1.2. Основные свойства металлов.

Степень напряженности материала под действием приложенных к нему сил характеризуется в первую очередь напряжением.

Напряжение- это внутренняя сила, действующая на единицу площади сечения, препятствующая разрушению тела.

Например:

F=1 см²

Внешняя

Р=1 Н сила Р=1Н

растягивающая сила Р=1Н, F=1 см², то напряжение в сечении σ=P/F= 1Н/ см² =10⁴ Па. При работе металла при постоянных напряжениях и умеренных температурах его разрушение наступает при достижении напряжения равных пределу прочности материала - σ_В. (σ =σ_В)

нагрузка

удлинение

На практике для оценки надежности детали используется не σ_В , а меньшая величина – предел текучести σ_S . (σ_S – напряжения, при которых появляются первые пластические деформации после упругого деформирования).

Деталь считается надежной, если ее материал работает в зоне упругости.

Мерой сопротивления материала упругим деформациям является модуль упругости Е. Это коэффициент пропорциональности между напряжениями и деформациями.

При высоких температурах металл детали может испытывать явление ползучести. В наиболее напряженном месте может возникнуть трещина, а затем разрушение.

Предел длительной прочности σ_Д.П. – напряжение, при котором материал может прослужить заданное время при заданной температуре.

Предел ползучести – напряжение при котором при заданной температуре накапливается деформация ползучести определенной величины.

Ползучесть металла следует принимать во внимание при температуре > 430 ⁰С для жаропрочных перлитных сталей (ПТ) и > 480-520 ⁰С – для аустенитных сталей (ГТ).

При переменной во времени нагрузке в детали может возникать явление усталости, возникновение трещин усталости.

Амплитуда напряжений, при которой материал может выдержать определенное число циклов нагружения (≈10⁷), называется пределом усталости.

Способность рассеивать энергию колебаний называют – демпфированием, а свойство материала, которое ее характеризует – декрементом колебаний. Лекция №2

Рабочие лопатки турбины

1. Условия работы рабочих лопаток

Надежность работы турбины и ее экономические показатели определяются, главным образом, ее проточной частью, наиболее ответственным элементом которой являются рабочие лопатки. Именно в каналах, образованных рабочими лопатками происходит преобразование энергии потока (пара, газа) в полезную (механическую) работу (вращения ротора) на валу турбины.

Р абочие лопатки являются наиболее нагруженными элементами (деталями) турбины:

• при вращении центробежные силы вызывают высокое напряжение растяжения, стремящееся разорвать лопатку (вырвать ее из диска);

• паровой поток – окружная сила, создающая полезный крутящий момент на валу турбины, изгибает рабочую лопатку в плоскости диска;

• под действием градиента давления р=р₁-р₂ (в ступенях с реактивностью >0) возникают изгибные напряжения в плоскости оси турбины.

Изгибающие силы парового потока не постоянны во времени. Это приводит к возникновению колебаний рабочих лопаток (вибрации). Особенно большие переменные нагрузки действуют на рабочие лопатки парциальных ступеней (регулирующих ступеней).