第六章-汽轮机主要零件结构与振动.pdf

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《汽轮机原理》 θ （6——3）
σ u 2
= 2ρ m
r θ
（5——4）
由以上公式可知，等截面叶片根部的拉应力只与、、、有l ρ ω Rm
关，而与叶片截面积无关。也就是说，增加等截面叶片截面积并
不能降低叶片的根部拉应力。在圆周速度和径高比不能改变的情
况下，采用密度较小的材料可以减小叶片的质量（拉应力）。
62．变截面叶片
对于径高比θ ＜10的级为长叶片级。对于长叶片，如果采用等截面叶片，
则叶片叶根拉应力会很大，无法满足强度要求。为了减少离心力，把叶片做
成变截面形式。变截面叶片在任意半径R处的截面所承受的离心力为
ρω （6 5）
R2 R2 ——
C = F(R) 2 RdR = ρω 2 F(R)RdR
离心拉应力为 ∫ ∫
R R
C
σ = （6 6）
F(R) ——
2
上式表明，变截面叶片离心力不仅与ρω 有关，还与叶片截面沿半径变化
的规律F(R)有关。
在变截面叶片中，离心力引起的拉伸应力不一定在根部截面是最大。一般
来说，应通过计算才能确定最大拉伸应力所在截面。
7变截面叶片截面积沿半径R的变化规律，一般难以用解析
式表示。根据面积沿叶高的变化曲线，可以采取数值积分的
办法，近似计算各截面的拉伸应力。譬如，可将叶片沿叶高
等距离分为若干段（一般取5~10段），而把每一段看成为
等截面叶片，则可先计算各等截面叶片段的离心力，再确定
各段面上的离心拉应力。
根据本节所讲的长叶片截面积沿半径的变化规律和第一
章所讲的长叶片级速度三角形动叶片进出口角的变化规律，
长叶片都做成“变截面扭叶片”。“变截面”是为了保证其强
度，“扭”是为了避免沿半径的增加而引起的各种损失，以
提高长叶片级的级效率。
83．围带和拉金的影响
叶片多用围带、拉金或者既有围带又有拉金将叶片联成一
体，成为叶片组。在汽轮机转动时，围带、拉金也会产生离心
力，这些离心力也作用在叶片上，由叶片组内各叶片分摊其离
心力的作用。因此，在计算叶片离心拉应力时，必需考虑进
去。这样，对于根部截面，叶片受到总的离心拉应力为
C + C + C
σ = R s w
F(R) （6——7）
式中 CR ——叶片型线部分的离心力(MN)；
Cs ——一个节距围带段的离心力(MN)；
Cw ——一个节距拉金段的离心力(MN)。
9((二二)) 叶片的弯曲应力叶片的弯曲应力
1．蒸汽作用力引起的弯曲应力