Том 2. Технология (1041447), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Дуговая сварка производится электродной проволокой, близкой по составу к основному металлу. Сварные конструкции из проката в отдельных случаях подвергаются высокому отпуску. Сварные конструкции нз отливок проходят термическую обработку всегда. Все наиболее нагруженные соединения — стыковые; в менее нагруженных деталях допускаются н ахлесточные. Коэффициенты запаса прочности и=о,/о в узлах турбин устанавливаются следующие: При расчете прочности лопаток учитывается знакопеременное усилие. Значения допускаемых напряжений в сварных соединениях получают умножением значений допускаемых напряжений основного металла на коэффициент у аналогично расчету котлов.
Сварные роторы дискового типа (а), барабанного (б), с приваренными полувалами (в) показаны на рис. 22.22. На рис. 22.23 показана схема расчета роторов с одним диском, подверженных нагрузке от центробежных сил. Диск разделяется на три части: полый цилиндр 2, внутренний диск 1, наружный диск 3. Нагрузка от лопаток на внешний диск обозначается ра, усилие между наружным диском и цилиндром — рл, между цилиндром и внутренним диском — рь Представленная на рис. 22.23 система имеет две степени статической неопределимости.
Ее решение базируется на двух 304 уравнениях деформации. Введем обозначения: У,„-радиальное перемещение наружной поверхности внутреннего диска от нагрузки рь центробежных нагрузок н неравномерной температуры; У вЂ” радиальное перемещение внутренней поверхности цилиндцил, ра на участке сопряжения с диском от нагрузок р~ и ра, центробежной силы, неравномерной температуры; У , — радиальное перемещение наружной поверхности цилиндра от р1 и рв, центробежных нагрузок и неравномерной температуры; У ,„ — радиальное перемещение внутренней поверхности наружного диска от указанных нагрузок и температуры. Условия деформации позволяют разрешигь статическую неопределимость.
От всех указанных сил и температуры определяют н во всех элементах ротора. Если ротор конструируется многодисковым, схема расчета остается прежней. Сварные конструкции роторов имеют преимущества перед цельноковаными; их можно изготовлять нз отдельных поковок относительно небольших размеров, применять разнородные металлы: для дисков — высококачественную сталь, для кольцевых частей — перлитную. В паровых турбинах (рис. 22.24) сварная диафрагма состоит из обода 1, нижней 4 и верхней 2 бандажных лент, тела диафрагмы б, направляющих лопаток а.
Точность изготовления диафрагм очень высокая во избежание потери мощности. Допуск на шаг лопаток составляет -Ь0,15 мм. Предьявляются высокие требования к погрешности угла поворота лопаток, Как правило, лопатки устанавлив1ются в пазы бандажных лент с углублением 2 — 3 мм и привариваются к ним угловыми швами.
Деталь соединения направляющих лопаток с бандажной лентой и ободом показана на рис. 22.25. Рис. 22.24. Сварная диафрагма паровой турбины 1 А"А Рис. 22.25. Сварные соединения направляющих лопаток с банда жной лентой и ободом: 1 — обод; 2 — бандажная лента; 3 — лопаткн; 4 — гпаговый паз в бандажной ленте Сварные конструкции применяются широко также в гидромашиностроении при изготовлении рабочих колес радиально-осевых и ковшовых турбин, лопастей рабочих колес, спиральных камер, при изготовлении секторов и сварных лопаток направляющих аппаратов.
ГЛАВА 23 ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ В РАСЧЕТАХ И ПРОЕКТИРОВАНИИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ $1. Расчеты на ЭВМ при решении отдельных задач При проектировании сварных конструкций, расчетах на прочность, определении напряженного состояния, а также при проведении исследований в области прочности сварных соединений и конструкций много времени тратится на вычислительные операции. 306 Применение ЭВМ может значительно облегчить и ускорить работу проектанта и исследователя. Рассмотрим примеры использования ЭВМ, типичные для расчетов на прочность и определения напряженного состояния.
Наиболее прост расчет по известным формулам. Для таких подсчетов часто используют клавишные машины. В случаях, когда те или иные расчеты проводятся массово и систематически, например при определении площадей, моментов инерции и т. п., для определенных видов сечений сварных элементов в вычислительном центре целесообразно иметь пакет программ, которые могут быть использованы при необходимости получения большого массива информации. При последовательном применении различных формул в процессе обычного проектирования, когда расчеты геометрических свойств сечений сменяются расчетом напряженного состояния и последующей корректировкой сечения, использование имеющегося в вычислительном центре пакета программ становится неоперативным. В этом случае целесообразно иметь программу с набором~ подпрограмм для тех вариантов расчетов, которые могут встретиться при проектировании.
Программа введена постоянно в вычислительную машину, а отдельные подпрограммы имеют свои коды. Расчетчик непосредственно со своего рабочего места обращается к той или иной подпрограмме, вводит исходные данные и получает результат. Такая организация использования ЭВМ целесообразна при непрерывной ее загрузке одним или несколькими проектировщиками. При построении номограмм по известным формулам или при необходимости получения большого массива информации для его последующего анализа или выбора оптимальных значений целесообразно составить отдельную специальную программу для расчетов большого числа вариантов. Рассмотренные примеры относились к получению результатов по формулам, в которых искомая величина выражена явно.
Особенно выгодным оказывается использование ЭВМ в тех случаях, когда искомая величина не может быть выражена явно. Отыскание результата путем перебора ряда значений с постепенным приближением к правильному обычно занимает много времени, а иногда требует графических построений. Например, определение собственных напряжений и деформаций по графорасчетным методам Г. А. Николаева или Н. О, Окерблома (см. 5 4 гл. 7) предусматривает отыскание такого значения наблюдаемой деформации вв, чтобы удовлетворялось условие равновесия сил при сварке равных по ширине пластин, а также равновесие суммы моментов сил при наплавке на кромку полосы.
Результат может быть получен только перебором ряда значений ен. Несмотря на крайнюю простоту алгоритма вычисления, производительность расчетов вручную или даже с применением клавишных машин крайне низка. Расчет на ЭВМ позволяет получить для этой простейшей задачи определения сварочных деформаций и напряжений разнообразную информацию. 307 В области прочности сварных соединений и элементов конструкций имеются примеры использования ЭВМ, работающих в поисково-информационном режиме. В ИЭС им. Е.
О. Патона разработана система хранения и использования экспериментальных данных о разнообразных механических свойствах металлов и сварных соединений. Информация заранее накапливается в памяти маши- Ж К, Ц, /; О„/ Рис. 23.1. Треугольные элементы в методе конечных элемен- тов ны по мере поступления экспериментальных данных, а в случае необходимости машина выдает при запросе данные о механических свойствах конкретного металла или металла, близкого к нему по химическому составу. Важна роль ЭВМ в решениях задач, которые не могут быть осуществлены без их использования.
Это относится, например, к методу конечных элементов для определения напряженно- деформированного состояния сложных по форме тел в упругой или пластической стадии их нагружения. В этом методе тело разбивается на части, часто на треугольники, размер которых принимается тем меньше, чем больше ожидается градиент напряжений в данной зоне тела. Например, в брусе вблизи надреза (рис. 23.1,а) треугольники имеют наименьший размер.
Поле напряжений и деформаций в пределах каждого треугольника принимается обычно однородным, т. е. во всех точках треугольника напряжения и деформации одинаковы, На рис. 23.1,б показан отдельный треугольный элемент с узлами (вершинами) 1, 1, й, по сторонам которого действуют некоторые поверхностные нагрузки иь де, пз, создающие внутри треугольного элемента напряжения о„, а„, т,„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
