Условия работы деталей турбомашин.

Судовая турбомашина представляет собой сложное инженерное сооружение. Для того, чтобы она работала безотказно необходимо обеспечить надежность действия всех ее элементов.

Нагрузки, действующие на элементы турбомашин, в зависимости от природы их возникновения можно разделить на следующие типы:

§ паровые или газовые, передающиеся от рабочего тела элементам проточной части;

§ инерционные, возникающие от гироскопических моментов и моментов пары сил при качке судна;

§ температурные, возникающие в результате неравномерного нагрева деталей и различия в линейном расширении материалов;

§ механические, возникающие в результате трения в подшипниках и других устройствах.

В зависимости от направления действия на узлы и детали турбомашин, внешние нагрузки подразделяются на виды:

§ осевые силы, направленные вдоль оси турбомашины и агрегата;

§ окружные силы, возникающие в плоскости вращения;

§ радиальные силы, направленные радиально к оси турбины;

§ изгибающие моменты;

§ крутящие моменты, направления векторов которых совпадают с осью турбомашин;

§ вибрационные нагрузки.

Внешние нагрузки действующие на детали турбомашин, а следовательно, и вызываемые ими напряжения следует разделить на две категории: статические и динамические.

Непосредственной причиной поломки деталей турбомашин, как показывает опыт эксплуатации, оказываются динамические нагрузки, действующие главным образом на подвижные детали.

Особенностью нагрузок, действующих на подвижные элементы турбомашин (рабочие лопатки, диски, барабаны роторов) являются напряжения, вызываемые центробежными силами. Поэтому обеспечение требуемой прочности этих деталей (особенно рабочих решеток) не может быть получено простым увеличением их размеров, поскольку при этом соответственно повышается масса детали, увеличиваются инерционные силы и уровень напряжений не снижается. В таких случаях приходится изменять конструктивную форму детали или применять новые материалы.

Периодические поступления рабочего тела в лопаточные аппараты вызывают их вибрацию. Импульсы от вибрации рабочих лопаток передаются роторам и даже опорам агрегата. Вибрационные нагрузки также возникают в роторах турбомашин от их неуравновешенности. В таких случаях уменьшить динамические нагрузки можно в результате статических и динамических балансировок роторов.