Схема к расчету на прочность ленточного бандажа

 

 

Рис. 2.1.1

 

 

1) сечение MN

При расчете часть бандажа между лопатками рассматривается как балка длиной t _б (шаг по бандажу) с жестко заделанными концами и с равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью:

 

где F_б - площадь поперечного сечения бандажа; r_б - радиус его центра тяжести.

Изгибающий момент от центробежной силы в местах заделки, т.е. для ленточного бандажа в сечении MN, рассчитывается по формуле:

 

 

2) сечение AB

Широкий бандаж, укрепленный лишь на одном ряде шипов, надо проверить на изгиб, рассматривая свешивающуюся часть бандажа как консоль длиной . Напряжения в сечении АВ можно снизить скосом бандажа на длине a₂, как показано на рис. 2.1.1.

 

3) сечение М' N'

Свешивающаяся часть бандажа должна быть рассчитана как консольная балка. При длине свешивающейся части изгибающий момент в сечении

 

т.е. в 1,5 раза больше момента M_Ц в сечении MN.

Шипы лопаток рассчитываются на растяжение от действия центробежных сил собственно шипа с заклепочной головкой и участка ленточной бандажной связи длиной, равной t_б. Центробежная сила ленточного бандажа, приходящаяся на одну лопатку:

 

Растягивающее напряжение в шипе:

 

 

где F_ш - площадь поперечного сечения шипа; z_ш - количество шипов на лопатке.

Результаты расчетов на прочность шипа и ленточной бандажной связи сведены в табл. 2.2.1

Расчёт шипа и ленточной бандажной связи

Таблица 2.2.1

Показатель	Обозначение	Размерность	Формула и обоснование	Значение величины
1 ступень	Рег. ступень	10 ступень
Частота вращения	n	c -1	Задано	50,00	50,00	50,00
Угловая скорость вращения	ω;	рад/с		314,16	314,16	314,16
Плотность материала	ρ;	кг / м3	-	7727,0	7717,0	7782,0
Осевая ширина рабочей решётки	B	м		0,0286	0,0404	0,0286
Ширина бандажной ленты	Bб	м	Bб = B + (0,002 ÷ 0,005 м)	0,0306	0,0424	0,0306
Толщина бандажной ленты	h	м	Конструктивно	0,005	0,007
Средний радиус по бандажу	rб	м		0,521	0,567	0,668
Диаметр шипа	dш	м	Конструктивно	0,004	0,004	0,004
Число рабочих лопаток	z	шт.	, где tопт по таблицам профилей
Шаг по бандажу	tб	м		0,0191	0,0302	0,0215
Площадь поперечного сечения бандажа	Fб	м 2		0,000153	0,000297	0,000153
Площадь сечения шипа	Fш	м 2		0,0000126	0,0000126	0,0000126
Интенсивность распределённой нагрузки на пролёт бандажа	q	Н/м		60791,85	128324,82	78513,50
Сечение МN
Площадь сечения	FMN	м 2		0,000133	0,000269	0,000133
Изгибающий момент	MMN	Н∙м		1,85	9,76	3,03

 

Окончание таблицы 2.2.1

Момент сопротивления	WMN	м 3		1,11∙10ˉ7	3,14∙10ˉ7	1,11∙10ˉ7
Напряжение изгиба	σMN	МПа		16,72	31,12	27,31
Допускаемое напряжение	σдоп	МПа	Из предварительного расчета, п. 2	280,32	247,66	321,40
Коэффициент запаса прочности		-		16,76	7,96	11,77
Сечение AB
Изгибающий момент	MAB	Н∙м		7,12	28,86	9,20
Момент сопротивления	WAB	м 3		6,31∙10ˉ8	2,14∙10ˉ7	7,30∙10ˉ8
Напряжение изгиба	σAB	МПа		112,97	134,78	126,05
Допускаемое напряжение	σдоп	МПа	Из предварительного расчета, п. 2	280,32	247,66	321,40
Коэффициент запаса прочности				2,48	1,84	2,55
Сечение M'N'
Изгибающий момент		Н∙м		2,78	14,65	4,54
Момент сопротивления		м 3		1,11∙10ˉ7	3,14∙10ˉ7	1,11∙10ˉ7
Напряжение изгиба		МПа		25,08	46,69	40,98
Допускаемое напряжение	σдоп	МПа	Из предварительного расчета, п. 2	280,32	247,66	321,40
Коэффициент запаса прочности		-		11,18	5,30	7,85
Шип
Напряжение растяжения		МПа		5,41	2,61	6,89
Допускаемое напряжение	σдоп	МПа	МПа	25,0	20,0	25,0
Коэффициент запаса прочности		-		4,62	7,65	3,63