§ 3 3] РАБОЧЕЕ ОБЛОПАЧИВАНИЕ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ 79
нию и заклиниванию в смежных деталях. Сам мате-
риал при этом становится непрочным и хрупким.
Находит применение в турбинах и высоко-
прочный чугун — чугун с добавкой 0,04—
0,06 % магния. Обозначается такой чугун буквами
ВЧ и двумя числами: первое число указывает мини-
мальное значение предела прочности при растяже-
нии (кгс/мм ), второе — минимальное относитель-
ное удлинение (%). Например, высокопрочный
чугун ВЧ 50-1,5 имеет предел прочности на растя-
жение не менее 50 кгс/мм = 500 МПа и относитель-
ное удлинение при разрыве не менее 1,5 %. Основ-
ные свойства высокопрочных чугунов, используе-
мых для деталей паровых турбин, приведены
в табл. 3.6.
Кроме рассмотренных выше материалов на
основе железа в паровых турбинах находят приме-
нение цветные сплавы для трубок конденсаторов и
подогревателей, баббиты для вкладышей подшип-
ников и т.д. Их свойств мы коснемся при рассмотре-
нии конструкций деталей, выполняемых из них.
3.3. РАБОЧЕЕ ОБЛОПАЧИВАНИЕ
ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ
3.3.1.
УСЛОВИЯ
работы
облопачивания
Основой турбины, определяющей ее надежность
и экономичность, является ее проточная часть,
образуемая статорным и рабочим облопачиванием.
Рабочее облопачивание — это совокупность рабо-
чих лопаток с хвостовиками и связями различного
рода. Профили рабочих лопаток, установленные
вполне определенным образом, образуют рабочую
решетку, в которой происходит преобразование
кинетической энергии потока пара в полезную
кинетическую энергию вращения вала. Статорное
облопачивание — это совокупность сопловых лопа-
ток, установленных в диафрагмах.
Условия работы рабочих лопаток очень тяжелы.
Вследствие вращения в рабочей лопатке возни-
кают большие центробежные силы и высокие
напряжения растяжения, стремящиеся вырвать
лопатку из диска. Достаточно сказать, что центро-
бежная сила, приложенная к рабочей лопатке
последней ступени турбины К-1000-5,9/25-2, дости-
гает почти 200 тс (2 МН).
Окружная сила (см. § 2.5), создающая полезный
крутящий момент на валу турбины, изгибает лопатку
в плоскости диска. Дополнительно лопатка изгиба-
ется в плоскости оси турбины под действием разно-
сти давлений
Изгибающие силы, действующие на рабочие
лопатки, не постоянны во времени, а непрерывно
изменяются из-за различий в проходных сечениях
сопловых каналов, из которых пар поступает на
рабочие лопатки, наличия выходных кромок сопло-
вых лопаток и других причин. Это приводит к воз-
буждению колебаний лопаток и возможности появ-
ления усталостных трещин, которые, увеличиваясь,
могут достигнуть критического размера, после чего
произойдет внезапный отрыв лопатки.
Для рабочих лопаток, особенно последних сту-
пеней, очень опасной является эрозия, приводящая
к износу их поверхностей. Эрозийный износ не
только уменьшает экономичность, но и резко сни-
жает механическую прочность рабочих лопаток с
опасностью тяжелой аварии.
Агрессивные примеси, содержащиеся в паре,
вызывают коррозию и снижение сопротивления
действию постоянных и переменных напряжений.
В районе фазового перехода, т.е. в той зоне тур-
бины, где процесс расширения пара пересекает
пограничную кривую х = 1, происходит процесс
концентрирования агрессивных примесей, в первую
очередь хлоридов. При этом в металле лопатки воз-
никают язвы. Последние являются концентраторами
напряжений и приводят к коррозионной усталости —
сравнительно быстрому усталостному разрушению
в условиях коррозионной среды.
3.3.2. Конструкции облопачивания
Конструкция простейшей рабочей лопатки
показана на рис. 3.6. Лопатка состоит из профиль-
ной рабочей части (пера) и хвостовика. Установлен-
ные с равным шагом лопатки образуют рабочие
каналы. Хвостовики служат для крепления лопаток
на диске. На торце рабочей части выполняют шип.
На группу лопаток, установленных на диске, накла-
дывается ленточный бандаж, в котором выполнены
отверстия с шагом и формой, соответствующими
шипам на лопатках, установленных на диске. Шипы
Механические свойства высокопрочных чугунов
и области их применении
Марка
ВЧ 45-0
ВЧ 50-1,5
ВЧ 60-2
ВЧ 45-5
ВЧ 40-10
МПа
450
500
600
450
400
МПа
360
380
420
330
300
%
—
1.5
2
5
10
Область применения
Вкладыши опорных
подшипников,
направляющие втулки,
уплотнительные кольца
Таблица 3 6