Построение габаритных схем спиральной камеры и отсасывающей трубы
В гидротурбинах для подвода воды к направляющему аппарату используют турбинные камеры различной конструкции.
Формарадиальных сечений спиральной камеры тесно связана сее изготовлением, а оно определяется напором и размерами турбины.При небольших напорах (H<40м) спиральная камера выполняется непосредственно в железобетоне. При высоких напорах (H>40м), когда железобетонные конструкции не в состоянии воспринимать усилие от воздействия давления воды на стенки, спиральные камеры выполняются металлическими[1].
Таким образом, для подвода воды к РО75 гидротурбине целесообразно применить металлическую спиральную камеру, которая имеет круглые радиальные сечения.
Вычерчиваем проточную часть модели гидротурбины РО75/841а-В-46 (рис.5.1, Приложение 6).
Расчет и выбор вала
Вал - одна из наиболее ответственных деталей гидроагрегата. Он передает крутящий момент от рабочего колеса ротору генератора, воспринимает осевые и радиальные усилия, а в нестационарных режимах и знакопеременные нагрузки.
Наружный диаметр вала вертикального агрегата Dв выбирается по кривой на рис. IV.64 [5] в зависимости от крутящего момента Мкри округляется до ближайшего меньшего нормального размера (табл. VI.13[5]). Крутящий момент определяется по формуле:
, (6.1)
где N – мощность, передаваемая валом, в кВт;
– скорость вращения вала в об/мин.
.
Принимаем диаметр вала Dв=710 мм.
Внутренний диаметр
вала
.
Диаметр фланца Dф=1120 мм.
Болты М80х4.
После окончательного выбора вал и его фланцевые соединения проверяются расчетами на прочность с учетом осевых усилий.
Проверка вала на предельное значение напряжения на кручение:
(6.3)
(6.4)
;
(проверка выполнена).
Проверка на прочность:
, (6.5)
где
(6.6)
Для того, чтобы определить напряжение
растяжения
,
необходимо рассчитать осевое усилие
.
Для расчёта и конструирования вала и упорного подшипника (подпятника) вертикального гидроагрегата необходимо знать величину усилия Р, действующего вдоль оси вращения рабочего колеса. Вначале, на стадии эскизного проектирования гидроагрегата, Ропределяют приближённо. Уточнённую величину Рможно получить только после окончательного выбора конструкции и размеров всех вращающихся деталей гидроагрегата и выполнения гидравлических расчётов по определению гидравлической составляющей осевого усилия [1].
Приближённо значение Ропределяют по формуле:
Р= Росг +1,1 (Gрк+ Gет + Gрг+ Gвг) , (6.7)
где Росг- гидравлическая составляющая осевого усилия,
Gрк- вес рабочего колеса гидротурбин,
Gвт - вес вала гидротурбины,
Gрг- вес ротора генератора,
Gвг- вес вала генератора.
Гидравлическая составляющая осевого усилия вычисляется по следующей формуле:
,
(6.8)
где Кос- коэффициент, определяемый приближённо системой турбины и типом рабочего колеса по таблице 1.8 [1], кН/м3;
D1- диаметр рабочего колеса, м;
-
максимальный напор, м.
Таким образом, гидравлическая составляющая осевого усилия равна:
.
Вес рабочего колеса Gрки вес вала турбины Gетопределяются конструкцией гидротурбины. Они вычисляются по следующим эмпирическим зависимостям:
,
(6.9)
где К= (4,9-6,4) кН/м3 для РО турбин;
Gвт= (0,6-1,3) Gрк для РО турбин.
Таким образом, вес рабочего колеса и вес вала турбины равны:
Gвт
= (0,6-1,3)
Gрк
=
.
Вес ротора генератора Gрги вес вала генератораGвг также определяются его конструкцией. Общий вес генератора С в зависимости от мощности турбины N(МВт) и синхронной частоты вращения ротора п (об/мин) гидроагрегата приближённо определяется по формуле:
(6.10)
где k2 = 1750-2000.
.
Вес вращающихся частей генератора Gрг + Gвг,опирающихся на подпятник, составляет 0,45...0,55 от общего веса G.
В курсовом проекте принимаем:
Gрг
+ Gвг=0,5G=0,5
.
Вычисляем величину осевого усилия по формуле (6.7):
Р = Росг +1,1 (Gрк+ Gвт + Gрг+ Gвг) = 2203,2+1,1 (148,5+148,5+1898,59)=4618,35кН.
Величина осевого усилия равна: Р=4618,35кН.
Зная осевое усилие, можно определить величину напряжения растяжения по формуле (6.6):
Далее по формуле (6.5) выполняем проверку на прочность:
;
=972,5
- проверка выполняется.