Принцип действия и классификация турбинных ступеней., страница 10

Модуль  называется осевым усилием, действующим на венец.

Равнодействующий момент относительно оси z величин  равен нулю:                

                                                  .                                        (18)

Силы, действующие на межлопаточные каналы, стро­го говоря, могут и не быть идентичными. Первая причи­на этого - случайные от­клонения геометрии лопаток от заданной в процессе из­готовления лопаток. Эти случайные отклонения неиз­бежны и, более того, пре­дусмотрены системой допус­ков на размеры лопатки, за­данные чертежом. При дос­таточно большом числе ка­налов лопаточного венца среднее для всех лопаток отклонение конкретного размера от номинального мало и при нормальной тех­нологии изготовления  не нарушает справедливости допущений, на основе которых получены выражения (12)-(18).

Второй причиной воз­можной неидентичности действующих сил являются систематические от­клонения каких-либо размеров проточной части от номинальных значе­ний. Эти отклонения могут носить технологический, монтажный, эксплуа­тационный характер и т.д. Систематические отклонения могут вызывать появление неуравновешенных сил, мешающих нормальной работе машины. Так, например, при радиальном смещении рабочего колеса осевой тур­бинной ступени вверх радиальные зазоры, а следовательно, и пара­зитные протечки над верхней половиной рабочего венца будут уменьшаться, а под нижней - увеличиваться. Поэтому через каналы верхней половины венца расход рабочей среда немного увеличится, а через каналы нижней - немного уменьшится. Соответственно увеличится окружное усилие, действующее на рабочие лопатки верхней половины, и уменьшится окружное усилие, действующее на нижнюю половину этого венца. В этом случае, кроме стационарного крутящего момента, возникнет радиальное усилие, сдвинутое на  по направлению вращения ротора от направления радиального смещения. Такое радиальное усилие, как показывается в теоретической механике, снижает устойчивость движе­ния. В реальных машинах очень большой мощности оно может вызвать и поддерживать автоколебания ротора. Подобного рода явления могут возникать и при отклонениях от симметрии геометрических соотноше­ний концевых уплотнений из-за нарушений расчетных размеров зазоров в них.

При парциальном подводе рабочей среды уравнения (12-18) неп­рименимы. Используя проекции сил, показанные на рис.13, можно кон­статировать, что радиальная составляющая равнодействующей сил, при­ложенных к венцу, не равна нулю из-за несимметричности схемы впуска рабочего тела:

,

однако момент составляющих  относительно оси вращения z =0. Аналогично из-за незамкнутости многоугольника векторов

.

Как и раньше, 0 .

При парциальном подвода рабочего тела, как и при полном, век­тор , осевое усилие  и его момент относительно оси z =0. Однако вектор  уже не совпадает с осью z , в связи с чем возникает момент от осевого усилия относительно оси, перпенди­кулярной оси z  и проходящей через нее. Этот момент и радиальное усилие , как правило, не оказывают существенного влияния на работу парциальной ступени как целого.

Наличие окружного усилия  при парциальном подводе приводит к изменению величины нагрузки на подшипники ротора и ее направления. Для регулирующих колес мощных турбин это усилие может дохо­дить до 10 и более тонн. При неправильном расположении дуги подво­да подшипники сравнительно легких роторов высокого давления могут разгружаться, что приводит к возникновению вибраций роторов из-за неустойчивости их положения на масляной пленке подшипников при боковых нагрузках. Во избежание подобных явлений, а также для равно­мерного прогрева корпуса машины при пуске предпочтителен подвод рабочей среды одновременно через два сопловых сегмента, расположенных симметрично относительно оси машины.

6. Определение крутящего момента окружного и осевого усилий, приложенных к венцу облопачивания

6.1. Контрольная масса, ее количество движения  и

момент количества движения ,

их производные по времени