法 ,并进行不同阀门的实例分析 。【关键词】 撞击强度 ;能量法 ;应变能 ;弹性常数 ;分配率l mpact Strength Analysis of Fast Closingf or Stea m Turbine Valve【Abstract】 The fast closing impact strength for steam turbine valves is discussed in this paper ,which includes itssignificance ,calculating method and analytical examples for different valves.【 Key words】 impact strength ; energy method ; stra in energy ; elastic constant ; percentage of distribution于运动件的总质量 ,以及吸收撞击负荷的阀部件挠性 。对于具体结构阀 ,可通过对阀门 主要部件的撞击强度分析得到 。反之 ,也可 在已知行程终点速度下 ,校核阀门部件的动 态强度 。1前言作为电机与电网的保护措施是线路的跳闸 ,它使汽轮机瞬时丧失负荷 。此时必须快 关进汽阀门 ,迅速切断汽源 ,来避免汽轮机超 速 。阀门依靠油动机开启 , 弹簧关闭 。为保 证阀门快关 ,从行程开始必须依靠弹簧将阀 的运动件加速至很高的速度 。当行程终止阀 关闭入座撞击时 ,行程中建立起来的很大动 能会超过阀部件所能承受的撞击动能而引起 损坏 。对阀门从动作开始至行程终止 (未撞击) 的动态分析 ,可得到速度 、时间 、动态力 、油动 机液压与行程等关系 。阀门不仅要满足快关 时间要求 ,还必须考虑动态应力 ,也即分别计 算各部件所能承受的极限负荷 ( 在允许应力 或屈服应力条件下) ,寻找系统中的最薄弱环 节 ,并由此来确定整个阀门的动态强度限值 。在强度限值下的最大允许撞击速度取决2计算方法撞击力等于撞击质量与加速度的乘积 ,但是撞击时间很短 ,速度改变极快 ,不易求得 加速度 ,使撞击力也难于计算 。在工程上常 用近似的能量法 ,假设撞击时无能量损耗 ,撞 击动能等于系统部件的总应变能 。阀门撞击系统包括有一系列的部件 ,大 的挠性部件吸收更多的应变能 ( 变形量受允 许应力的限制) ,最终的剩余部分为阀碟对阀 座的撞击动能 。2 . 1 直线运动阀油动机 、弹簧与阀碟均处于一直线上 ,阀 门的运动件可看作串列的压缩件 。它们承受 一个相同的作用力 ,但有着不同的变形 、应变No . 3 ,1999SHANGHAI QILUNJ I·7 ·能与弹性常数 ,可以按变截面压缩杆处理 。对于等截面压缩杆段 i等截面杆段 i 的弯曲应变能Mi2 Xi(N·mm)(9)Ui =2 EIiFli变形 δi = EAi (mm)(1)变截面杆的弯曲应变能FEAi (N/ mm)M2i Xinn弹性常数 Ki =(2)=U = Σ Ui = Σ(N·mm)(10)δiLi1 F2 L ii = 1 2 EIii = 11X ———杆段长 (mm)式中应变能 Ui =Fδi=i22 EAi(N·mm)Mi ———杆段弯矩 (N·mm)2F=( 3)I ——— i 杆 段 绕 质 心 轴 的 惯 性 矩i2 Ki( kg - mm2)等截面杆段 i 的扭转应变能式中F ———作用力 (N)L i ———杆段长 (mm)Ai ———截面积 (mm2)E ———弹性模量 (MPa)对于变截面压缩杆nM2 XiK(N·mm)(11)Ui =2 GIpi变截面杆的扭转应变能M XnnK i= Σ Ui =ΣU变形 δ = Σδi (mm)(4)2 i = 1 GIpii = 1i = 12Mk1(N·mm)(12)弹性常数 K ==2 Kp 1 + 1 + 1 +K1 K2 K31扭转弹性常数KP=n11(N/ mm)Σ=( 5)nKpi 1i = 1Σi = 1 Ki 1 (N·mm/ ved)=F2 L innXni应变能 U = Σ Ui= ΣΣi = 1 2 EAii = 1 GIpii = 12F(13)=(N·mm)(6)K 后 , 按系统的最2 K求得系统总弹性常数式中Xi ———杆段长 (mm)G ———剪切弹性模量 (MPa)Ipi ———杆段截面极惯矩 (mm4)Mk ———所受扭矩 (N·mm)小极限负荷力 Fmi n ( 最薄弱
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