Расчет тепловой схемы газотурбинного двигателя, страница 3

Также рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности, природопользования и охраны окружающей среды для данного проекта, соответствующие современным нормам эксплуатации предприятия.

В полной мере рассмотрены все основные пункты дипломного проекта, выполнена графическая часть.

Данные проекта могут быть использованы в современных разработках в области газотурбинных двигателей и могут считаться перспективными для будущего развития данной области. Возможно дальнейшее усовершенствование спроектированного газотурбинного двигателя. Так, например, для получения более высоких показателей эффективности, в дальнейшем может быть рассчитан парогазовый цикл с использованием данного ГТД.

8 Проект муфты между силовой турбиной и электрогенератором

Расчитывается упругая подвижная муфта – эти муфты характеризуются наличием упругого элемента, за счет деформации которого осуществляется взаимное перемещение деталей муфты, необходимых для компенсации смещения осей ведущего и ведомого валов.

Упругие муфты имеют следующие свойства.

1) Способность смягчать толчки и удары. Кинетическая энергия удара при этом частично поглощается и переходит в тепло, частично аккумулируется упру­гими элементами, превращаясь в потенциальную энергию деформации.

2) Упругие муфты могут служить средством защиты от резонансных кру­тильных   колебаний,   возникающих   в  механизме   вследствие  неравномерности вращения.

3) Упругие  муфты  допускают   сравни­тельно большие смещения осей соединяемых валов.    При   этом,   благодаря   деформации упругого элемента, валы и опоры нагружа­ются сравнительно малыми силами и момен­тами.

Упругие муфты характеризуются:

1) жесткостью   (или   обратной    величи­ной — податливостью),   представляющей  со­бой зависимость   относительного  угла пово­рота полумуфты от величины крутящего мо­мента М_кр;

2) демпфированием,  т.   е.   способностью необратимо  поглощать  механическую  энер­гию;

3) энергоемкостью,   представляющей   собой   работу   упругой   деформации муфты при действии некоторого крутящего момента. Энергоемкость является сравнительной характеристикой муфт и не может быть использована при дина­мических расчетах машин с упругой муфтой.

Жесткость муфты С определяется как производная от крутящего момента по углу закручивания и является величиной переменной, зависящей от φ. Характер этой зависимости определяется конструкцией муфт. В линейной муфте крутящий момент пропорционален углу закручивания φ.

Жесткость упругих муфт зависит от многих факторов, в том числе и от ка­чества изготовления, и часто задается в виде графиков. При работе упругих муфт всегда имеют место потери энергии на трение (внутреннее и внешнее), сопро­вождающее деформацию ее упругих элементов и их перемещение относительно других элементов.

Отношение энергии, потерянной за один цикл нагружения муфты, к работе сил упругости за четверть периода называется коэффициентом демпфирования φ,

Для расчета выбирается муфта с металлическими упругими элементами. Эти муфты отличаются высокой несущей способностью и возможностью работы в широком температурном интервале, однако они сложны по конструкции, дороги и обычно требуют постоянного контроля при эксплуатации.

Муфта со змеевидными пружинами (рис. 8.1).

Полумуфты соединяются упругим элементом, выполненным в виде змеевид­ной пружины, расположенной па цилиндрической поверхности.

Муфта состоит из полумуфт, имеющих зубья специальной формы, между которыми помещается змеевидная пружина. Для предохранения пружины от выпадения и удержания смазки (обычно густой) служит кожух.

Рисунок 8.1 – Муфта со змеевидными пружинами

Пружина является наиболее ответственной деталью муфты. Она изготовляется из пружинной стали с пределом прочности σ_вр = 170 кгс/см². Такие муфты отличаются высокой надежностью в работе и малыми габаритами. Эти свойства и обусловили довольно широкое распространение их главным образом в тяжелом машиностроении (про­катные станы, паровые турбины и т. п.), несмотря на некоторую сложность кон­струкции, нетехнологичность ее и необходимость контроля в эксплуатации (рис 8.2).

Рисунок 8.2 – Форма зубьев и пружины

Муфты допускают смещение осей соединяемых валов: осевое — от 4 до 20 мм, параллельное — от 0,5 до 3 мм, угловое — до 1° 15' (большие значения для боль­ших муфт).

Муфты имеют линейную характеристику.

Зубья муфт постоянной жесткости имеют. Расстояние между линиями упора пружины па зубья постоянно и не зависит от величины крутящего момента.

Расчет линейных муфт производят в предположении: 1) что пружина представляет собой замкнутый контур; 2) из-за малости размеров сече­ния пружины по сравнению с диаметром ее расположения D_cp пружина лежит на плоскости.

В точках А, С и Е выпуклость кривой переходит в вогну­тость, поэтому в этих точках радиус кривизны р = ∞ и изгибающий момент М_н = 0 (рис. 8.3)

Рисунок 8.3 Расчетные схемы пружины линейной формы

Рассечем пружины плоскостью, перпендикулярной оси муфты и совпа­дающей с линией 00. В этих сечениях пружины существуют только перерезы­вающие и сжимающие (растягивающие) силы. Таким образом, отдельный полу­виток рассматривают как арку, шарнирно укрепленную у основания и нагру­женную силами от зуба.

Зависимость угла поворота полумуфт φ от величины крутящего момента М_кр для линейной муфты определяется выражением

0,08 ⁰

,где     z = 53 –число зубьев;

            а = 7см; l = 12 см; и t = 3 см – из распределения нагрузки;

            Е = 2^.10⁶ МПа – модуль упругости;

            J =  см⁴ - момент инерции поперечного сечения пружины;

            D_ср = 59 см – средний диаметр;

            b=10 см; h = 1 см – высота и ширина поперечного сечения пружины.

  При достижении крутящим моментом предельного значения пружина кос­нется внутренней грани зуба и муфта практически станет жесткой. Для этого случая

,где     α — угол наклона грани зуба к оси муфты.

            Максимальные напряжения изгиба имеют место в точке b

21,4 МПа<

< = 50 МПа

Следовательно пружина проходит по условию прочности на изгиб.