Реферат - Aleksandr Andronov
реклама
РЕФЕРАТ Дипломный проект 135 с., 34 рис., 27 табл., 8 источников. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД, ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ РЕДУКТОР. Объектом проектирования является стенд для испытаний промышленных газотурбинных установок мощностью 4 МВт. Цель работы – разработка нового испытательного стенда для промышленной газотурбинной установки мощность 4 МВт для электростанций, на основе конструктивных решений существующих испытательных стендов и их систем. В работе проанализированы различные варианты конструктивных схем существующих испытательных стендов, на основе анализа разработана конструктивная схема проектируемого стенда, проведена проработка его составных узлов, проведен анализ дефектов редуктора и путей их устранения, разработан модернизированный четырехпоточный редуктор. Анализ полученных в работе результатов показывает, что спроектированный испытательный стенд позволяет проводить серийные испытания ГТД в полном объёме, удовлетворяет принятым нормам по шумности установки, позволяет повысить качество испытаний, разработанный модернизированный редуктор является новым конструктивным решением. 5 СОДЕРЖАНИЕ Реферат 5 Содержание 6 Перечень используемых условных обозначений, сокращений, терминов 8 Введение 10 1. Основная часть 12 1.1. Обоснования актуальности темы 12 1.2. Состояние вопроса: анализ существующих конструктивных и технологических решений по данной проблеме 14 1.3. Выбор конструктивных схем решения 23 1.4. Конструктивная проработка узлов стенда 27 1.5. Описание методов испытаний 33 1.5.1. Описание испытаний 33 1.5.2. Подготовка к испытаниям 35 1.5.3. Методы испытаний для проверки теплотехнических показателей 35 1.5.4. Методы испытаний для проверки рабочих характеристик ГТУ 42 1.6. Выводы 2. Специальная часть 48 49 2.1. Описание исходного редуктора Р-45 50 2.2. Анализ дефектов и возможных путей их устранения 53 2.3. Модернизация редуктора 62 2.3.1. Исходные данные 63 2.3.2. Кинематический расчет 63 2.3.3. Расчет зубчатых шевронных передач 65 2.3.4. Проектный расчёт тихоходной шевронной зубчатой передачи 67 2.3.5. Проектный расчет быстроходной шевронной зубчатой передачи 72 2.3.6. Расчет быстроходного вала 76 2.3.7. Расчет первой ступени промежуточного вала 83 2.3.8. Расчет второй ступени промежуточного вала 89 2.3.9. Расчет тихоходного вала 96 2.3.10. Расчет муфты 103 2.3.11. Расчет резьбового соединения 105 2.4. Выводы 108 6 3. Организационно – экономическая часть 109 3.1. Определение размеров капитальных вложений в разработку и изготовление модернизированного редуктора стенда 109 3.2. Условия окупаемости капитальных вложений в модернизацию редуктора112 3.3. Экономический эффект при продаже модернизированного стенда 113 3.4. Выводы 114 4. Охрана труда и безопасность жизнедеятельности 115 4.1. Краткое описание закрытого бокса 115 4.2. Требования охраны труда на рабочем месте испытателя двигателя 116 4.3. Опасные и вредные факторы при испытаниях, воздействие на человека 119 4.4. Мероприятия по защите от опасных и вредных факторов 122 4.5. Расчет коэффициентов безопасности 125 4.6. Обеспечение шумоглушения испытательного стенда 126 4.7. Выводы 132 Заключение 133 Список использованных источников 135 7 ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СОКРАЩЕНИЙ, ТЕРМИНОВ ГТУ – газотурбинная установка; СИС – силоизмерительная система; ИИС –информационно-измерительная система; САУ – система автоматического управления; ЛА – летательный аппарат; ТВС – тензорезисторный винтовой силоизмеритель; СИРВ – система измерения расхода воздуха; ВЗУ – входное защитное устройство; ПОС – противообледенительная система ППС – противопомпажная система РУД – ручка управления двигателем ВНА – входной направляющий аппарат ОА – основная автоматика РА – резервная автоматика ХП – холодная прокрутка ЛЗ – ложный запуск ТМТ – топливно-масленный теплообменник КПВЗ – клапан перепуска воздуха СПВЗ – система перепуска воздуха ПИ – предъявительские испытания ПСИ – приёмосдаточные испытания ППСИ – предъявительские приёмосдаточные испытания Gвх - расход воздуха через двигатель; VBX - скорость воздуха в мерном сечении входного устройства; FBX - площадь мерного сечения входного устройства; Р вх - статическое давление в мерном сечении входного устройства; Р *вх - полное давление в мерном сечении входного устройства; P - статическое давление в боксе; FCOП - площадь сечения сопла; R nap - сила «парусности» двигателя, динамоплатформы и конструкций, установленных в ней; 8 R лем - сила на лемнискате. Cxi - коэффициент лобового сопротивления i-ой конструкции, установленной на динамоплатформе; Fi - площадь миделевого сечения i-ой конструкции, установленной на динамоплатформе; Pi, -скоростной напор в месте расположения элементов, создающих силу парусности; п - число конструкций, создающих силу парусности. R.изм - измеренная сила на станке: Р вх.ст- перепад между барометрическим давлением и статическим давлением в мерном сечении; Р вх.полн - перепад между барометрическим давлением и статическим давлением в мерном сечении; Р бокса - то же для давления в боксе; ТВХ . СР - средняя температура в мерном сечении; Вбар - барометрическое давление; Gвозд.физ - измеренное значение расхода воздуха через двигатель. 9 ВВЕДЕНИЕ В комплексе разнообразных задач, которые приходится решать при создании, производстве и эксплуатации газотурбинных установок, большое место принадлежит экспериментальным работам – испытаниям двигателя и его элементов. Уже на начальной стадии разработки новой установки после выбора типа конструктивной схемы и некоторых основных параметров рабочего процессе, необходимо располагать надежными данными о реально достижимых КПД узлов и элементов проточной части, протекании их характеристик, прочностных показателях применяемых материалов. Без этого газодинамические и прочностные расчеты проектируемой газотурбинной установки будут недостаточно обоснованными, что неизбежно проявится в ходе дальнейшей работы. Таким образом, для получения качественного и надежного продукта (ГТУ), необходимо обеспечить, как грамотное проектирование и качественное изготовление, так и эффективное испытание на стендах, с целью получения информации о его характеристиках. Испытания являются одним из необходимых этапов получения сертификата качества газотурбинной установки и авиационного двигателя. При этом основным условием его получения является полное соответствие нормам и требованиям по всем направлениям работы газотурбинной установки. В настоящий момент, на основе современных правил сертификации авиационных двигателей и промышленных газотурбинных установок, введены в практику новые технические условия, требования и положения на испытания авиационных двигателей и газотурбинных установок и определение их ресурса. Известно, что большинство существующих стендов, их параметры, характеристики, а также конструктивные и ресурсные показатели устарели и не отвечают необходимым требованиям и требуют модернизации. Поэтому актуальной стоит задача проектирования нового стенда, удовлетворяющего по всем экономическим и технологическим показателям современному уровню прогресса, позволяющих обеспечить требуемые испытания при наименьших затратах. Основу внедрения новой концепции создания и модернизации стендов должны составлять работы по созданию новых современных узлов, обеспечивающих надежную работу, а также необходимый ресурс наиболее высоконагруженных компонентов. В данной выпускной квалификационной работе таким узлом является редуктор передачи крутящего момента от ГТУ к электрогенератору. Целью модернизации является 10 увеличение ресурса существующего редуктора путем увеличения потоков передаваемой мощности при неизменных габаритных и монтажных размерах, а также скоростных и силовых параметрах при сохранении передаточного отношения редуктора. 11 1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 1.1. Обоснование актуальности темы Весь жизненный цикл авиационного двигателя и промышленной газотурбинной установки (от разработки до широкой эксплуатации) сопровождается проведением испытаний. Следует заметить, что, несмотря на серьезное развитие теории и методов газодинамического и прочностного расчета двигателя и его узлов, а также на применение в расчетах все более сложных математических моделей и использование возможностей современных ЭВМ, объем испытаний, требующихся при создании двигателя, не только не уменьшается, но с годами непрерывно растет. Надежная работа двигателя в течение ресурса, составляющего для многих современных двигателей десятки тысяч часов, может быть достигнута и подтверждена только путем различных испытаний с выявлением и устранением дефектов. Еще одна характерная особенность авиационных двигателей и промышленных газотурбинных установок, приводящая к увеличению объема экспериментов, состоит в том, что двигатель обычно закладывается на пределе существующих возможностей по КПД узлов, прочности материалов, весовым характеристикам и часто даже с учетом перспективы их развития. Только так может быть обеспечена конкурентоспособность двигателя к моменту выхода в эксплуатацию. Даже небольшие несоответствия в расчетных и реальных показателях эффективности узлов и прочности деталей приводят к невыполнению технических требований и, значит, к необходимости тщательной экспериментальной отработки как рабочего процесса, так и прочности двигателя. Проведение испытаний двигателей и их узлов сопряжено с очень большими затратами. Это и стоимость эксплуатации дорогостоящего оборудования стендов, электроэнергии и топлива, оплата работы высококвалифицированного персонала, обслуживающего основное и вспомогательное оборудование, и, наконец, выработка ресурса опытного изделия. Поскольку избежать этих затрат невозможно, надо уделять особое внимание повышению информативности испытаний, т.е. увеличению объема, точности, достоверности результатов и сведений, получаемых в результате проведения каждой экспериментальной работы. Известно, что большинство существующих стендов, их параметры, характеристики, а также конструктивные и ресурсные показатели устарели и не отвечают необходимым требованиям, поэтому требуют модернизации. 12 Поэтому актуальной стоит задача проектирования нового продукта (стенда), удовлетворяющего по всем экономическим и технологическим показателям современному уровню прогресса, позволяющих обеспечить требуемые испытания при наименьших затратах. 13 1.2. Состояние вопроса: анализ существующих конструктивных и технологических решений по данной проблеме Все виды испытательных стендов для ГТД можно классифицировать [7]: по виду проводимых испытаний или характеру производства. По этому признаку все стенды можно разделить на три больши е группы: стенды для проведения научно – исследовательских, экспериментально – доводочных испытаний опытного производства и стендов серийных испытаний; по типу проводимых испытаний: высотные стенды, гидравлические, механические и т. д.; по типу испытуемого объекта, стенды для испытания агрегатов двигателей, турбин, компрессоров, камер сгорания и т. д. Испытания в серийном производстве имеют целью проверку качества сборки всего двигателя и его отдельных агрегатов, а также проведение регулировочно-наладочных работ, снятие характеристик и проверку соответствия их заявленным параметрам. Экспериментальные исследовательские испытания обычно проводятся для проверки новых или усовершенствованных конструкций двигателей или их отдельных агрегатов, узлов и деталей. При этом обычно всесторонне исследуются газодинамические процессы, работа отдельных элементов систем и всей конструкции двигателя. Исследовательские испытания связаны с изучением отдельных вопросов двигателестроения, исследованием новых процессов, проверкой новых материалов и т. д. Экспериментальные и исследовательские испытания проводятся главным образом в газодинамических и специальных лабораториях и испытательных станциях, на установках для испытания агрегатов, систем и всего двигателя. На рис. 1.1 представлена схема классификации испытательных установок. 14 Рис. 1.1 - Схема классификации испытательных установок. 15 В зависимости от вида испытания определяется и конструктивная схема испытательной станции. Как уже упоминалось, в данном дипломном проекте речь будет идти только о испытательных стендах для промышленных газотурбинных установок. Рассмотрим только конструктивные схемы испытательных стендов для серийных установок, хотя отличие данных стендов от стендов для проведения других различных видов испытаний невелико. На рис. 1.2 представлена схема испытательного стенда традиционной конструкции с его элементами. Рис. 1.2 - Схема размещения оборудования в боксе испытательной станции серийного завода 1 — жалюзи; 2 — система шумоглушения на входе; 3 — направляющие лопатки; 4 — выравнивающая решетка; 16 5 — устройство для закрытия входной шахты; 6 — ворота; 7 — лемнискатный насадок; 8 — бронещит со смотровыми прорезями; 9 — окно кабины наблюдения; 10 — дверь кабины наблюдения; 11 — испытуемый двигатель; 12 — эжекторная труба; 13 —электроподъемник; 15 — система шумоглушения на выхлопе; 16 — отбойная решетка; 17 — предохранительная сетка; 18 — калорифер; 19 — силоизмерительное устройство; 20 — фундамент силоизмерительного устройства; 21 — виброизоляционная подушка; 22 — монтажно-обслуживающая площадка; 23 — система шумоглушения в выхлопной шахте; 24 — труба выхлопной шахты. Отличия данной схемы от других не принципиальны и связаны в основном с различным расположением входной и выходной шахты (горизонтально или вертикально), образующих вместе с двигателем газовоздушный тракт, наличием шахт подсоса воздуха и т.п. Другим отличительным фактором является расположение наблюдательных кабин. На рис. 1.3 представлена схема расположения наблюдательной кабины (пультовой) сбоку от рабочей кабины (бокса). 17 Рис. 1.3 - Схема испытательной установки с боковым расположением кабины наблюдения. На рис. 1.4 изображена другая конструктивная схема испытательного бокса, часто встречающаяся на стендах прошлых лет, с торцевой кабиной наблюдения. Рис. 1.4 - Схема испытательного стенда с торцевой кабиной наблюдения. 18 Ещё одним отличительным фактором, различающим испытательные установки, является расположение авиационного двигателя при испытании относительно пола и потолка испытательного стенда. Рис. 1.5 - Испытательный стенд ГТД с нижним подвесом. 1 – эжекторная труба; 2 – испытуемый двигатель; 3 – горизонтальный глушитель; 4 – вертикальная выхлопная шахта; 5 – шахта всасывания; 19 6 – профилирующие элементы (направляющие лопатки),7- лопатки, служащие для поворота потока. Чаще всего применяются на малогабаритных стендах. На рис. 1.5 представлена классическая схема испытательного стенда с нижним креплением газотурбинного двигателя. В этой схеме авиационный двигатель прикреплён к динамометрической платформе (ДМП), которая расположена под ним. В свою очередь ДМП к силовому полу, но имеет определенное, в зависимости от тяги ГТД и тягоизмерительного устройства, перемещение вдоль «оси полёта». Это возможно благодаря особым упругим опорам (см. рис. 1.6), на которых установлена ДМП. Рис. 1.6 - Опора упругая. Данная конструкция позволяет отклоняться опоре от своей оси при воздействии на неё силы, перпендикулярной оси опоры. После снятия нагрузки опора возвращается в своё первоначальное состояние – состояние равновесия. Это положительно сказывается на результатах измерения тяги, т.е. высокая чувствительность. 20 Противоположностью для такой схемы испытательного стенда является разновидность стенда, изображенная на рис. 1.7. Испытательный стенд с верхним подвесом испытуемого изделия, т.е. крепление к силовому потолку. Рис. 1.7 - Испытательный стенд с верхним креплением ГТД. 1 – подъёмная обслуживающая площадка; 2 – предохранительная сетка; 3 – Входное устройство; 4 – Испытуемое изделие; 5 – Газоотводное устройство реверса; 6 – шторная заслонка; 7 – динамометрическая платформа; 8 – монтажная (переходная) рама; 9 – Подъемно-транспортное оборудование; 21 10 – глушитель выхлопа; 11 – «станок»; 12 – опора упругая; 13 – вспомогательные двигатели. На данном стенде испытуемое изделие крепится на переходно - монтажной раме, в полной мере имитирующей пилон летательного аппарата. При завершении подготовительных работ переходно-монтажная рама вместе с двигателем крепится на динамометрической платформе. Динамометрическая платформа аналогично стенду с нижним креплением двигателя крепится опорами упругими, но не к полу, а к силовому потолку. Вся эта конструкция имеет свободу перемещения вдоль «оси полёта». Всё подвесное неподвижное оборудование крепится на «станке», также жестко закрепленном с силовым потолком испытательного бокса. Выводы. Объектом испытания является промышленная газотурбинная установка. Основными критериями выбора типа стенда являются: А) Отсутствие необходимости моделирования условий на входе установки (к примеру, высотных); Б) Отсутствие необходимости моделирования пилона летательного аппарата и монтажа динамометрической платформы (так как установка наземная); В) Отсутствие необходимости измерения акустических, аэродинамических, климатических и ударных испытаний (таким образом, выбираем стенд закрытого типа); Г) Наличие площадок для размещения стенда, а также относительная низкая стоимость проектирования и изготовления. Таким образом, исходя из условий задания (испытания – приемо-сдаточные), а также конструкции и назначения установки, целесообразно применить стандартную конструкцию стенда. 22 1.3. Выбор конструктивных схем решения Испытуемым объектом, исходя из утвержденного задания на выпускную квалификационную работу, является промышленная газотурбинная установка Д30ЭУ-2. Учитывая конструктивные особенности ГТУ, а также на основании выводов анализа предыдущей главы выпускной квалификационной работы, выбрана схема стенда традиционной конструкции (рис. 1.8). Рис. 1.8. – Схема проектируемого испытательного стенда. К испытательным установкам предъявляется много специальных требований. С одной стороны, установки должны удовлетворять техническим 23 условиям проведения самих испытаний. С другой стороны, эти требования предусматривают обеспечение необходимой безопасности обслуживающего персонала при выполнении работ на испытательной установке. Кроме того, должны быть созданы необходимые санитарные условия как внутри помещений испытательных установок, так и на окружающей территории. Все эти требования в общем виде можно классифицировать, как [1]: 1. Технологические — удовлетворяющие определенным техническим условиям питания двигателя (агрегата) воздухом, топливом и маслом, условиям отвода выхлопных газов, охлаждения двигателя или его отдельных агрегатов и т. п. Основой этих требований является правильный выбор типа испытательной установки, соблюдение необходимых аэродинамических условий, подбор оборудования и т. д. В них входит также обеспечение систем питания, управления, контроля, систем загрузки гидравлических агрегатов и электрогенераторов. Испытательная установка и оборудование должны по возможности создавать условия, близкие к натурным условиям работы двигателя или агрегата. Контрольно-измерительная аппаратура установки должна обеспечивать снятие всех характеристик и получение измерений с необходимой точностью. Очень важно обеспечение двигателей чистым воздухом без каких -либо механических примесей в виде частиц пыли, мелкого шлака (иногда находящегося во взвешенном состоянии в воздухе промышленных районов), а также частиц строительных материалов и других примесей. 2.Эксплуатационные - обеспечивающие высокую производительность испытательного оборудования и создающие необходимые удобства при выполнении монтажных и демонтажных работ на стенде, при проведении наладочно-регулировочных работ, в управлении и прочих вопросах обслуживания установки. Для обеспечения собственной безопасности и сохранения материальных ценностей технический персонал со своей стороны обязан соблюдать ряд требований по эксплуатации, относящихся главным образом к разделам техники безопасности и пожарной безопасности. 3. Санитарно-технические — сводящиеся к тому, чтобы внутри рабочих помещений и вне установки, были зданий созданы на территории, условия, не окружающей опасные для испытательные здоровья людей, 24 работающих на этих установках, и населения, проживающего в дан ном районе.В первую очередь должны соблюдаться ограничения вредных выделений внутри рабочих помещений, надежность изоляции, ограничение или снижение шума внутри и вне зданий. Эти требования удовлетворяются созданием необходимой санитарнозащитной зоны между испытательными общественными зданиями, звукоизолирующих устройств, установками установкой и жилыми или шумопоглощающих принудительной вентиляцией, л и также созданием необходимых бытовых и вспомогательных служб. 4. Техники безопасности — включающие предупредительные и организационно-технические меры, направленные на обеспечение безопасных условий труда на всех участках рассматриваемых сооружений и устранение несчастных устройством случаев. В первую сооружений для очередь это достигается правильным установок, выбором испытательных и расположением оборудования, а также соблюдением правил их эксплуатации и выполнением периодических осмотров и профилактических работ. 5. Пожарной безопасности — заключающиеся в соблюдении норм и условий при устройстве и эксплуатации опасных в пожар норм отношении систем, участков и служб. Если же вследствие технологических процессов испытаний возникнут пожары или взрывы.то необходимо чтобы они не распространялись дальше и могли быть ликвидированы в кратчайшее время. 6. Строительные — объединяющие целый комплекс требований, относящихся к сооружениям, предназначенным для размещения испытательных установок. Эти требования должны предусматривать обеспечение необходимой прочности сооружения и надежности его при длительной эксплуатаци и; должны по возможности учитывать перспективное расширение или реконструкцию, применение типовых и стандартных элементов и деталей и прогрессивные конструктивные решения, позволяющие вести строительство в короткие сроки при минимальных капитальных затратах. Все указанные основные требования связаны между собой, поэтому решение каждого вопроса должно быть увязано с остальными требованиями. Все требования можно разделить на требования по устройству и на требования по эксплуатации. Первые должны быть учтены при проектировании и 25 осуществлены при строительстве испытательных сооружении и монтаже всего оборудования. Вторыми следует руководствоваться при эксплуатации. Состав и оборудование стенда: Состав и оборудование стенда выбраны согласно [6]. - силовая рама в испытательном боксе; - кабина наблюдения и управления; - технологические помещения; - основное оборудования испытательного стенда и системы для обеспечения испытаний; - вспомогательное оборудования. Исходя из анализа заданных габаритов испытуемой ГТУ, размещения узлов, а также специфики испытательного стенда традиционного типа, примем следующие параметры испытательного бокса: 1. Размеры испытательного бокса: Длина = 25,0 м; Ширина = 6,6 м; Высота = 6,5 м. 2. Бокс с вертикальными шахтами всасывания и выхлопа образует Побразный канал 3. Давление и температура воздуха в контрольном сечении испытательного бокса (всасывающего трубопровода) перед входом в ГТД (для заданных наземных или высотных условий): Рвх= 1603 кг/м 2 Твх=-50…+45°С (218…318°К) 4. Способ измерения механической мощности – расчетный, путем пересчета электрической мощности 26 1.4. Конструктивная проработка узлов стенда Аэродинамическая схема испытательного бокса (рис.1.9) представляет Побразный канал: горизонтальная проточная часть сечением 6,6х6,5м, длиной 25,0м; вертикальная шахта всасывания сечением 6,6х6,5м затенена щитами шумоглушения на 40%. Проточная часть бокса в зоне всасывания (торцевая передняя стенка вход в лемнискатный расходомерный коллектор) свободна от размещенного в боксе вспомогательного оборудования. Выхлопная облицованной система состоит шумопоглущащим из горизонтально материалом трубы расположенной, диаметром 1,8м, переходящей в трубу диаметром 2,5м, а затем в трубу диаметром 3м, и вертикальной шахты выхлопа. На стенде имеется система подвода воздуха к двигателю и измерения расхода воздуха (СИРВ). В СИРВ входят: расходомерный коллектор (РМК), входное защитное устройство (ВЗУ), первичные преобразователи параметров воздушного потока. РМК препарирован приемниками давлений и температур в соответствии с требованиями ОСТ 1 02555-85. Расстояние от среза сопла до плоскости входа в эжектор выхлопа составляет 1,5м. Ось двигателя соосна с эжекторной проставкой системы выхлопа. Для обслуживания процесса испытаний в боксах имеется монтажная площадка, она выполнена подвижной по вертикали и опускается на уровень пола перед началом испытаний. Такая схема значительно снижает степень затенения проточной части бокса и оптимизирует аэродинамические параметры. На основании предыдущего пункта работы принимаем следующие основные геометрические размеры бокса и элементов конструкций: ширина бокса, м 6,6; высота бокса, м 6,5; площадь сечения бокса, м 2 42,9; диаметр мерного сечения входного устройства (Dвх ), м 1,916; площадь мерного сечения (Fвх ), м 2 , 2,883; 27 площадь сечения сопла (Fсоп ), м 1,53; наружный диаметр защитной сетки (Dc ), м 4,0; площадь сечения материала сетки на торцевой части (Fсет ), м 2 6,3; Рис. 1.9 - Испытательный стенд. 28 Объект испытаний – промышленная газотурбинная установка ГТУ-4П, предназначенная для привода трехфазного синхронного генератора мощностью 4 МВт с частотой 50 Гц. Стенд представляет собой комплекс, состоящий из электрогенератора, редуктора Р-45, поставленных на индивидуальные рамы, монтажных частей трансмиссий «двигатель- редуктор» и «редуктор-генератор», входного и выхлопного устройств, трубопроводов, электрооборудования, узлов и деталей крепления ГТУ. Окончательный монтаж комплекса ГТУ производят на месте назначения для эксплуатации, поэтому: значения основных параметров и характеристики ГТУ на испытании определяют по данным основных модулей: двигателя и редуктора; агрегаты САУ входят в состав АСУ ТП электростанции (стенда) и проходят испытания в составе соответствующего комплекса ГТУ; остальные части ГТУ изготовлены в соответствии с конструкторской документацией эталонного образца ГТУ и входят в состав стендового оборудования. Двигатель Д-30ЭУ-2 разработан на базе двигателя Д-30ЭУ-1 от энергетической установки ГТУ-2,5П. Двигатель обеспечивает привод турбогенератора через редуктор Р45 при номинальной мощности на клеммах генератора 4 МВт. Газотурбинная установка устойчиво работает на режимах от холостого хода до максимальной нагрузки 4,8 МВт. Предусмотрена утилизация тепла выхлопных газов, в связи с чем для уменьшения потерь тепла в электростанцию поставлены система обдува двигателя (принудительной вытяжной вентиляции) и соответствующее выхлопное устройство ГТУ, уточнены требования по ограничению гидравлического сопротивления выхлопной системы. Редуктор Р-45 разработан на базе редуктора Р-25 от энергетической установки ГТУ2,5П. Редуктор обеспечивает передачу мощности силовой турбины двигателя Д-30ЭУ-2 на вал привода генератора при отношении частот вращения ведомого и ведущего валов редуктора 5520 об/мин / 3000 об/мин (i=1,84). Газотурбинный двигатель работает на газообразных видах топлива. Основное топливо – природных газ. Дозирование топливного газа в камеру сгорания осуществляется по программам САУ с помощью дозатора газа, перед которым в подводящей магистрали стоит стопорный клапан. Пусковая система ГТУ пневматическая (воздух/газ). Пусковое устройство – стартер СтВ-10Г со встроенной пневмозаслонкой, перед которым в подводящей магистрали стоит перекрывная электрозаслонка. 29 Система смазки двигателя и редуктора раздельные, циркуляционные с откачкой масла из ГТУ в индивидуальные баки для двигателя и редуктора и регулированием температуры масла с помощью блока аппаратов воздушного охлаждения. Общий вид энергоагрегата на базе ГТУ-4П показан на рис.1.10. Рис. 1.10 – Общий вид энергоагрегата. Ротор газогенератора состоит из 10-ступенчатого осевого компрессора и силовой турбины. Силовая турбина (осевая, 2-ступенчатая) имеет только газодинамическую связь с газогенератором. Все составные части энергоблока (редуктор, электрогенератор и выхлопное устройство) устанавливаются и центрируются на единой платформе (раме). Рама представляет собой сварную силовую каркасную конструкцию прямоугольной формы. Рама устанавливается на фундамент, опираясь на платики, крепится к нему с помощью болтов. Крутящий момент передается от вала турбокомпрессора, через редуктор и, посредством муфтового соединения, к электрогенератору. Соосность элементов установки обеспечивается контролем рабочих зазоров в процессе сборки, монтажа установки на раму. В таблице 1.1 представлены основные параметры ГТУ. 30 Таблица 1.1 Основные параметры ГТУ Параметр ГТУ-4П Мощность на валу генератора 4104 Nэ, МВт КПД на валу генератора, % 0,2404 Частота вращения ротора газогенератора, об/мин 10001 Температура торможения газа на входе в рабочее колесо 1-й ступени турбины, К 1060,1 Расход воздуха через компрессор, кг/с 30,03 Степень повышения полного давления воздуха в компрессоре 7,28 Давление топливного газа, кгс/см2 14-16 Безвозвратные потери масла(двигатель + редуктор + генератор), 0,6 кг/ч Ресурс газотурбинного двигателя до капитального ремонта, часов 25000 Полный ресурс газотурбинного двигателя до списания, часов 100000 Удельная стоимость ремонтно-технического обслуживания (РТО) 8,99 руб./МВт x ч Удельная стоимость капитальных ремонтов(КР) руб./ МВт x ч 40,6 Суммарно РТО + КР, руб./МВт x ч 49,59 Габариты турбоблока, длина х ширина х высота, м 13 х 3,2 х 2,8 Масса ГТЭС (без системы выхлопа и шумоглушения), кг 54000 Масса наиболее тяжелого транспортного блока в состоянии 38000 поставки (турбоблока), кг На площадке электростанции будут размещены следующие здания, сооружения, оборудование и системы: Главный корпус с основным и вспомогательным технологическим и электротехническим оборудованием, системами и техническими помещениями; Дожимные компрессоры с пунктом подготовки топливного газа; Два резервуара противопожарного запаса воды с насосной внешнего пожаротушения; 31 Локальные очистные сооружения или канализационная насосная; Подземный резервуар аварийного слива масла с ГТУ; Проходная; Внутриплощадочные дороги и проезды; Ограждение площадки ТЭЦ. Размещение двух газотурбинных энергоустановок предполагается выполнить в новом здании. Здание мини-ТЭЦ предлагается выполнить в металлическом каркасе с покрытием из комплексных панелей типа «Сэндвич». Газотурбинные агрегаты будут установлены в машзале главного корпуса в шумозащитном кожухе, что позволит снизить уровень шума в помещении машзала до санитарных норм. В главном корпусе также будет размещено: помещения персонала, электротехнические помещения (релейных панелей, ГЩУ, РУСН, ГРУ), технологические помещения (ВПУ, маслохозяйство, лаборатории), а так же ряд других вспомогательных помещений и систем. Каждый котел-утилизатор будет оснащен индивидуальной дымовой трубой, высота которой будет определена после выполнения расчетов рассеивания вредных выбросов с учетом заданного фона в районе строительства мини - ТЭЦ. Дожимные компрессора и технологическое оборудование пункта подготовки газа также предусмотрено разместить в быстромонтируемом здании с ограждающими конструкциями типа «Сэндвич». Для установки противопожарных насосов также принято отдельно стоящее здание аналогичного типа. 32 1.5. Описание методов испытаний 1.5.1. Описание испытаний. Общие сведения об испытательном стенде. Тип ГТУ, для испытания которого предназначен испытательный стенд: энергетическая стационарная газотурбинная установка ГТУ-4П. Изделие ГТУ-4П представляет собой комплекс, состоящий из газотурбинного двигателя, разработанного на базе серийного двигателя Д-30 (3 серии) и редуктора Р45, поставленного на индивидуальную раму, монтажной части трансмиссии «двигатель- редуктор» и «редукторгенератор», входного и выходного устройств, трубопроводов, электрооборудования, сборочных единиц деталей крепления. Назначение испытательного стенда. Испытательный стенд предназначен для проведения предъявительских, приемосдаточных, совмещенных предъявительских и приемо- сдаточных, периодических, типовых(технологических), и сертификационных испытаний энергетических стационарных газотурбинных установок ГТУ-4П, их основных модулей и агрегатов САУ, а также для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. Виды испытаний проектируемого стенда. Предъявительские и приемо-сдаточные испытания ГТУ-4П, ее основных модулей, двигателя Д30ЭУ-2 и редуктора Р-45, - проводят на испытательном стенде электростанции в соответствии с действующими техническими условиями ГТУ. Предъявительским предназначенные для испытаниям поставки в подвергают эксплуатацию, каждый кроме двигатель и согласованных редуктор, случаев совмещения предъявительских и приемо- сдаточных испытаний на одной сборке ГТУ. Цель проведения испытаний: 1)Проверить качество изготовления и сборки двигателя на соответствие ТУ ГТУ; 2)Обеспечить приработку основных узлов и агрегатов на ГТУ; 3)Отладить работу агрегатов и систем ГТУ; 4)Проверить основные параметры ГТУ на соответствие ТУ; 5)Проверить готовность двигателя и редуктора для предъявления на приемосдаточные испытания. Приемо-сдаточным испытаниям подвергают каждый двигатель и редуктор, собранные после предъявительских испытаний, и в согласованных случаях совмещения предъявительских и приемо-сдаточных испытаний на одной сборке ГТУ. Цель проведения испытаний: 33 1)Проверить качество изготовления и сборки двигателя на соответствие ТУ ГТУ 2)Обеспечить приработку основных узлов и агрегатов на ГТУ 3)Отладить работу агрегатов и систем ГТУ 4)Проверить основные параметры ГТУ на соответствие ТУ 5)Проверить приемку двигателя и редуктора по акту сдачи. Монтаж и техническое обслуживание ГТУ на испытаниях обеспечивает персонал испытательного цеха, который должен быть аттестован на выполнение работ по обслуживанию соответствующего оборудования стенда На каждое испытание допускается полностью проверенное и подготовленное оборудование с оформлением соответствующих актов о выполнении условий готовности стенда и росписями лиц, ответственных за подготовку При проведении испытаний на стенде выполнять требования эксплуатационных документов на соответствующие части стенда. Максимальная суммарная наработка серийных ГТУ-4П в ходе предъявительских, приемо-сдаточных, совмещенных предъявительских и приемо-сдаточных испытаний – 50 часов, не более. Общие требования к испытания ГТУ в соответствие с ГОСТ 20440. Объект испытания. Объект испытания – энергетическая стационарная газотурбинная установка ГТУ-4П, предназначенная для привода трехфазного синхронного генератора мощностью 4 МВт с частотой 50 Гц в составе одно- и многоагрегатных газотурбинных электростанций, в т.ч. с утилизацией тепло уходящих газов, в условиях умеренного и холодного климата. ГТУ-4П представляет собой комплекс, состоящий из газотурбинного двигателя, разработанного на базе серийного двигателя Д-30 (3 серии) и редуктора Р45, поставленного на индивидуальную раму, монтажной части трансмиссии «двигательредуктор» и «редуктор- генератор», входного и выходного устройств, трубопроводов, электрооборудования, сборочных единиц деталей крепления. Окончательный монтаж комплекса ГТУ производят на месте назначения для эксплуатации, поэтому: 1) Значения основных параметров и характеристик ГТУ на испытании определяют по данным основных модулей двигателя и редуктора; 2) Агрегаты САУ входят в состав АСУ ТП стенда и проходят испытания в составе соответствующего комплекса ГТУ; 34 3) Остальные части ГТУ изготовлены в соответствии с конструкторской документацией эталонного образца и входят в состав стендового оборудования. Двигатель Д-30ЭУ-2: 1) Разработан на базе двигателя Д-30ЭУ-1 от энергетической установки ГТУ-2,5П; 2) Обеспечивает привод турбогенератора через редуктор Р-45 при номинальной мощности на клеммах генератора 4 МВт (в нормальных условия испытаний и эксплуатации ГТУ, с учетом данных генератора); 3) Устойчиво работает на режимах от холостого хода до максимальной нагрузки 4,8 МВт. 1.5.2. Подготовка к испытаниям [8]. Схема работы ГТУ во время испытаний должна полностью соответствовать принятой для нормальной эксплуатации. Перед началом испытаний должны быть произведены осмотр и очистка проточных частей, трубопроводов и прочих элементов газотурбинной установки. Готовность газотурбинной установки к испытаниям и сроки их начала устанавливаются по согласованию между изготовителем и потребителем. 1.5.3. Методы испытаний для проверки теплотехнических показателей. Проверка значений мощности и к.п.д. ГТУ должна производиться при нормальных условиях или при рабочих условиях, оговоренных по согласованию между изготовителем и потребителем. Нормальные условия должны соответствовать следующим величинам: а) для воздуха в срезе входного патрубка компрессора (компрессора низкого давления): полное давление 1,033 кгс/см2, полная температура 15°С, относительная влажность 60%; б) для уходящих газов в срезе выходного патрубка турбины (турбины низкого давления) или регенератора, если ГТУ работает по регенеративному циклу, статическое давление должно быть равным 1,033 кгс/см2; в) при охлаждении рабочего тела температура охлаждающей воды на входе в теплообменник должна быть равной 15°С. Испытания должны проводиться при внешних условиях, возможно более близких к нормальным (рабочим) условиям, чтобы поправки, которые нужно будет вводить для приведения результатов испытаний к нормальным условиям, были минимальными. 35 Испытания ГТУ, предназначенных для работы на двух видах топлива, по согласованию между изготовителем и потребителем могут проводиться на одном виде топлива. Погрешности измерений при испытаниях не должны превышать значений, указанных в табл. 1.2. Таблица 1.2 Погрешности измерений при испытаниях Допустимые Допустимые отклонения погрешности отдельных отсчетов от измерений средних значений Мощность, % 0,5 1,0 Расход топлива, % 1,0 2,0 Теплотворная способность, % 0,4 2,0 Температура газов, % 0,5 1,0 Частота вращения, % 0,25 1,0 Барометрическое давление, % 0,25 0,5 0,5 2,0 Относительная влажность воздуха, % 5 10 Температура охлаждающей воды, ºС 0,2 2,0 Расход охлаждающей воды, % 1,5 4,0 0,0005 0,001 0,0005 0,001 1 3 Наименования измеряемых величин Температура воздуха перед компрессором, ºС Разрежение в срезе входного патрубка компрессора, кгс/см2 Избыточное давление или разрежение в срезе выходного патрубка турбины, кгс/см2 Температура топлива, ºС Испытания должны проводиться на установившихся режимах. Перед началом измерений ГТУ должна работать до полной стабилизации режима, которая считается достигнутой, когда отклонения основных величин, определяющих результат испытания, при длительной проверке не выходят за пределы, указанные в табл. 1.1. 36 Для контроля стабильности режима рекомендуется в дополнение к приборам, по которым производятся отсчеты, устанавливать регистрирующие приборы. При проверке теплотехнических показателей должно проводиться не менее пяти отсчетов на каждом опыте (режиме), установленном программой испытаний. Суммарное время опыта должно быть в пределах 15 - 60 мин. Если в отдельных отсчетах отклонения каких-либо основных величин от их средних за время опыта значений будут выходить за пределы, указанные в табл. 1, число отсчетов должно быть увеличено, а достоверность полученных средних величин специально обоснована. При одновременном применении нескольких суммирующих, приборов (например, счетчиков электроэнергии и мерных баков для определения расхода жидкого топлива) начальный и конечный отсчет по ним должен производиться одновременно. Измерение параметров среды, которая транспортируется по нескольким параллельным трубопроводам, необходимо производить в каждом из них. В случаях, когда измеренные таким методом величины могут вызвать недопустимую погрешность при их усреднении, следует измерять расход (или долю) вещества в каждом трубопроводе и для расчетов принимать средневзвешенные значения параметров. Рекомендуется проводить проверку показателей ГТУ при: максимальной нагрузке (при максимальной температуре газов); номинальной нагрузке; расчетном отношении температур T1t/T1k, где: T1t -температура газов на входе в турбину, а T1k -температура воздуха на входе в компрессор (компрессор низкого давления); нагрузках, равных 75, 50 и 25% от номинальной и на холостом ходу. Результаты испытаний необходимо занести в бланки, подписанные испытателем. Полный комплект неисправленных бланков (или их копий) и лент самопишущих приборов по согласованию между изготовителем и потребителем передается представителям каждой из заинтересованных сторон. Если при проведении опытов, обработке и анализе результатов испытаний будут допущены отступления от предварительно установленной программы и методики испытаний, последствия этих отступлений должны быть тщательно оценены, а их допустимость согласована между изготовителем и потребителем. 37 Установка и тарировка измерительных приборов и устройств. Измерительные приборы и устройства, устанавливаемые на оборудовании, не должны вызывать изменение показателей ГТУ или других ее характеристик, подлежащих проверке. Случаи, когда это требование не может быть выполнено в полной мере, должны быть специально рассмотрены и согласованы между изготовителем и потребителем. Измерительные приборы должны быть подвергнуты тарировке непосредственно до и после испытаний. Измерение мощности Измерение механической мощности. а) Измерение крутящего момента Для измерения крутящего момента следует применять тормозные динамометры (механического, электрического и гидравлического типа). Прибор для измерения усилия на динамометре должен иметь погрешность, не превышающую 0,1% от величины максимального усилия, которое может быть получено при испытаниях. б) Измерение частоты вращения При проведении испытаний каждый вал газотурбинной установки должен быть оснащен устройством для измерения частоты вращения. Суммарная ошибка в определении частоты вращения не должна превышать 0,25%. Измерение электрической мощности Для электрических генераторов трехфазного тока с заземленной нейтралью мощность должна измеряться методом трех ваттметров, для трехфазных генераторов с изолированной нейтралью - методом двух ваттметров. Для измерения электрической мощности следует применять ваттметры класса точности не ниже 0,2, включенные при помощи трансформаторов тока и напряжения класса точности не ниже 0,5, либо переносные однофазные или многофазные счетчики наиболее высокого класса точности. В случаях, когда мощность ГТУ невозможно определить с помощью электрических или механических измерений, ее следует определять по внутренней мощности приводимых ГТУ агрегатов (насосов, компрессоров, нагнетателей). 38 Измерения, относящиеся к жидкому топливу Для жидкого топлива должны быть определены следующие величины: плотность; теплотворная способность; вязкость; температура. Определение плотности жидкого топлива -по ГОСТ 3900-75, теплотворной способности - по ГОСТ 21261-75. Для определения расхода жидкого топлива должны применяться тарированные дроссельные устройства. В случаях, когда возможно применение расходомеров объемного пли турбинного типов либо тарированных мерных баков, точность измерений должна быть в пределах 0,20,5%. Измерения, относящиеся к газообразному топливу 3Для газообразного топлива должны быть определены следующие величины: плотность; теплотворная способность; температура; давление. Определение теплотворной способности высококалорийных газов -по ГОСТ 1006275. Теплотворная способность низкокалорийных газов должна определяться по их составу. При использовании в качестве топлива доменного газа или других газов, состав которых изменяется во время испытаний, отборы проб должны производиться не менее двух раз за время опыта или отбираться представительная средняя проба. По согласованию между изготовителем и потребителем теплотворная способность и плотность газообразного топлива могут быть приняты по данным организации поставщика топливного газа при условии, что применяемая этой организацией методика обеспечивает требования к точности, указанные в табл. 1, а время, для которого определены эти данные, совпадает со временем проведения испытаний. 39 Расход газообразного топлива следует определять с помощью нормальных дроссельных устройств либо с помощью скоростных расходомеров турбинного типа. Точность определения расхода газообразного топлива должна быть не менее 1%. Измерение температуры Для непосредственного измерения основных температур по тракту ГТУ должны применяться термопары и термометры сопротивления со вторичными приборами, обеспечивающими измерение температур по классу точности 0,35, а также ртутные лабораторные термометры. Температура на входе в компрессор должна быть измерена с точностью, указанной в табл.1.1. При испытаниях должно быть установлено не менее двух датчиков, по которым делается отсчет, а затем берется средняя величина. При измерениях температуры газов на выходе из турбины количество датчиков, которые должны располагаться в центрах равновеликих площадей, должно выбираться с учетом неравномерности температур таким образом, чтобы погрешность усреднения, не приводила к увеличению общей погрешности измерения температуры сверх указанной в табл. 1 допустимой величины. Если температура газов перед турбиной необходима для определения показателей ГТУ и не может быть прямо измерена с требуемой точностью, ее следует определять косвенным путем с использованием метода балансов энергии Вероятная погрешность определения температуры газов перед турбиной этими методами должна быть в пределах 0,5 - 1,0%. В случаях, когда для определения косвенными методами температуры газов перед турбиной, мощности ГТУ пли внутренней мощности приводимых ГТУ агрегатов требуются дополнительные измерения температуры рабочего тела (воздуха на выходе из компрессора и регенератора, газов на выходе из регенератора ГТУ, рабочего тела на входе и выходе из приводимого агрегата, воды на выходе из промежуточных воздухоохладителей), эти измерения должны производиться с точностью, обеспечивающей определение разности температур рабочего тела в компрессоре, теплообменном аппарате или приводимом агрегате с погрешностью не более 1%. Количество датчиков следует выбирать в соответствии с п. 3.17.3; их число не должно быть менее двух в каждом измерительном сечении. 40 Измерения температур, необходимых для оценки компонентов, каждый из которых составляет в уравнениях балансов менее 2% мощности ГТУ (отводов тепла от маслоохладителей, тепловыделений в окружающую среду), следует производить с точностью, обеспечивающей определение соответствующих тепловых потоков с погрешностью не более 10%. Измерение давления Для измерения давлений по тракту ГТУ рекомендуется применять жидкостные или пружинные манометры класса точности не ниже 0,4. Измерение барометрического давления должно производиться с точностью не ниже 0,25 мм рт. ст. На входе в компрессор должно определяться статическое давление. За статическое давление принимается среднеарифметическое значение давлений, измеренных в четырех точках, расположенных симметрично в плоскости, перпендикулярной скорости потока. Давление на выходе из турбин определяется как статическое давление на фланце выхлопного патрубка турбины (или на выпускном фланце регенератора для ГТУ, работающей по регенеративному циклу). За статическое давление принимается среднеарифметическое значение давлений, измеренных в четырех точках, расположенных симметрично в плоскости, перпендикулярной скорости потока. В случаях, когда для определения косвенными методами мощности ГТУ или температуры газов перед турбинами требуется измерение давлений на выходе из компрессора и (или) на входе в турбину, статическое давление должно определяться в соответствии с п. 3.18.2. Если измерения производятся в проточной части, отборы статического давления должны производиться с наружной и внутренней стенок (образующих) проточной части. При использовании для отборов зондов полного давления их приемники должны располагаться в нескольких точках по радиусу. Числу отборов статического давления или зондов полного давления не должно быть меньше четырех. Измерение расхода В случаях, когда для определения косвенными методами мощности ГТУ или внутренней мощности приводимых ГТУ агрегатов требуются измерения расходов рабочего тела ГТУ или приводимых ею агрегатов, эти измерения должны производиться с помощью нормальных дроссельных устройств. Точность используемых при этом 41 вторичных приборов должна обеспечивать измерение разности давлений с погрешностью не более 0,5%. При невозможности использования нормальных дроссельных устройств для измерения расхода рабочего тела ГТУ или приводимых ими агрегатов по согласованию между изготовителем и потребителем могут быть использованы пневмометрические зонды (например, трубки Пито -Прандтля) или тарированные дроссельные устройства. В этом случае должны быть определены подробные эпюры скоростей в измерительном сечении и оценены погрешности, связанные с неравномерностью скоростей, их искажением при вводе зондов, а также с наличием неосевых составляющих скоростей. Погрешность измерения расходов с помощью пневмометрических зондов не должна превышать 5%. Погрешность коэффициентов расходов тарированных дроссельных устройств не должна быть более 3%. Измерение химического недожога В случаях, когда для определения косвенными методами мощности ГТУ или температуры газов перед турбиной требуется определение теплового к.п.д. камеры сгорания, должно быть измерено содержание газообразных продуктов неполного сгорания (водорода, метана, окиси углерода) в газах на выходе из турбины. В течение опыта должно быть отобрано не менее двух разовых проб газов или одна представительная средняя по времени опыта проба. Газозаборные трубки должны размещаться в точках, где состав продуктов сгорания соответствует среднему по сечению. Для определения таких точек может потребоваться предварительное измерение эпюр состава газов по сечению. Анализ газов следует 1.5.4. Методы испытаний для проверки рабочих характеристик ГТУ. Продолжительность непрерывной работы ГТУ при комплексном опробовании должна устанавливаться по согласованию между изготовителем и потребителем (в пределах 24 - 72 ч). В случаях, когда по причинам, не зависящим от ГТУ, она не может быть нагружена до номинальной нагрузки, допускается по согласованию между изготовителем и потребителем проведение комплексного опробования при пониженных нагрузках. 42 Проверка работы защитных устройств Автомат безопасности Частота вращения, при которой срабатывает автомат безопасности, должна определяться при работе турбины на холостом ходу. Наладка автомата безопасности при испытаниях не допускается. Определение частоты вращения, при которой срабатывает автомат безопасности, должно проводиться путем постепенного ускорения турбины до необходимой частоты вращения. Допускаемая погрешность при измерении частоты вращения не более 0,25%. Защита от понижения давления в системе смазки Проверка проводится на работающем агрегате путем искусственного понижения аварийной установки на приборе, контролирующем давление масла в системе смазки. В случае привода главного масляного насоса от вала газотурбинной установки его производительность уменьшается путем понижения частоты вращения агрегата. Защита от повышения температуры в системе смазки При проверке должна быть отключена система охлаждения смазки до тех пор, пока ее температура не достигнет предельного значения, при котором происходит срабатывание защиты. Защита от повышения температуры подшипников Метод проверки определяется типом датчика температуры; Проверка проводится искусственным увеличением температуры или снижением величины аварийной установки на контрольном приборе до значения , соответствующего величине рабочей температуры. Защита от изменения давления топлива Проверка проводится путем перенастройки устройств, стабилизирующих давление топлива, или с помощью существующих запорных устройств до тех пор, пока не будет достигнута величина предельного давления, при которой происходит срабатывание защиты. 43 Защита от повышения температуры рабочего тела в турбине Следует имитировать повышение температуры перед турбиной, например, путем подачи электрического сигнала, соответствующего аварийной уставке контрольного прибора. Допускается проверка защиты путем уменьшения аварийной уставки на контрольном приборе до величины, соответствующей рабочей температуре. В случае, если ГТУ оснащена дополнительными защитными устройствами, кроме указанных, должны быть проведены испытания этих защитных устройств. Метод их проверки должен быть согласован между изготовителем и потребителем. Проверка работы всех защитных устройств должна проводиться путем двукратного опробования. Проверка регулирования частоты вращения силового вала Степень нечувствительности системы Степень нечувствительности системы определяется как максимальная разность установившихся значений частоты вращения силового вала, в пределах которой не происходит перемещения топливного регулирующего клапана. Отношение этой разности к номинальному значению частоты вращения силового вала составляет степень нечувствительности системы. Значение частоты вращения, при которой определяется нечувствительность системы, оговаривается соглашением между изготовителем и потребителем. Проверка должна проводиться при отключенном от сети генераторе или нагнетателе, работающем на замкнутый контур. Степень статической неравномерности системы Степень статической неравномерности системы должна определяться как отношение разности значений частоты вращения силового вала при максимально возможной нагрузке и на режиме холостого хода к номинальному значению частоты вращения. Степень статической неравномерности должна определяться при постоянной установке регулятора скорости, соответствующей номинальному значению частоты вращения силового вала. 44 Динамические свойства системы. Устойчивость системы должна определяться как состояние системы, при которой не имеют места колебания частоты вращения из-за самопроизвольного воздействия системы регулирования. Проверка осуществляется при номинальной, а также при максимально и минимально возможных частотах вращения силового вала, устанавливаемых за датчиком регулятора скорости, и отключенном от сети генераторе или нагнетателе, работающем на замкнутый контур. Качество переходного процесса должно проверяться путем сброса и наброса нагрузки. Для энергетических ГТУ осуществляется полный сброс нагрузки отключением генератора от сети. Проверка регулирования температуры рабочего тела Степень нечувствительности системы. Нечувствительность системы определяется как максимальная разность установившихся значений регулируемой температуры, в пределах которой не происходит перемещения топливного регулирующего клапана. Отношение этой разности к номинальному значению регулируемой температуры составляет степень нечувствительности системы. Степень статической неравномерности системы Степень статической неравномерности системы определяется как отношение разности значений регулируемой температуры при максимально и минимально возможной нагрузке к ее номинальному значению. Степень статической неравномерности определяется при постоянной установке задатчика регулятора температуры, оговоренной заинтересованными сторонами. Динамические свойства системы Устойчивость системы определяется как состояние системы, при которой не имеют места колебания регулируемой температуры из-за самопроизвольного воздействия системы регулирования. Проверка осуществляется при максимально и минимально допустимых значениях температур, устанавливаемых задатчиком регулятора температуры. 45 Качество переходного процесса проверяется путем сброса и наброса нагрузки. Для энергетических ГТУ осуществляется полный сброс нагрузки отключением генератора от сети. Наброс нагрузки осуществляется за счет скачкообразного воздействия на систему регулирования температуры. Одновременно определяется, считая с начала момента возмущения, время, за которое каждый упомянутый выше параметр впервые становится равным установившемуся значению этого параметра по окончании переходного процесса. Длительность переходного процесса по регулируемой температуре определяется как время между началом возмущения и моментом, когда регулируемая температура достигает значения, отличающегося не более чем на величину нечувствительности от значений этой температуры на установившемся режиме. Проверка вибрации Проверка вибрации должна осуществляться путем измерения эффективных значений, виброскоростей опорных подшипников в трех взаимно перпендикулярных направлениях: горизонтально-поперечном, горизонтально осевом на уровне разъема и вертикальном на крышке подшипника. Суммарная относительная погрешность приборов, применяемых для измерения вибрации, не должна быть более 10% в диапазоне частот от 0,2 до 1,0 от номинальной частоты вращения. По согласованию между изготовителем и потребителем, кроме виброскорости, может контролироваться вибросмещение или виброускорение подшипников, а также относительное вибросмещение валов. Надежность пусков ГТУ Надежность пуска должна считаться достигнутой при выполнении подряд не менее пяти автоматических пусков с выходом установки на режим нагрузки. При определении надежности пуска должны быть проведены пуски как из холодного, так и из горячего состояния. 46 Определение характеристик пускового процесса В программу испытаний должны входить: а) проверка последовательности пусковых операций. При приведении этого испытания фиксируются основные моменты пуска: подача сигнала на пуск, начало вращения роторов, зажигание факела, закрытие антипомпажных клапанов, отключение пускового устройства, выход ГТУ на холостой ход, синхронизация, прием нагрузки; б) определение мощности пускового устройства в) определение минимальной частоты вращения на режиме самоходности установки; г) пуск с выведением ГТУ на режим номинальной нагрузки. Надежность приема ГТУ номинальной нагрузки должна быть проверена не менее, чем при двух пусках установки, один из которых должен быть проведен из холодного состояния; д) специальные пусковые характеристики. Для проектируемого стенда принимаем: Для проектируемой установки принимаем следующие методы испытаний: 1. Проверка теплотехнических показателей: Измерение частоты вращения на валу газотурбинной установки датчиком измерения частоты вращения; Измерение электрической мощности электрогенератора методом ваттметров (класс точности не ниже 0,2); Измерение показателей природного газа в камере сгорания (плотность, теплотворная способность, температура, давление). Расход газа определяем с помощью скоростных расходомеров турбинного типа; Измерение температуры по тракту ГТУ с помощью термопар с классом точности 0,35; Измерение статического и полного давления по тракту ГТУ с помощью жидкостных манометров; Измерение расхода на входе в установку (на специальном расходомером участке - ИУТ); 2. Проверка рабочих характеристик ГТУ: Проверка работы защитных устройств: o Проверка срабатывания защиты от пониженного давления и повышенной температуры в системе смазки за счет искусственного понижения/завышения данных показателей; 47 o Проверка срабатывания защиты от повышения температуры подшипников искусственным увеличением температуры до ее рабочей величины; Проверка вибрации путем измерения эффективных значений, виброскоростей опорных подшипников в трех взаимно перпендикулярных направлениях: горизонтальнопоперечном, горизонтально осевом на уровне разъема и вертикальном на крышке подшипника. 1.6. Выводы В данном разделе проведено обоснование актуальности выбранной темы, произведен анализ существующих конструкций испытательных стендов, анализ конструктивных схем решений, описаны методики проведения испытаний, выполнена проработка узлов стенда. Проектируемый стенд предназначен для испытаний ГТУ мощностью от 0 до 4 МВт. Стенд представляет собой закрытый бокс с основным и вспомогательным технологическим и электротехническим оборудованием, с системами и техническими помещениями и т.д. Установка оснащена дожимным компрессором для подготовки топливного газа к подаче в камеру сгорания. Стенд предназначен для проведения приемо – сдаточных испытания. Цель проведения испытаний: Проверить качество изготовления и сборки двигателя на соответствие ТУ ГТУ; Обеспечить приработку основных узлов и агрегатов на ГТУ; Отладить работу агрегатов и систем ГТУ; Проверить основные параметры ГТУ на соответствие ТУ (мощность на валу генератора, расход воздуха через компрессор, частота вращения газогенератора, КПД на валу генератора, температура и давление в характерных сечениях установки, параметры топливного газа, температура масла в подшипниковых узлах и пр.); Проверить приемку двигателя и редуктора по акту сдачи. Испытания могут проводиться при температуре окружающей среды -50..+45ºС. 48 2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ «АНАЛИЗ ДЕФЕКТОВ РЕДУКТОРА И ИХ УСТРАНЕНИЕ ПУТЕМ МОДЕРНИЗАЦИИ КОНСТРУКЦИИ» В настоящее время, в связи с увеличивающимися потребностями в газотурбинных установках на газоперекачивающих установках и электростанциях, к ним предъявляются все более и более высокие требования по ресурсу и надежности. Данные требования могут быть обеспечены как высоким качеством изготовления и сборки, так и эффективностью испытаний газотурбинных установок, позволяющих определить недостатки, а также эксплуатационные характеристики ГТУ. Надежность испытаний во многом зависит от совершенства конструкции испытательного стенда и отдельных его агрегатов. Одним из основных элементов испытательного стенда является редуктор для передачи крутящего момента от ГТУ к электрогенератору. Как показывает практика эксплуатации существующего редуктора Р-45, применяемого для испытаний двигателя, имеют место различные дефекты. В данной части выпускной квалификационной работы предлагается провести анализ дефектов данного узла испытательного стенда, предложить мероприятия по устранению и минимизации вероятности возникновения различных дефектов. 49 2.1. Описание исходного редуктора Р-45 Редуктор Р-45 [6] разработан на базе редуктора Р-25 от энергетической установки ГТУ-2,5П. Обеспечивает передачу мощности силовой турбины двигателя Д-30ЭУ-2 на вал привода генератора при отношении частот вращения ведомого и ведущего валов редуктора 5520 об/мин / 3000об/мин (i=1,84). Редуктор поставлен на индивидуальную раму редуктора. Редуктор Р-45- цилиндрический двухступенчатый, трехпоточный с шевронным косозубым зацеплением, с цилиндрическим зубом. В Таблице 2.1 представлены параметры редуктора. На рисунке 2.1 представлен принятый редуктор Р-45. Таблица 2.1 Параметры редуктора Параметр Передаваемая мощность, МВт Значение 4,0 Число оборотов, об/мин - на входе 5520 - на выходе 3000 Вес сухой, кг 800 Степень точности изготовления 6-5-5(1 ступень) шестерни Угол наклона зубьев шестерни Роликоподшипники 7-6-6 (2 ступень) 33º42’ 6-32220Б1Т (12 шт.) Авиационные 32-11-020 (2 шт.); Обоймы под подшипники 32-11-021 (2 шт.); 32-11-025-03 (12 шт.) Резиновые уплотнительные кольца (в обоймы) Вид сборки Нет Одноразовая 50 Рис. 2.1 – Редуктор Р-45 Корпус редуктора изготовлен с использованием в качестве заготовки корпуса Р-25. Редуктор Р-45 имеет более высокую точность изготовления шестерен. Редуктор имеет более дорогие роликоподшипники. У редуктора Р-45 обоймы 32-11-025-03 (2 шт.) под подшипники дополнительно имеют буртик под более «узкие подшипники. В Таблице 2.2 представлены параметры компонентов редуктора. 51 Таблица 2.2 Параметры компонентов редуктора. Параметр Значение Номинальная мощность, МВт 4 Обороты на входе, об/мин 5520 Обороты на выходе, об/мин 3000 Тип сборки Двухразовый каждый пятый редуктор Номер сборочного чертежа 32-11-810 Корпус редуктора 32-11-844-01 Шестерня ведущая 1 ступени 32-11-109 (1 шт.) Z=31; m=5 Шестерня ведомая 1 ступени 32-11-110 (3 шт.) Z=42; m=5 Шестерня ведущая 2 ступени 32-11-111 (3 шт.) Z=31; m=5 Шестерня ведомая 2 ступени 32-11-112 (1 шт.) Z=42; m=5 Точность изготовления зубьев 6-5-5 – 1 ступень шестерен Подшипник роликовый 7-6-6 – 2 ступень 6-32220Б1Т – 12 шт. Н = 34 32-11-025-03 Обойма роликоподшипника (без жиклерного отверстия) Подшипник шариковый Обоймы шарикоподшипника (средних) А-176122ДТ2 32-11-021 – 2 шт. (без жиклерного отверстия) Маслоуплотнительное кольцо - Табличка Н08-706-07 Замок чашечный 230-11-043-05 – 14 шт. Штуцер подвода воздуха 32-11-153 (d=6) 52 2.2. Анализ дефектов и возможных путей их устранения В процессе эксплуатации редуктора были выявлены следующие дефекты [9]: проскальзывание роликов роликоподшипника, потемнение дорожек качения шарикоподшипника, шелушение дорожек качения шарикоподшипника, поломка муфты пластинчатой, выкрашивание четырех зубьев ведомой шестерни второй ступени. 2.2.1. Дефект: Проскальзывание роликов роликоподшипника, потемнение дорожек качения шарикоподшипника В процессе эксплуатации было обнаружено: - след проскальзывания роликов на дорожке качения внутреннего кольца роликоподшипника ведомой шестерни первой ступени редуктора; - кольцевой след шелушения и, на расстоянии 1,5 мм от него, кольцевой след потемнения на дорожке качения внутреннего кольца, следы одноосного вращения тел качения шарикоподшипника ведущей шестерни первой ступени редуктора; - кольцевое потемнение на дорожке качения внутреннего кольца и на дуге 180º наружного кольца ведомой шестерни второй ступени редуктора. - на всех роликоподшипниках при дефектации обнаружены риски монтажнодемонтажного характера. Вероятнее всего, замечания по подшипникам редуктора связаны с его работой на масле ТП-22Б, которое обладает больше, по сравнению с серийной маслосмесью, вязкостью в нижнем диапазоне рабочих температур. Повышенная вязкость масла при относительно низкой его температуре при запуске может способствовать возникновению эффекта проскальзывания в подшипниках. Наиболее вероятной причиной проскальзывания тел качения и потемнения на дорожках качения редуктора явилось использования в холодное время года турбинного масла марки ТП-22Б, имеющую более высокую, по сравнению с оговоренной по ТУ смесью масел марок МС-8П и МС-20, кинематическую вязкость при температурах +20 ºС и ниже. Опыт стендовых испытаний редукторов Р-45 свидетельствует о склонности роликоподшипников в существующей конструкции редуктора к проскальзыванию. Пути устранения: Испытания серийных редукторов проводить только на серийной смеси масле 50% МС-20 и 50% МС-8П (или МС-8ГП). 53 2.2.2. Дефект: Шелушение дорожек качения шарикоподшипника . В процессе эксплуатации на наружном кольце заднего шарикоподшипника шестерни ведущей первой ступени редуктора обнаружено кольцевое шелушение поверхности дорожки качения по месту контакта с шариками. Анализом материалов проведенных исследований установлено, что наиболее вероятной причиной неудовлетворительной приработки заднего шарикоподшипника первой ступени редуктора явилась работа подшипника в условиях осевой недозагруженности, возможно, в начальные моменты запусков и при сбросах, набросах нагрузки. Наиболее вероятной причиной неудовлетворительной приработки заднего шарикоподшипника первой ступени редукции явилась работа подшипника в условиях осевой недозагруженности. Проведен осмотр деталей шарикоподшипника ведущей шестерни 1 ступени редукции, в результате установлено: А) Кольцо наружное: - по наружному диаметру следов проворачивания нет, на клейменом (противобазовом) торце след контакта с торцом кольца специального механизма поджатия; - на дорожке качения, у клейменого торца (противобазовый) - кольцевая полоса шелушения наиболее ярко (по ширине зоны выкрашивания) проявляется в сторону бурта. Далее, по дорожке качения (в сторону бурта), кольцевая полоса наклепа и далее (до края бурта) след касания шаров поверхности дорожки качения (см. Рис. 2.2); - у базового торца, по месту контакта с шариками, след нормального контакта. Рис. 2.2 – Вид шелушения на дорожке качения наружного кольца. Б) Кольцо внутреннее: - на дорожке качения половинки кольца с противобазовым торцом – след нормальной приработки; 54 - на дорожке качения половинки кольца с базовым торцом след контакта наклепан, по наклепу (по всей окружности) отдельные очаги шелушения поверхности (см. Рис 2.3). Рис. 2.3 – Вид шелушения на дорожке качения внутреннего кольца. В) Шарики (см. Рис. 2.4.) по характеру приработки имеют четыре зоны: - две зоны, равные, диаметрально расположенные – без ярко выраженных следов приработки; - две зоны, также примерно равные, носят следы точечного наклепа от попадания в зону контакта продуктов шелушения: одна половина шара – работавшая с зоной шелушения наружного кольца, вся покрыта следами вдавливания выкрасившихся частиц (см. Рис. 2.4), а вторая значительно более редкими следами вдавливаний (см. Рис.2.5). Рис. 2.4 – Вид состояния поверхности шара. 55 Рис. 2.5 – Вид интенсивно наклепанной поверхности шара. Рис. 2.6 – Вид незначительно наклепанной поверхности шара. Пути устранения: Минимизация работы шарикоподшипника в условиях осевой недозагруженности в начальный момент запуска и при сбросах, набросах нагрузки. 56 2.2.3. Дефект: Поломка муфты пластинчатой. Выявлено повреждение пакета пластин гибкой муфты. Установлено, что муфта работала в условиях воздействий нештатных знакопеременных нагрузок от пластины из-за наличия большой несоосности в соединении «двигатель-редуктор» с наложением постоянного поддавливания со стороны двигателя из-за отсутствия штатного теплового зазора, что создало нештатные условия нагружения упругих пластин муфты. Результатом нештатного нагружения пластин явилось их постепенное разрушение на фрагменты различной величины. Причиной поломки муфты пластинчатой в соединении с двигателем явилась работа муфты в условиях нештатных знакопеременных нагрузок, обусловленных значительно превышающей ТУ несоосностью, и постоянного распора из-за невыставленного теплового зазора в соединении редуктора с двигателем. Дефект эксплуатационный. Рис. 2.7 – Общий вид муфты до разборки. 57 Рис. 2.8 – Вид разрушения пластин (муфта разобрана). Пути устранения: Ремонт муфты, контроль соосности валов трансмиссии «двигатель-редуктор», обеспечение необходимого теплового зазора. 2.2.4. Дефект: Выкрашивание четырех зубьев ведомой шестерни второй ступени Обнаружено выкрашивание материала на поверхности профилей зубьев шестерни второй ступени редуктора. Вследствие чего было обнаружено присутствие посторонних шумов со стороны редуктора. Предположительно, причинами появления выкрашивания являются: некачественно выполненная деталь, с выходом параметров (размеров детали) за принятые допуски (из-за чего возможно появления некачественного зацепления в шестернях и, как следствие, дисбаланс в перераспределении нагрузок по развертке зуба и их поломка); некачественная структура материала заготовки; высокая величина концентрации напряжений в элементах зубчатых колес, уровень которых, при максимальных нагрузках, превышает допустимые показатели. 58 Возможной причиной высоких напряжений в области зацепления является некорректно рассчитанные максимальные напряжения в процессе проектировочного расчета, при отсутствии какой-либо методики качественной и количественной оценки возможности появления локальных концентраторов напряжений. На рисунке 2.9 показан пример дефекта выкрашивания профилей зубьев шестерни редуктора, приведший к общей к поломке передачи, и, как следствие, потери работоспособности редуктора. Рис. 2.9 – Вид выкрашивания поверхностей профилей зубьев шестерни. Пути устранения: Одним из возможных путей устранения дефекта (при отсутствии возможности оценки прочностных характеристик с помощью современных пакетов (например, ANSYS)) является увеличение его потоков (с трех до четырех, соответственно). При этом уменьшается общая нагрузка на один зуб зацепления, уменьшаются максимальные показатели уровня напряжения в наиболее проблемных областях, увеличивается ресурс шестерни, и редуктора в целом. Для решения проблемы обеспечения качества изготовления изделия предлагается ужесточить контроль проверки допусков на принятые детали в процессе приемочных работ. В процессе производства необходимо устранить возможность возникновения прижогов, микротрещин на поверхности зуба, а также, уменьшить теплосиловую 59 напряженность на зубья в процессе шлифования за счет подбора характеристик абразивных кругов, применением прерывистой схемы шлифования. Для решения проблемы обеспечения качества структуры материала, необходимо установить контроль за качеством поступающих заготовок, а также рассмотреть возможность применения новых методов получения заготовок (например, с направленной кристаллизацией и др., с предварительной оценкой экономической эффективности данного проекта). 60 Выводы: В процессе эксплуатации редуктора Р-45 имеют место следующие дефекты: А) Шелушение дорожек качения шарикоподшипника; Б) Поломка муфты пластинчатой; В) Выкрашивание четырех зубьев ведомой шестерни второй ступени; Г) Проскальзывание роликов роликоподшипника, потемнение дорожек качения. шарикоподшипника. Возможными причинами дефектов являются: А) Работа подшипника в условиях осевой недозагруженности; Б) Работа муфты в условиях нештатных знакопеременных нагрузок, обусловленных значительно превышающей ТУ несоосностью, и постоянного распора из-за невыставленного теплового зазора в соединении редуктора с двигателем; В) Высокие нагрузки на элементы зубчатых колес; Г) Использования в холодное время года турбинного масла марки ТП-22Б. Для устранения и минимизации вышеописанных дефектов были предложены следующие мероприятия: А) Минимизация работы шарикоподшипника в условиях осевой недозагруженности в начальный момент запуска и при сбросах, набросах нагрузки; Б) Более точная выверка соосности валов трансмиссии «двигатель-редуктор» при монтаже, обеспечение необходимого теплового зазора; В) Уменьшение нагрузки на зубчатые колеса путем увеличения ветвей потоков передаваемой мощности, повышение качества поверхности зубьев устранением возможности возникновения прижогов, микротрещин на поверхности зуба, а также, уменьшением теплосиловой напряженности на зубья в процессе шлифования за счет подбора характеристик абразивных кругов, применением прерывистой схемы шлифования; Г) Эксплуатацию серийных редукторов проводить только на серийной смеси масле 50% МС-20 и 50% МС-8П (или МС-8ГП); 61 2.3. Модернизация редуктора Для снижения нагрузок на элементы редуктора и увеличения его ресурса необходимо увеличить количество ветвей потоков передаваемой мощности. В данном разделе выпускной квалификационной работы выполнен расчет нового модернизированного редуктора, выполненного на базе редуктора Р-45, но с увеличенным количеством потоков. Расчет был выполнен при следующих необходимых условиях: А) Габаритные и монтажные размеры редуктора остаются неизменными для обеспечения установки модернизированного редуктора на существующую раму; Б) Входные и выходные скоростные и силовые параметры должны быть неизменными при сохранении передаточного отношения редуктора. Расчет ведется по методике [4]. 62 2.3.1. Исходные данные: nвх = 5600 об/мин; nвых = 3000 об/мин; N = 6000кВт. На рисунке 2.10 представлена кинематическая схема редуктора. Рис. 2.10 - Кинематическая схема редуктора 2.3.2. Кинематический расчет. 2.3.2.1. Передаточное число редуктора: Определение передаточного числа редуктора: uред = nвх nвых ; (2.1) 5600 uред = 3000 = 1,8 . Находим передаточное число тихоходной ступени: uт = 0,9√uред ; (2.2) uт = 0,9√1.8 = 1,23. Находим передаточное число быстроходной ступени: uБ = uред uт ; (2.3) 1,8 uБ = 1,23 = 1,52. 63 2.3.2.2. Частоты вращения валов редуктора: Вал тихоходной ступени: n2T = nвых = 3000 об/мин. Вал промежуточный: n2Б = n1Т = n2T × uT = 3000 × 1,23 = 3690 об/мин. (2.4) Вал быстроходной ступени: n1Б = n2Б × uБ = 3690 × 1,52 = 5608 об/мин. (2.5) Выбираем шевронные цилиндрические передачи. Так как шевронные цилиндрические передачи обладают крайне высокой плавностью работы. Шестерни этих передач представляют собой сдвоенные косозубые шестерни, но они имеют больший угол зубьев, чем косозубые. Стоимость изготовления шевронных зубчатых колес высокая, они требуют специализированных станков и высокой квалификации рабочих. Но как правило цена оправданная, в связи с высоким качеством передачи ( могут выдерживать большие нагрузки и имеют более плавный ход). 2.3.2.3. Вращающие моменты на валах редуктора. Быстроходный вал: 60N M1 = 2πn ; (2.6) 1Б M1 = 60×6×106 2πn1Б = 10218,3 об/мин. Промежуточный вал (4 шт.): M21 = M1 × uБ × hБ ; (2.7) M21 = 10218,3 × 1,52 × 0,99 = 15379,5 Н × м. На одном валу: M2 = M21 × 0,25k; (2.8) M2 = 15379,5 × 0,25 × 1,25 = 4806,1 Н × м. Тихоходный вал: M3 = M21 × uТ × hТ ; (2.9) M3 = 15376,5 × 1,23 × 0,99 = 18724 Н × м. 64 2.3.3. Расчет зубчатых шевронных передач. 2.3.3.1. Быстроходная передача. Выбор материала, твердости и термической обработки колеса и шестерни. Для колеса выбираем конструкционную легированную сталь марки 25ХГМ, HRC60, улучшение, цементация и закалка ТВЧ. 25ХГМ- конструкционная хромомарганцевая сталь. Применяется: для изготовления крюков кранов, муфт, вкладышей подшипников и других деталей, работающих при температурах от -40 °С до 450 °С под давлением; после ХТО - для изготовления шестерней, зубчатых колес коробок передач, червяков, червячных пар и других деталей, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины; для изготовления труб перегревателей, коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления, листов для штампованных деталей, цементуемых деталей для длительной и весьма длительной службы при температурах до 350 °С, изготовления заготовок деталей трубопроводной арматуры; для изготовления деталей типа донышек, воротниковых фланцев, штуцеров, колец, патрубков, тройников и деталей прямоугольной формы для энергооборудования и трубопроводов с абсолютным давлением свыше 3,9 МПа тепловых электростанций; для оборудования и трубопроводов атомных станций (АС); для изготовления деталей и элементов трубопроводов пара и горячей воды атомных станций (АС), с расчётной температурой среды не выше 350°С при рабочем давлении менее 2,2 МПа (22 кгс/см2); труб для установок химических и нефтехимических производств с условным давлением Ру=19,6-98 МПа (200-1000 кгс/см2); спиральношовных труб с двухсторонним швом для трубопроводов атомных электростанций. В таблице 2.10 представлен химический состав материала 25ХГМ. Таблица 2.10 Химический состав в % материала 25ХГМ C Si Mn S P Cr Mo 0,23 – 0,29 0,17 – 0,37 0,9 – 1,2 до 0,035 до 0,035 0,9 - 1.2 0,2 – 0,3 Расчет на допускаемые контактные напряжения. [S]H = SHlim × ZN × ZR × ZV /SH , где (2.10) 65 SHlim = 23HRC = 23 × 60 = 1380МПа; SH - коэффициент запаса прочности; ZN - коэффициент долговечности; ZN = 6√NHG /NK , ZN = 1; (2.11) NHG = 30HB 2,4 = 30 × 6002,4 = 1,39 × 108 циклов; NК = 60 × n × n3 × Lh; Lh = 20000 часов; NK = 60 × 5600 × 4 × 20000 = 11,7 × 109 часов; Т.к. ZN = 1, то ZNK = 1, ZNШ = 1; ZR = 1 – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости сопрягаемых поверхностей зубьев; ZV = 1,2 – коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости; 1,2 [S]HК = 1380 × 1 × 1 × 1,15 = 1440 МПа - допускаемые контактные напряжения колеса; 1,2 [S]HШ = 1380 × 1 × 1 × 1,15 = 1440 МПа - допускаемые контактные напряжения шестерни. Расчет на допускаемые напряжения изгиба. [S]F = SFlim × YN × YR × YA /SF, где: (2.12) SFlim = 950 МПа – для шестерни и колеса; SF = 1,55 - коэффициент запаса прочности; YN - коэффициент долговечности; YN = 9√NFG /NK , YN = 1; (2.13) NFG – число циклов, соответствующее перелому кривой усталости; YR = 1,2 – коэффициент, учитывающий шероховатость; YА = 1 – коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (в данном случае нагрузка прикладывается с одной стороны); 1,2 [S]F = 950 × 1 × 1 × 1,55 = 739,35 МПа. 2.3.3.2. Тихоходная передача. Выбор материала, твердости и термической обработки колеса и шестерни. Для колеса выбираем конструкционную легированную сталь марки 25ХГМ, HRC60, улучшение, цементация и закалка ТВЧ. 66 Расчет на допускаемые контактные напряжения. [S]H = SHlim × ZN × ZR × ZV /SH , где (2.14) SHlim = 23HRC = 23 × 60 = 1380МПа; SH - коэффициент запаса прочности; ZN - коэффициент долговечности; ZN = 6√NHG /NK , ZN = 1; NHG = 30HB 2,4 = 30 × 6002,4 = 1,39 × 108 циклов; NК = 60 × n × n3 × Lh; (2.15) Lh = 20000 часов; NK = 60 × 3690 × 4 × 20000 = 7,7 × 109 часов; Т.к. ZN = 1, то ZNK = 1, ZNШ = 1; ZR = 1 – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости сопрягаемых поверхностей зубьев; ZV = 1,2 – коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости; 1,2 [S]HК = 1380 × 1 × 1 × 1,15 = 1440 МПа - допускаемые контактные напряжения колеса; 1,2 [S]HШ = 1380 × 1 × 1 × 1,15 = 1440 МПа - допускаемые контактные напряжения шестерни. Расчет на допускаемые напряжения изгиба. [S]F = SFlim × YN × YR × YA /SF, где: (2.16) SFlim = 950 МПа – для шестерни и колеса; SF = 1,55 - коэффициент запаса прочности; YN - коэффициент долговечности; YN = 9√NFG /NK , YN = 1; NFG – число циклов, соответствующее перелому кривой усталости; YR = 1,2 – коэффициент, учитывающий шероховатость; YА = 1 – коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (в данном случае нагрузка прикладывается с одной стороны); 1,2 [S]F = 950 × 1 × 1 × 1,55 = 739,35 МПа. 2.3.4. Проектный расчёт тихоходной шевронной зубчатой передачи. 2.3.4.1. Определение межосевого расстояния 67 Предварительное значение межосевого расстояния: T 3 аW = K × (u + 1) √ u2 ,где: (2.17) T2 = 4806,1 Н × м - вращающий момент на шестерне тихоходной передачи; u=1,23-передаточное число; К – коэффициент, зависящий от твердости зубьев; К=6, т. к. НК = 45 HRC и Нш = 45 HRC ; 3 4806,1 Итак, аW = 6 × (1,23 + 1) √ 1,23 = 210,98мм; Окружная скорость: 2π×a ×n 2Б u = 6×104w(u+1) ; u= 2π×210,98×3690 6×104 (1,23+1) (2.18) = 48,6 м/с, где: n2Б = 3690 об/мин - частота вращения вала шестерни тихоходной ступени; Передача повышенной точности 6. Уточняю межосевое расстояние: 3 T ×К 2 Н аW = K а × (u + 1) √yв ×u×[S] 2 , где: а (2.19) H K а = 410 - для шевронных зубчатых колес; [S]2H = 1440 Н/м - допускаемое контактное напряжение; yва - коэффициент ширины; yва =0,4, так как проектируемый редуктор имеет несимметричное расположение колес относительно опор; КН -коэффициент нагрузки в расчетах на контактную прочность; КН = КНu × КНb × КНa , где: (2.20) КНu -1,2 – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагрузки; КНb = 1 + (КНb∗ − 1)КНw – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий; КНw = 1 - коэффициент, учитывающий приработку зубьев; КНb∗ = 1,03 - в начальный период; Итак, КНb = 1 + (1,03 − 1)1 = 1,03; КНа = 1 + (КНа∗ − 1)КНw ; КНа = 1 + (1,06 − 1)1 = 1,06 , где: КНа∗ = 1 + 0,06 × (nст − 5); 68 КНа∗ = 1 + 0,06 × (6 − 5) = 1,06; Таким образом, КН = 1,2 × 1,03 × 1,06 = 1,3; 3 1,31×4806,1 Итак, аW = 410 × (1,23 + 1) √0,45×1,23×14402 = 214,2мм; Полученное межосевое расстояние округляю до ближайшего стандартного значения аW = 230мм. 2.3.4.2. Предварительные основные размеры колеса. Делительный диаметр колеса: d2 = d2 = 2аW u u+1 ; 2×230×1,23 1,23+1 (2.21) = 253,7мм; Ширина колеса: b2 = yва × аW ; (2.22) b2 = 0,45 × 230 = 103,5мм; Принимаю b2 = 105мм. 2.3.4.3. Определение модуля зацепления. Максимально допустимый модуль из условия неподрезания зубьев у основания: 2а W mmax = 17(u+1) ; mmax = 2×230 17(1,23+1) (2.23) = 12,13мм; Минимальное значение модуля зацепления из условия прочности: m= Km ×KF ×T2 ×(u+1) b2 ×аW ×[S]F , где: (2.24) K m = 2,8 × 103 - вспомогательный коэффициент (для шевронных передач); [S]F =739,35 Н/мм² - допускаемое напряжение изгиба материала колеса; K F - коэффициент нагрузки в расчетах на контактную прочность; K F = K Fu × K Fb × K Fa , где: (2.25) K Fu = 1,2 - коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагрузки; K Fb - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки у основания зубьев по ширине зубчатого венца; K Fb = 0,18 + 0,82K Hb ; (2.26) K Fb = 0,18 + 0,82 × 1,03 = 1,02; K Fa - коэффициент, учитывающий влияние погрешности изготовления шестерни и колеса на распределение нагрузки между зубьями; K Fa = K Ha = 1,06; 69 K HF = 1,2 × 1,02 × 1,06 = 1,29; Итак, m = 2,8×103 ×1,29×4806,1×(1,23+1) 230×105×739,35 = 2,57мм. Из полученного диапазона, выбираю меньшее значение согласно стандартному ряду: m = 3. 2.3.4.4. Определение суммарного числа зубьев. ZS = ZS = 2aw m 230 3 ; (2.27) = 153,3; Округлим до целого: ZS = 153. 2.3.4.5. Определение числа зубьев шестерни и колеса. Z S Z1 = u+1 ; (2.28) 153 Z1 = 1.23+1 = 68,75; Округлим до целого: Z1 = 69 - количество зубьев шестерни; Z2 = ZS − Z1 ; (2.29) Z2 = 153 − 69 = 84 - количество зубьев колеса. 2.3.4.6. Определение фактического передаточного числа. Z uф = Z2 ; 1 (2.30) 84 uф = 69 = 1,22. 2.3.4.7. Определение диаметров колес. Делительный диаметр шестерни: d1 = Z1 m ; (2.31) d1 = 69 × 3 = 207мм. Делительный диаметр колеса: d2 = 2aw − d1 ; (2.32) d2 = 2 × 230 − 207 = 253мм. Диаметр окружности вершим зубьев шестерни: da1 = d1 + 2m; (2.33) da1 = 207 + 2 × 3 = 213мм. 70 Диаметр окружности впадин зубьев шестерни: df1 = d1 − 2,5m; (2.34) df1 = 207 − 2,5 × 3 = 199,5мм. Диаметр окружности вершин зубьев колеса: da2 = d2 + 2m; (2.35) da1 = 253 + 2 × 3 = 259мм. Диаметр окружности впадин зубьев колеса: df2 = d2 − 2,5m; (2.36) df1 = 253 − 2,5 × 5 = 245,5мм. 2.3.4.8. Проверка зубьев колес по контактным напряжениям: KH T2 ( uф +1)³ Z SH = a S √ b2 uф w , где: (2.37) ZS = 8400 – вспомогательный коэффициент (для шевронных колёс); SH = 8400 230 1,31×4806,1(1,22+1)³ √ 105×1,22 = 1241,3 МПа; [S]H = 1440 > 1241,3 МПа. 2.3.4.9. Определение сил в зацеплении. Окружная сила: Ft = Ft = 2×10³T2 d1 ; (2.38) 2×10³×4806,1 207 = 46435,75 Н. На каждом из четырех зубчатых колес: Ft′ = Ft /4 ; Ft′ = 46435,75 4 (2.39) = 11608,9. Радиальная сила: Fr = Ft tga ; (2.40) Fr = 46435,75 × tg20 = 16901,2 Н. 2.3.4.10. Проверка зубьев по напряжениям изгиба: SF2 = KF Ft b2 m YFS2 Yе - в зубьях колеса; (2.41) YFS2 = 3,52 - коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений; Yе - коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев; Yе = 0,8 -т. к. степень точности 6; 71 SF2 = 1,29×46435,75 105×5 3,52 × 0,8 = 535,5 МПа; [S]F = 739,35 > 535,75 МПа. SF1 = SF2 YFS1 YFS2 - в зубьях шестерни; YFS1 = 3,52; SF1 = 535,75×3,52 3,52 = 535,75 Мпа; [S]F = 739,35 > 535,75 МПа. 2.3.5. Проектный расчет быстроходной шевронной зубчатой передачи. 2.3.5.1. Определение межосевого расстояния. Предварительное значение межосевого расстояния: T 3 аW = K × (u + 1) √ u2 ,где (2.42) T2 = 10218,3 Н × м - вращающий момент на шестерне быстроходной передачи; u=1,52-передаточное число; К – коэффициент, зависящий от твердости зубьев. К=6, т. к. НК = 45 HRC и Нш = 45 HRC ; 3 10218,3 Итак, аW = 6 × (1,52 + 1) √ 1,52 = 285,36мм, Окружная скорость: 2π×a ×n 1Б u = 6×104w(u+1) ; u= 2π×285,36×5608 6×104 (1,52+1) (2.43) = 66,98 м/с, где: n1Б = 5608 об/мин - частота вращения вала шестерни быстроходной ступени Передача повышенной точности 6. Уточняю межосевое расстояние: 3 аW = K а × (u + 1) √yв T2 ×КН 2 а ×u×[S]H , где: (2.44) K а = 410 - для шевронных зубчатых колес; [S]2H = 1440 Н/м - допускаемое контактное напряжение; yва - коэффициент ширины; yва =0,4, так как проектируемый редуктор имеет несимметричное расположение колес относительно опор. КН -коэффициент нагрузки в расчетах на контактную прочность. 72 КН = КНu × КНb × КНa , где: (2.45) КНu -1,2 – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагрузки; КНb = 1 + (КНb∗ − 1)КНw – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий. КНw = 1 - коэффициент, учитывающий приработку зубьев. КНb∗ = 1,03 - в начальный период; Итак, КНb = 1 + (1,03 − 1)1 = 1,03; КНа = 1 + (КНа∗ − 1)КНw - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями; КНа = 1 + (1,06 − 1)1 = 1,06 , где: КНа∗ = 1 + 0,06 × (nст − 5); КНа∗ = 1 + 0,06 × (6 − 5) = 1,06; Таким образом, КН = 1,2 × 1,03 × 1,06 = 1,31; 3 1,31×10218,3 Итак, аW = 410 × (1,52 + 1) √0,4×1,52×14402 = 227мм; Полученное межосевое расстояние округляю до ближайшего стандартного значения аW = 230мм. 2.3.5.2. Предварительные основные размеры колеса. Делительный диаметр колеса: d2 = d2 = 2аW u u+1 ; 2×230×1,23 1,52+1 (2.46) = 277,5мм. Ширина колеса: b2 = yва × аW ; (2.47) b2 = 0,4 × 230 = 92 мм; Принимаю b2 = 95 мм. 2.3.5.3. Определение модуля зацепления. Максимально допустимый модуль из условия неподрезания зубьев у основания: 2а W mmax = 17(u+1) ; (2.48) 2×230 mmax = 17(1,52+1) = 10,74мм. Минимальное значение модуля зацепления из условия прочности: 73 m= Km ×KF ×T2 ×(u+1) b2 ×аW ×[S]F , где: (2.49) K m = 2,8 × 103 - вспомогательный коэффициент (для шевронных передач); [S]F =739,35 Н/мм² - допускаемое напряжение изгиба материала колеса; K F - коэффициент нагрузки в расчетах на контактную прочность. K F = K Fu × K Fb × K Fa , где: (2.50) K Fu = 1,2 - коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагрузки; K Fb - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки у основания зубьев по ширине зубчатого венца. K Fb = 0,18 + 0,82K Hb ; (2.51) K Fb = 0,18 + 0,82 × 1,03 = 1,02. K Fa - коэффициент, учитывающий влияние погрешности изготовления шестерни и колеса на распределение нагрузки между зубьями. K Fa = K Ha = 1,06; K HF = 1,2 × 1,02 × 1,06 = 1,29 . Итак, m = 2,8×103 ×1,29×10218,3×(1,52+1) 230×95×739,35 = 2,98мм; Из полученного диапазона, выбираю меньшее значение согласно стандартному ряду: m = 3; 2.3.5.4. Определение суммарного числа зубьев. ZS = ZS = 2aw m 230 3 ; (2.52) = 153,3. Округлим до целого: ZS = 153. 2.3.5.5. Определение числа зубьев шестерни и колеса. Z S Z1 = u+1 ; (2.53) 153 Z1 = 1.52+1 = 60,7; Округлим до целого: Z1 = 61 - количество зубьев шестерни. Z2 = ZS − Z1 ; (2.53) Z2 = 153 − 61 = 92 - количество зубьев колеса. 74 2.3.5.6. Определение фактического передаточного числа. Z uф = Z2 ; (2.54) 1 92 uф = 67 = 1,51. 2.3.5.7. Определение диаметров колес. Делительный диаметр шестерни: d1 = Z1 m ; (2.55) d1 = 61 × 3 = 183мм. Делительный диаметр колеса: d2 = 2aw − d1 ; (2.56) d2 = 2 × 230 − 183 = 277мм. Диаметр окружности вершин зубьев шестерни: da1 = d1 + 2m; (2.57) da1 = 183 + 2 × 3 = 189мм. Диаметр окружности впадин зубьев шестерни: df1 = d1 − 2,5m; (2.58) df1 = 183 − 2,5 × 3 = 175,5мм. Диаметр окружности вершин зубьев колеса: da2 = d2 + 2m; (2.59) da1 = 277 + 2 × 3 = 283мм. Диаметр окружности впадин зубьев колеса: df2 = d2 − 2,5m; (2.60) df1 = 277 − 2,5 × 5 = 269,5мм. 2.3.5.8. Проверка зубьев колес по контактным напряжениям: Z KH T2 ( uф +1)³ SH = a S √ b2 uф w , где: (2.61) ZS = 8400 – вспомогательный коэффициент (для шевронных колёс); SH = 8400 230 1,31×10218,3(1,51+1)³ √ 95×1,51 = 1420,9 МПа; [S]H = 1440 > 1420,9 МПа. 2.3.5.9. Определение сил в зацеплении. Окружная сила: 75 Ft = Ft = 2×10³T2 d1 ; (2.62) 2×10³×10218,3 183 = 111675,4 Н. На каждом из четырех зубчатых колес: Ft′ = Ft /4; Ft′ = (2.63) 111675,4 4 = 27918,85 Н. Радиальная сила: Fr = Ft tga ; (2.64) Fr = 27918,85 × tg20 = 10161,6 Н. 2.3.5.10. Проверка зубьев по напряжениям изгиба. SF2 = KF Ft b2 m YFS2 Yе - в зубьях колеса. (2.65) YFS2 = 3,52 - коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений. Yе - коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев; Yе = 0,8 -т. к. степень точности 6; SF2 = 1,29×27918,85 95×5 3,52 × 0,8 = 303,27 МПа; (2.66) [S]F = 739,35 > 303,27 МПа; SF1 = SF2 YFS1 YFS2 - в зубьях шестерни. (2.67) YFS1 = 3,52; SF1 = 303,27×3,52 3,52 = 303,27 Мпа; [S]F = 739,35 > 303,27 МПа. 2.3.6. Расчет быстроходного вала. 2.3.6.1. Определение размеров быстроходного вала. Первая ступень под полумуфту. Определим диаметр вала ступени под полумуфту: 3 T1 ×10³ dM = √ [t]K ,где: (2.68) T1 = 10218,3 -крутящий момент на валу; [t]K = 20 Н/мм² - допускаемое напряжение на кручение. 3 10218,3×10³ dM = √ 20 = 79,94 мм; Диаметр вала округляю до стандартного значения: dM = 80 мм. Определим длину вала под муфту: 76 lM = (1,5. .2,0) × dM ; (2.69) lM = 1,5 × 80 = 120 мм Вторая ступень под подшипники. Определим диаметр вала ступени под подшипники: dП = dМ + 3,2r; (2.70) dП = 80 + 3,2 × 4 = 92,8 мм. Длину вала округляю до стандартного значения: dП = 100 мм. 2.3.6.2. Определение реакций в опорах подшипников. Т.к. шестерня быстроходного вала находится в зацеплении с четырьмя колесами расположенными симметрично относительно оси, то радиальные силы, возникающие в зацеплениях, будут друг друга компенсировать. Поэтому на вал с шестерней действует только крутящий момент и изгибающий момент от муфты. Радиальная нагрузка от муфты возникает в результате несоосности соединения валов. Приближенное значение этой силы рассчитывается по следующей формуле: FМ = 50√Т1 ; (2.71) FМ = 50√10218,3 = 5460,2 Н. Исходные данные для расчета: Ft = 27918,85 Н, Fr = 0; l1 = 120 мм, l2 = 120 мм, l3 = 80 мм, D = 183 мм. 2.3.5.2.1. Определение реакций в вертикальной плоскости: Определение опорных реакций: ∑ МХА = 0 ∶ Fr l1 + R by (l1 + l2 ) = 0, отсюда: (2.72) R by = 0. ∑ МХВ = 0 ∶ −Fr l2 + R аy (l1 + l2 ) = 0, отсюда: (2.73) R аy = 0. 2.3.6.2.2. Определение реакций в горизонтальной плоскости: Определение опорных реакций: ∑ МYА = 0 ∶ R bx (l1 + l2 ) + FM (l1 + l2 + l3 ) = 0 , отсюда: l +l2 +l3 R bx = −FM ( 1l 1 +l2 R bx = −5460 ( (2.74) ); 120+120+80 120+120 ) = −7280,26 . ∑ МYВ = 0 ∶ −R аx (l1 + l2 ) + FM l3 = 0 , отсюда: (2.75) 77 F l R аx = l M+l3 ; 1 2 5460×80 R аx = 120+120 = 1820 Н. Определение изгибающих моментов: МY1 = R ax l1 ; (2.76) МY1 = 1820 × 0,12 = 218,4 Н*м. МYВ = FM l3 ; (2.77) МYВ = 5460 × 0,08 = 436,8 Н*м. 2.3.6.2.3. Определение крутящих моментов: МК = МК = FK D 2 ; (2.78) 27918,85×0,2183 2 = 3866,76 Н*м. На рисунке 2.11 представлены эпюры моментов. Рис.2.11. – Эпюры моментов быстроходного вала. 78 2.3.6.2.4. Определение суммарных радиальных реакций: R a = R ax = 1820 Н ; R b = R bx = 7280,26 Н. 2.3.6.2.5. Определение изгибающего момента в наиболее нагруженном сечении: МВ = МYB = 436,8 Н*м. 2.3.6.3. Расчет на статическую прочность. 2.3.6.3.1. Определение нормальных напряжений: s= Mmax ×10³ W + Fmax A , где: (2.79) Mmax = КП × MВ ; (2.80) Mmax = 1,6 × 436,8 = 698,88 Н*м. MВ - наибольший изгибающий момент, действующий на вал; КП = 1,6 - коэффициент перегрузки для большинства газотурбинных двигателей; Fmax = КП × FA = 0 , где: FA = 0 – осевая сила, действующая на вал; W= xπD³ 32 − момент сопротивления при изгибе; x = 1 − (d/D)4 - коэффициент пересчета. (2.81) (2.82) d = 70 мм- внутренний диаметр вала. D = 100 мм – наименьший наружный диаметр. x = 1 − (70/100)4 = 0,76 ; W= 0,76×π×100³ 32 = 41699,2 мм³. Таким образом, s = 698,88×10³ 41699,2 + 0 = 35,6 МПа. 2.3.6.3.2. Определение касательных напряжений. t= Mkmax ×10³ Wk , где: (2.83) Mkmax = K л × Mk = 1,6 × 3866,76 = 6186,16 Н*м, где: (2.84) Mk − крутящий момент на валу; Wk = Wk = xπD³ 16 - момент сопротивления при кручении,; 0,76π100³ 16 = 100480 мм . Таким образом, t = 6186,16×10³ 100480 = 261,1 МПа. 79 2.3.6.3.3. Определение запаса прочности. В качестве материала вала принимаем конструкционную легированную сталь 40Х. Сталь 40Х – конструкционная легированная сталь, широко применяется для изготовления осей, валов, валов-шестерен, шпинделей, реек и других улучшаемых деталей повышенной прочности. В таблице 2.11 представлен химический состав материала25ХГМ. Таблица 2.11 Химический состав в % материала 25ХГМ C Si Mn Ni S P Cr Cu 0,36 – 0,44 0,17 – 0,37 0,5 – 0,8 до 0,03 до 0,035 до 0,035 0,8 – 1,1 до 0,3 Твердость не менее 240 НВ. 𝑠T = 640 МПа – предел текучести стали. t T = 380 МПа – предел текучести стали. Определение частных коэффициентов запаса прочности: STS = sT s , где sT – предел текучести стали; (2.85) 640 STS = 35,86 = 17,85. STТ = 𝑡T t , где t T – предел текучести стали; (2.86) 380 STТ = 261,1 = 1,45. Определение общего коэффициента запаса прочности. ST = ST = STS STT √STS ²+STT ² ; 17,85×1,45 √17,85²+1,45² (2.87) = 1,44. Статическую прочность считают обеспеченной, если ST < [ST ] 1,44<1,2..2 – условие выполнено. 2.3.6.4. Выбор подшипников Схема нагружения подшипника и силы, действующие на него. Схема нагружения подшипника представлена на рисунке 2.12. 80 Рис. 2.12. – Схема нагружения подшипника быстроходного вала. Предварительно выбираю подшипник шариковый радиально- упорный однорядный тип 46220 ГОСТ 831-75. Значения параметров подшипника сведем в таблицу 2.12. Таблица 2.12. Параметры подшипника Параметр Значение d 100 мм D 180 мм В 34 мм r 4 мм N 4300 об/мин С𝑟 148 кН С0 127 кН Fa 0 R ra 1820 H R rb 7280,26 Н Определение расчетной динамической грузоподъёмности. m Сrp = R E √ 573wLh 106 ,где: (2.88) R E - эквивалентная динамическая нагрузка. w= w= πn 30 – угловая скорость; π5608 30 (2.89) = 586,97 рад/с. Lh - требуемая долговечность подшипников; m = 3 -показатель степени (для шариковых подшипников); Определение эквивалентной нагрузки: R E = (XVR r + YR a )k б k т = VR r k б k т , где (2.90) 81 V = 1 - коэффициент вращения (при вращающемся внутреннем кольце); R r = 7280,26 Н - радиальная сила, действующая в наиболее нагруженном подшипнике; k б = 1,1 - коэффициент безопасности (легкие толчки, кратковременные перегрузки до 125% от расчетной нагрузки); k т = 1,1 -температурный коэффициент (до 150º С); R E = 1 × 7280,26 × 1,1 × 1,1 = 8809,1 Н. 3 573×586,97×20000 Таким образом, Сrp = 8809,1√ 106 = 142289,6 Н. Округлив до стандартного, получим Сrp = 148000 Н Определение базовой долговечности. 106 Сrp 𝐿10h = 573w ( R )³. E 106 (2.91) 148000 𝐿10h = 573×586,97 ( 8809,1 )³=20100,3 > 20000ч, что удовлетворяет требованиям. Проверка подшипника по предельной быстроходности. Определение среднего диаметра: dср = dср = d+D 2 , 100+180 2 (2.92) = 140 мм. Определение скоростного параметра: dср n = 140 × 5806 = 812840 мм × об/мин. Условие работоспособности: dср n < dср nпред ; (2.93) dср nпред = 1200000 мм × об/мин - для шарикоподшипников с текстильным сепаратором и изготовленным по классу точности В. Условие смазки: интенсивная прокачка минерального масла с повышенной вязкостью и с водяным охлаждением. Расчёт подтверждает правильность выбранного подшипника. 82 2.3.7. Расчет первой ступени промежуточного вала. 2.3.7.1. Определение размеров промежуточного вала. Первая ступень под подшипники. Определим диаметр вала ступени под подшипники: T1 ×10³ 3 dП = √ [t]K ,где: (2.94) T1 = 4806,1 -крутящий момент на валу; [t]K = 50 Н/мм² - допускаемое напряжение на кручение 3 4806,1×10³ dM = √ 50 = 95,4 мм. Диаметр вала округляю до стандартного значения: dП = 100 мм: Определим длину вала под подшипник: lM = В = 44 мм - ширина подшипника. 2.3.7.2. Определение реакций в опорах подшипников. Исходные данные: Ft = 27918,85 Н; Fr = 10161,6 Н; МШЛ = 10218,3 Н*м; d1 = 0.277 м; l1 = 120 мм; l2 = 70 мм; l3 = 50 мм; 2.3.7.2.1. Определение реакций в вертикальной плоскости. Определение опорных реакций. ∑ МХА = 0; −Fr l1 + R by (l1 + l2 + l3 ) = 0 , отсюда 𝑅by = l 𝑅by = Fr l1 1 +l2 +l3 (2.95) ; 10161,6×120 120+70+50 = 5080,8 Н; ∑ МХВ = 0; Fr (l2 + l3 ) − R аy (l1 + l2 + l3 ) = 0 , отсюда: (2.96) 83 R аy = R аy = Fr (l2 +l3 ) l1 +l2 +l3 ; 10161,6(70+50) 120+70+50 = 5080,8 Н. Определение изгибающих моментов. МХ2 = R ау l1, (2.97) МХ2 = 5080,8 × 0,12 = 609,7 Н*м; МХ1 = R ау (l1 + l2 ) − Fr l2 ; (2.98) МХ1 = 5080,8(0,12 + 0,07) − 10161,6 × 0,07 = 254 Н*м. 2.3.7.2.2. Определение реакций в горизонтальной плоскости. Определение опорных реакций. ∑ М𝑌А = 0; Ft l1 + R bx (l1 + l2 + l3 ) = 0 , отсюда: 𝑅bx = l −Ft l1 1 +l2 +l3 , (2.100) −27916,6×120 𝑅by = (2.99) 120+70+50 = −13958,3 Н. ∑ М𝑌В = 0; −Ft (l2 + l3 ) − R аx (l1 + l2 + l3 ) = 0 , отсюда: R аx = R аx = −Ft (l2 +l3 ) l1 +l2 +l3 (2.101) , −27916,6(70+50) 120+70+50 = −13958,3 Н. Определение изгибающих моментов. М𝑌2 = R аx l1 ; (2.102) М𝑌2 = −13958,3 × 0,12 = −1675 Н*м; МY1 = R аx (l1 + l2 ) + Ft l2 ; (2.103) МY1 = −13958,3(0,12 + 0,07) + 27916,6 × 0,07 = 697,9 Н*м. Определение крутящих моментов. МK1 = МK1 = МK2 = МK2 = Ft d1 2 ; (2.104) 27916,6×0,277 2 Ft d1 2 = 3866,45 Н*м; − Мшл ; 27916,6×0,277 2 (2.105) − 10218,3 = 0 Н*м. 84 2.3.7.2.3. Определение суммарных радиальных реакций. 𝑅a = √R2ax + R2bx ; (2.106) 𝑅a = √(−13958,3)2 + 5080,8² = 14854,24 Н; R b = √R2bx + R2by ; (2.107) 𝑅b = √(−13958,3)2 + 5080,8² = 14854,24 Н. На рисунке 2.13 представлены эпюры моментов. Рис. 2.13. – Эпюры моментов промежуточного вала. 85 2.3.7.2.4. Определение суммарных изгибающих моментов. 2 М1 = √М2Х1 + MY1 ; (2.108) М1 = √254² + 697,9² = 742,7 Н*м; 2 М2 = √М2Х2 + MY2 ; (2.109) М1 = √609,7² + (−1675)² = 1782,5 Н*м. 2.3.7.3. Расчет на статическую прочность Определение нормальных напряжений: s= Mmax ×10³ W + Fmax A , где: (2.110) Mmax = КП × M2 , (2.111) Mmax = 1,6 × 1782,5 = 2852 Н*м , M2 - наибольший изгибающий момент, действующий на вал; КП = 1,6 - коэффициент перегрузки для большинства газотурбинных двигателей; Fmax = КП × FA = 0 , где: (2.112) FA = 0 – осевая сила, действующая на вал; W= xπD³ 32 − момент сопротивления при изгибе, x = 1 − (d/D)4 - коэффициент пересчета. (2.113) (2.114) d = 75 мм- внутренний диаметр вала. D = 100 мм – наименьший наружный диаметр. x = 1 − (75/100)4 = 0,68 W= 0,68×π×100³ 32 = 98125,2 мм³. Таким образом, s = 2852×10³ 98125 + 0 = 242,04 МПа. Определение касательных напряжений. t= Mkmax ×10³ Wk , где (2.115) Mkmax = K л × Mk = 1,6 × 3866,76 = 6186,32 Н*м , где Mk − крутящий момент на валу; Wk = Wk = xπD³ 16 - момент сопротивления при кручении, 0,68π100³ 16 (2.115) = 133450 мм Таким образом, t = 133450×10³ 100480 = 206,6 МПа. 86 Определение запаса прочности. В качестве материала вала принимаем конструкционную легированную сталь 40Х. Сталь 40Х – конструкционная легированная сталь, широко применяется для изготовления осей, валов, валов-шестерен, шпинделей, реек и других улучшаемых деталей повышенной прочности. В таблице 2.13 представлен химический состав материала 25ХГМ. Таблица 2.13 Химический состав в % материала 25ХГМ C Si Mn Ni S P Cr Cu 0,36 – 0,44 0,17 – 0,37 0,5 – 0,8 до 0,03 до 0,035 до 0,035 0,8 – 1,1 до 0,3 Твердость не менее 240 НВ 𝑠T = 640 МПа – предел текучести стали t T = 380 МПа – предел текучести стали Определение частных коэффициентов запаса прочности. STS = STS = STТ = sT s , где sT – предел текучести стали 640 242,04 𝑡T t (2.116) = 2,64 , где t T – предел текучести стали (2.117) 380 STТ = 206,6 = 1,84 Определение общего коэффициента запаса прочности. ST = ST = STS STT √STS ²+STT ² , 2,64×1,84 √2,64²+1,84² (2.118) = 1,5 Статическую прочность считают обеспеченной, если ST < [ST ] 1,5<1,2..2 – условие выполнено. 2.3.7.4. Подбор подшипников. Схема нагружения подшипника и силы действующие на него. Изобразим схему нагружения подшипника (рисунок 2.14) 87 Рис. 2.14. – Схема нагружения подшипника промежуточного вала Предварительно принимаю подшипник роликовый радиальный, тип 32220 ГОСТ 8328-75. Значения параметров подшипника сведем в таблицу 2.14. Таблица 2.14 Параметры подшипника Параметр Значение d 100 мм D 180 мм В 34 мм r 4 мм N 4000 об/мин С𝑟 183 кН С0 125 кН Определение расчетной динамической грузоподъёмности m Сrp = R E √ 573wLh 106 ,где (2.119) R E - эквивалентная динамическая нагрузка; w= w= πn 30 – угловая скорость, π3690 30 (2.120) = 386,22 рад/с Lh = 20000- требуемая долговечность подшипников; m = 3,3 -показатель степени (для роликовых подшипников); Определение эквивалентной нагрузки: R E = (XVR r + YR a )k б k т = VR r k б k т , где (2.121) V = 1 - коэффициент вращения (при вращающемся внутреннем кольце); R r = 14854,24 Н - радиальная сила, действующая в наиболее нагруженном подшипнике; 88 k б = 1,1 - коэффициент безопасности (легкие толчки, кратковременные перегрузки до 125% от расчетной нагрузки); k т = 1 -температурный коэффициент (до 100º С); R E = 1 × 14854,21 × 1,1 × 1 = 16339,66 Н 3,3 573×386,22×20000 Таким образом, Сrp = 16339,66 √ 106 = 178,600 кН Определение базовой долговечности. 106 Сrp 𝐿10h = 573w ( R )³ (2.122) E 106 183000 𝐿10h = 573×386,22 (16339,66)3,3=20884,1 > 20000ч , что удовлетворяет требованиям Проверка подшипника по предельной быстроходности. Определение среднего диаметра: dср = dср = d+D 2 , (2.123) 100+180 2 = 140 мм Определение скоростного параметра: dср n = 140 × 3690 = 516600 мм × об/мин Условие работоспособности: dср n < dср nпред (2.124) dср nпред = 800000 мм × об/мин - для шарикоподшипников с текстильным сепаратором и изготовленным по классу точности 5. Условие смазки: интенсивная прокачка минерального масла с повышенной вязкостью и с водяным охлаждением. Расчёт подтверждает правильность выбранного подшипника. 2.3.8. Расчет второй ступени промежуточного вала. 2.3.8.1. Определение размеров промежуточного вала. Первая ступень под подшипники Определим диаметр вала ступени под подшипники: T1 ×10³ 3 dП = √ [t]K ,где (2.125) T1 = 4806,1 -крутящий момент на валу; [t]K = 50 Н/мм² - допускаемое напряжение на кручение 3 4806,1×10³ dM = √ 50 = 95,4 мм 89 Диаметр вала округляю до стандартного значения: dП = 100 мм Определим длину вала под подшипник: lM = В = 44 мм - ширина подшипника. 2.3.8.2. Определение реакций в опорах подшипников. Исходные данные: Ft = 46435,75 Н; Fr = 16901,2 Н; МШЛ = 10218,3 Н*м; d1 = 0.207 м; l1 = 50 мм; l2 = 90 мм; l3 = 140 мм; 2.3.8.2.1. Определение реакций в вертикальной плоскости. Определение опорных реакций. ∑ МХА = 0; −Fr (l1 + l2 ) + R by (l1 + l2 + l3 ) = 0 , отсюда 𝑅by = 𝑅by = (2.126) Fr (l1 +l2 ) l1 +l2 +l3 , 16901,2×(50+90 50+90+140 = 8450,6 Н ∑ МХВ = 0; Fr l3 − R аy (l1 + l2 + l3 ) = 0 , отсюда R аy = l R аy = Fr l3 1 +l2 +l3 (2.127) , 16901,2×140 50+90+140 = 8450,6 Н Определение изгибающих моментов. МХ2 = R ау l1, (2.128) МХ2 = 8450,6 × 0,05 = 422,5 Н*м МХ1 = R ау (l1 + l2 ), (2.129) МХ1 = 8450,6(0,05 + 0,09) = 1183 Н*м 90 2.3.8.2.2. Определение реакций в горизонтальной плоскости. Определение опорных реакций. ∑ М𝑌А = 0; Ft (l1 + l2 ), +R bx (l1 + l2 + l3 ) = 0 , отсюда (2.130) Ft (l1 +l2 ) 𝑅bx = l1 +l2 +l3 , −46435,75×(50+90) 𝑅by = 140+50+90 = −23217,8 Н ∑ М𝑌В = 0; −Ft l3 − R аx (l1 + l2 + l3 ) = 0 , отсюда R аx = l R аx = −Ft l3 1 +l2 +l3 (2.131) , −46435.75×140 140+50+90 = −23217,8 Н 2.3.8.2.3. Определение изгибающих моментов. М𝑌2 = R аx l1 , (2.132) М𝑌2 = −23217,8 × 0,05 = −1160,89 Н*м МY1 = R аx (l1 + l2 ) , (2.133) МY1 = −23217,8(0,05 + 0,09) = −3250,5 Н*м 2.3.8.2.4. Определение крутящих моментов. МK1 = МK1 = МK2 = МK2 = Ft d1 2 , (2.134) 46435,75×0,207 2 Ft d1 2 = 5874,1 Н*м − Мшл , 27916,6×0,207 2 (2.135) − 10218,3 = 0 Н*м 2.3.8.2.5. Определение суммарных радиальных реакций. 𝑅a = √R2ax + R2bx , (2.137) 𝑅a = √(−23217,8)2 + 8450,6² = 24707,8 Н R b = √R2bx + R2by (2.138) 𝑅b = √(−23217,8)2 + 8450,6² = 24707,8 Н На рисунке 2.15 представлены эпюры моментов. 91 Рис. 2.15. – Эпюры моментов второй ступени промежуточного вала. 2.3.8.3. Расчёт на статическую прочность. Определение нормальных напряжений. s= Mmax ×10³ W + Fmax A , где (2.139) Mmax = КП × M2 , Mmax = 1,6 × 3459,1 = 5534,56 Н*м , где M2 = 3459,1 Н*м - наибольший изгибающий момент, действующий на вал; 92 КП = 1,6 - коэффициент перегрузки для большинства газотурбинных двигателей; Fmax = КП × FA = 0 , где (2.140) FA = 0 – осевая сила, действующая на вал; W= xπD³ 32 − момент сопротивления при изгибе, (2.141) x = 1 − (d/D)4 - коэффициент пересчета. (2.142) d = 75 мм- внутренний диаметр вала. D = 100 мм – наименьший наружный диаметр. x = 1 − (75/100)4 = 0,68 W= 0,68×π×100³ 32 = 98125,2 мм³. Таким образом, s = 2852×10³ 98125 + 0 = 242,04 МПа. Определение касательных напряжений. t= Mkmax ×10³ Wk , где (2.143) Mkmax = K л × Mk = 1,6 × 5874,1 = 9398,56 Н*м , где Mk − крутящий момент на валу; Wk = Wk = xπD³ 16 - момент сопротивления при кручении, 0,68π100³ 16 (2.144) = 133450 мм Таким образом, t = 133450×10³ 100480 = 206,6 МПа. Определение запаса прочности. В качестве материала вала принимаем конструкционную легированную сталь 40Х. Сталь 40Х – конструкционная легированная сталь, широко применяется для изготовления осей, валов, валов-шестерен, шпинделей, реек и других улучшаемых деталей повышенной прочности. В таблице 2.15 представлен химический состав материала 25ХГМ. Таблица 2.15 Химический состав в % материала 25ХГМ C Si Mn Ni S P Cr Cu 0,36 – 0,44 0,17 – 0,37 0,5 – 0,8 до 0,03 до 0,035 до 0,035 0,8 – 1,1 до 0,3 Твердость не менее 240 НВ 93 𝑠T = 640 МПа – предел текучести стали t T = 380 МПа – предел текучести стали Определение частных коэффициентов запаса прочности. STS = sT s , где sT – предел текучести стали (2.145) 640 STS = 242,04 = 2,64 STТ = 𝑡T t , где t T – предел текучести стали 380 STТ = 206,6 = 1,84 (2.146) Определение общего коэффициента запаса прочности. ST = ST = STS STT √STS ²+STT ² , 2,64×1,84 √2,64²+1,84² (2.147) = 1,5 Статическую прочность считают обеспеченной, если ST < [ST ] 1,5<1,2..2 – условие выполнено. 2.3.8.4. Подбор подшипников. Схема нагружения подшипника и силы действующие на него. Изобразим схему нагружения подшипника (рисунок 2.16). Рис. 2.16. – Схема нагружения подшипника второй ступени промежуточного вала. Предварительно принимаю подшипник роликовый радиальный, тип 32520 ГОСТ 8328-75. Значения параметров подшипника сведем в таблицу 2.16. 94 Таблица 2.16 Параметры подшипника Параметр Значение d 100 мм D 180 мм В 46 мм r 4 мм N 3800 об/мин 262 кН С𝑟 193 кН С0 Определение расчетной динамической грузоподъёмности. m Сrp = R E √ 573wLh 106 ,где (2.148) R E - эквивалентная динамическая нагрузка; w= w= πn 30 – угловая скорость, π3690 30 = 386,22 рад/с Lh = 20000- требуемая долговечность подшипников; m = 3,3 -показатель степени (для роликовых подшипников); Определение эквивалентной нагрузки: R E = (XVR r + YR a )k б k т = VR r k б k т , где (2.149) V = 1 - коэффициент вращения (при вращающемся внутреннем кольце); R r = 24707,8 Н - радиальная сила, действующая в наиболее нагруженном подшипнике; k б = 1,1 - коэффициент безопасности (легкие толчки, кратковременные перегрузки до 125% от расчетной нагрузки); k т = 1 -температурный коэффициент (до 100º С); R E = 1 × 24707,8 × 1,1 × 1 = 27178,58 Н 3,3 573×386,22×20000 Таким образом, Сrp = 27178,58 √ 106 = 246 кН 95 Определение базовой долговечности. 106 Сrp 𝐿10h = 573w ( R )³ (2.150) E 106 262000 𝐿10h = 573×386,22 (24707,8)3,3=22314,1 > 20000 ч, что удовлетворяет требованиям Проверка подшипника по предельной быстроходности. Определение среднего диаметра: dср = dср = d+D 2 , (2.151) 100+180 2 = 140 мм Определение скоростного параметра: dср n = 140 × 3690 = 516600 мм × об/мин Условие работоспособности: dср n < dср nпред (2.152) dср nпред = 800000 мм × об/мин - для шарикоподшипников с текстильным сепаратором и изготовленным по классу точности 5. Условие смазки: интенсивная прокачка минерального масла с повышенной вязкостью и с водяным охлаждением. Расчёт подтверждает правильность выбранного подшипника. 2.3.9. Расчет тихоходного вала. 2.3.9.1. Определение размеров тихоходного вала. Первая ступень под полумуфту. Определим диаметр вала ступени под полумуфту: 3 T1 ×10³ dМ = √ [t]K ,где (2.152) T1 = 18724 -крутящий момент на валу; [t]K = 40 Н/мм² - допускаемое напряжение на кручение 3 18724×10³ dM = √ 40 = 77,6 мм Диаметр вала округляю до стандартного значения: dМ = 80 мм Определим длину вала под полумуфту: lM = 2dM = 2 × 80 = 160 мм. Вторая ступень под подшипник. Определим диаметр вала ступени под подшипник: 96 dП = dМ + 3,2r , (2.153) dП = 80 + 3,2 × 4 = 92,8 мм Диаметр вала округляю до стандартного значения: dП = 100 мм Длина второй ступени 340 мм – из конструктива редуктора. Третья ступень под ступицу зубчатого колеса. Определим диаметр вала ступени под ступицу зубчатого колеса. dК = dП + 2f, (2.154) dК = 100 + 2 × 4 = 108 мм Диаметр вала округляю до стандартного значения: dК = 110 мм Длина третьей ступени 380 мм – из конструктива редуктора. 2.3.9.2. Определение реакций в опорах подшипников. Т.к. колесо тихоходного вала находится в зацеплении с четырьмя шестернями расположенными симметрично относительно оси, то радиальные силы, возникающие в зацеплениях, будут друг друга компенсировать. Поэтому на тихоходный вал действует только крутящий момент и изгибающий момент от муфты. Радиальная нагрузка от муфты возникает в результате несоосности соединения валов. Приближенное значение этой силы рассчитывается по следующей формуле: FМ = 50√Т3 Н; (2.155) FМ = 50√18724 = 6841,78 Н Исходные данные: Ft = 46435,75 Н; Fr = 0 Н; D = 253 мм; l1 = 135 мм; l2 = 135 мм; l3 = 75 мм; 2.3.9.2.1. Определение реакций в вертикальной плоскости. Определение опорных реакций. ∑ МХА = 0; −Fr l1 + R by (l1 + l2 ) = 0 , отсюда (2.156) 97 𝑅by = 0, ∑ МХВ = 0; Fr l2 − R аy (l1 + l2 ) = 0 , отсюда (2.157) R аy = 0 , 2.3.9.2.2. Определение реакций в горизонтальной плоскости. Определение опорных реакций. ∑ М𝑌А = 0; FМ (l1 + l2 + l3 ) + R bx (l1 + l2 ) = 0 , отсюда 𝑅bx = 𝑅bх = (2.158) −FМ (l1 +l2 +l3 ) l1 +l2 , −6841,78×(135+135+75) 135+135 = −8742,3 Н ∑ М𝑌В = 0; FМ l3 − R аx (l1 + l2 ) = 0 , отсюда (2.159) F l R аx = l М+l3 , 1 R аx = 2 6841,78×75 135+135 = 1900,5 Н 2.3.9.2.3. Определение изгибающих моментов. МYА = R bх l1 , (2.160) М𝑌А = 8742,3 × 0,135 = 923,5 Н*м М𝑌В = R аx l3 , (2.161) М𝑌В = 1900,5 × 0,075 = 142,5 Н*м 2.3.9.2.4. Определение крутящих моментов. МK = МK = Ft d1 2 , (2.162) 46435,75×0,253 2 = 5874,12 Н*м 2.3.9.2.5. Определение суммарных радиальных реакций. 𝑅a = 𝑅aх = 1900,5 Н , 𝑅𝑏 = 𝑅bх = 8742,3 Н , 2.3.9.2.6. Изгибающий момент в наиболее нагруженном сечении: М𝑌А = 1180,2 Н*м 98 На рисунке 2.17 представлена эпюра моментов. Рис. 2.17 – Эпюры моментов тихоходного вала. 2.3.9.3. Расчёт на статическую прочность. 2.3.9.3.1. Определение нормальных напряжений. s= Mmax ×10³ W + Fmax A , где Mmax = КП × MВ , (2.163) (2.164) Mmax = 2,2 × 1180,2 = 2439,12 Н*м , где 99 MВ = 1180,2 Н*м - наибольший изгибающий момент, действующий на вал; КП = 2,2 - коэффициент перегрузки для большинства газотурбинных двигателей; Fmax = КП × FA = 0 , где (2.165) FA = 0 – осевая сила, действующая на вал; W= πD³ − момент сопротивления при изгибе, 32 (2.166) D = 80 мм – наименьший наружный диаметр. W= π×80³ 32 = 50240 мм³. Таким образом, s = 2439,12×10³ 50240 + 0 = 48,55 МПа. 2.3.9.3.2. Определение касательных напряжений. t= Mkmax ×10³ Wk , где (2.167) Mkmax = K л × Mk = 2,2 × 16595,69 = 31510,52 Н*м , где Mk − крутящий момент на валу; Wk = Wk = πD³ 16 - момент сопротивления при кручении, π80³ 16 = 100480 мм Таким образом, t = 31510,52×10³ 100480 = 206,6 МПа. 2.3.9.3.3. Определение запаса прочности. В качестве материала вала принимаем конструкционную легированную сталь 40Х. Сталь 40Х – конструкционная легированная сталь, широко применяется для изготовления осей, валов, валов-шестерен, шпинделей, реек и других улучшаемых деталей повышенной прочности. В таблице 2.17 представлен химический состав материала 40Х. Таблица 2.17 Химический состав в % материала 25ХГМ C Si Mn Ni S P Cr Cu 0,36 – 0,44 0,17 – 0,37 0,5 – 0,8 до 0,03 до 0,035 до 0,035 0,8 – 1,1 до 0,3 Твердость не менее 240 НВ 𝑠T = 640 МПа – предел текучести стали 100 t T = 380 МПа – предел текучести стали 2.3.8.3.4. Определение частных коэффициентов запаса прочности. STS = sT s , где sT – предел текучести стали (2.168) 640 STS = 48,55 = 13,18 STТ = 𝑡T t , где t T – предел текучести стали (2.169) 380 STТ = 313,59 = 1,22 2.3.9.3.5. Определение общего коэффициента запаса прочности. ST = ST = STS STT √STS ²+STT ² , 13,18×1,22 √13,18²+1,22² (2.170) = 1,21 Статическую прочность считают обеспеченной, если ST < [ST ] 1,5<1,2..2 – условие выполнено. 2.3.9.4. Подбор подшипников. Схема нагружения подшипника и силы действующие на него. Изобразим схему нагружения подшипника (рисунок 2.18) Рис. 2.18 – Схема нагружения подшипника тихоходного вала. Предварительно принимаю шариковый радиально- упорный однорядный тип 46320 ГОСТ 831-75. Значения параметров подшипника сведем в таблицу 2.18. 101 Таблица 2.18 Значения параметров. Параметр Значение d 100 мм D 215 мм В 47 мм r 4 мм N 3400 об/мин 213 кН С𝑟 177 кН С0 0 𝐹a 𝑅ra 𝑅r𝑏 1900,5 Н 8742,3 Н Определение расчетной динамической грузоподъёмности. m Сrp = R E √ 573wLh 106 ,где (2.171) R E - эквивалентная динамическая нагрузка; w= w= πn 30 – угловая скорость, π3000 30 (2.172) = 314 рад/с Lh = 20000- требуемая долговечность подшипников; m = 3 -показатель степени (для шариковых подшипников); Определение эквивалентной нагрузки: R E = (XVR r + YR a )k б k т = VR r k б k т , где (2.173) V = 1 - коэффициент вращения (при вращающемся внутреннем кольце); R r = 8742,3 Н - радиальная сила, действующая в наиболее нагруженном подшипнике; 102 k б = 1,1 - коэффициент безопасности (легкие толчки, кратковременные перегрузки до 125% от расчетной нагрузки); k т = 1 -температурный коэффициент (до 150º С); R E = 1 × 8742,3 × 1,1 × 1,1 = 11924,6 Н 3 573×314×20000 Таким образом, Сrp = 11924,6 √ 106 = 182732,6 Н Определение базовой долговечности. 106 Сrp 𝐿10h = 573w ( R )³ E 106 (2.174) 213000 𝐿10h = 573×314 (11924,6)3=29576 > 20000 ч, что удовлетворяет требованиям Проверка подшипника по предельной быстроходности. Определение среднего диаметра: dср = dср = d+D 2 , 100+215 2 (2.175) = 157,5 мм Определение скоростного параметра: dср n = 157,5 × 3000 = 472500 мм × об/мин Условие работоспособности: dср n < dср nпред (2.176) dср nпред = 800000 мм × об/мин - для шарикоподшипников с текстильным сепаратором и изготовленным по классу точности В. Условие смазки: интенсивная прокачка минерального масла с повышенной вязкостью и с водяным охлаждением. Расчёт подтверждает правильность выбранного подшипника. 2.3.10. Расчет муфты Для передачи крутящего момента и в качестве предохранительного элемента применяю фрикционную дисковую муфту. Работа фрикционных муфт основана на создании сил трения между элементами муфты. Силы трения можно удобно регулировать, изменяя силы сжатия трущихся поверхностей. Поэтому фрикционные муфты допускают плавное сцепление при любых скоростях с регулированием времени включения. 103 Т. к. муфта работает в условиях изолированных от масла, то применяю фрикционную многодисковую сухую муфту. Материал трущихся поверхностей: металлокерамика и закаленная сталь. 2.3.10.1. Проверочный расчет дисковой муфты трения. Исходные данные: МК = 18724 Н*м - передаваемый крутящий момент (равен моменту на выходном валу редуктора); n = 3000 об/мин - число оборотов ведущего вала муфты; i=10-число поверхностей трения; b - коэффициент запаса сцепления (1,3-1,5); R - наружный радиус поверхностей трения; r - внутренний радиус поверхностей трения. На рисунке 2.20 представлен разрез муфты. Рис. 2.19 – Разрез муфты Расчетная часть: Наружный диаметр муфты: D = (2. . .3,5)d = 3,5 × 120 = 520 мм (2.177) d-диаметр ведущего вала. R= D−B 2 = 520−20 2 = 250мм, где (2.178) B-конструктивный зазор в муфте. r = (d + b)/2 = (120 − 20)/2 = 180 мм, где (2.179) b-конструктивный зазор в муфте. Определение среднего диаметра: rср = R+r 2 (2.180) 104 rср = 250+180 2 = 215 мм Определение средней окружной скорости: u= u= πrср n (2.181) 2 π0,125×3000 2 = 39,25 м/сек Допускаемый крутящий момент: [МК ] = π(R2 −r2 )rср i[p]f b , где (2.182) [p] = 6 × 105 Н*м - наибольшее допустимое удельное давление для заданного материала; f = 0,4 - коэффициент трения. [МК ] = π(0,22 −0,052 )0,125×6×105 ×0,4×10 1,3 = 27173,07 Н*м Определение необходимого усилия сжатия: S= [МК ]b (2.183) rср if 27173,07×1,3 S = 0,125×10×0,4 = 70650 Н 2.3.11. Расчет резьбового соединения. Наиболее нагруженным элементом крепления редуктора на раме является болт(см. чертеж редуктора, разрез А-А). На болт действует поперечная нагрузка. Болт точеный, поставлен без зазора (плотно, с небольшим натягом). Болт работает на срез и смятие. На рисунке 2.20 представлен разрез болта. Рис. 2.20 – Разрез болта 105 2.3.10.1. Расчет болта на срез. pd21 [tcp ] < 𝑃 , где 4 (2.184) [t cp ] - допускаемое напряжение на срез [t cp ] = (0,2. .0,3)240 = 48 МПа ; d1 – внутренний диаметр резьбы Р – сила, действующая поперек болта P= 𝑁 𝑢 N = 2π²rn , где (2.185) N=7 МВт – передаваемая мощность; n=50 об/сек – число оборотов привода; r=98 мм – радиус окружности, по которой произведено болтовое соединение 7×106 P = 2π²0,098×50 = 72445,7 Н Определим нагрузку, приходящуюся на 1 болт: P1 = kP z , где (2.186) z=18 – число болтов k=1,2 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки; P1 = 1,2×72445,7 18 = 4829,7 Определение необходимого внутреннего диаметра резьбы 4×P d1 = √π[t cp ] (2.187) 4×4829,7 d1 = √ π48×106 = 11,3 мм 2.3.10.2. Расчет болтов на смятие. d1 h[Sсм ] < 𝑃 , где (2.188) [Sсм ] - допускаемое напряжение на смятие; [Sсм ] = 20 МПа , для Ст3, редко разбираемое соединение; h=0,02 м - меньшая толщина соединяемых деталей. Определим необходимый внутренний диаметр резьбы: P d1 = h[S см ] ; (2.189) 4829,9 d1 = 0,02×20×106 = 12мм 106 По полученному внутреннему диаметру резьбы выбираю стандартный болт по ГОСТ 7798-70. Болт М16 (внутренний диаметр резьбы 13,4 мм). 2.3.10.3. Определение момента на ключе, вызывающем разрушение. Мкл.разр = 0,16[t K ]d3 , где (2.190) d=16мм – наружный диаметр резьбы болта; [t K ] =75 МПа - допускаемое напряжение при срезе кручении, для Ст3. Мкл.разр = 0,16 × 75 × 106 × 0,0163 = 49,15 Н ∗ м Рекомендуемый момент затяжки: Мзат. = (0,5. .0,6) × Мкл.разр (2.191) Мзат. = 24,5. .29,5 Н ∗ м 107 2.4. Выводы В данном разделе произведен анализ возможных дефектов редуктора Р-45 стенда для испытания газотурбинной установки. Таким образом, имеют место следующие дефекты: А) Шелушение дорожек качения шарикоподшипника; Б) Поломка муфты пластинчатой; В) Выкрашивание четырех зубьев ведомой шестерни второй ступени; Г) Проскальзывание роликов роликоподшипника, потемнение дорожек качения шарикоподшипника. По результатам анализа предложены мероприятия по устранению и минимизации вероятности возникновения дефектов. С целью устранения дефекта выкрашивания зубьев ведомой шестерни за счет понижения нагрузки на зубчатые колеса, был предложен вариант перехода с трехпоточного (исходный) на четырехпоточный редуктор (модернизированный). Проведен детальный расчет, по результатам которого получен новый модернизированный редуктор, параметры которого не уступают характеристикам исходного варианта. Далее будет проведен детальный экономический анализ целесообразности перехода на новый модернизированный редуктор (раздел 4 дипломного проекта «Экономика и организация производства»). 108 3. ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА «ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ РЕДУКТОРА» Целью экономического расчета является доказать, что модернизация редуктора экономически обоснована и повлечет за собой увеличение прибыли при продаже установки. При проведении анализа данных работающих установок, выявили ряд недостатков, из которых основные: -ресурс газотурбинного двигателя и турбогенератора значительно выше ресурса редуктора (20000 и 16000 часов соответственно); -при перегрузках свыше 25% редуктор выходит из строя. Маркетинговые исследования, проведенные среди потенциально возможных покупателей и в сравнении с аналогичными стендами на базе газотурбинных двигателей других производителей, дали следующие результаты: -при устранении вышеуказанных недостатков следует ожидать увеличение объема продаж на 5-7%; -потенциальные покупатели готовы платить больше, при условии увеличения ресурса стенда и уменьшении количества неполадок, основная часть которых приходится на редуктор. Модернизация редуктора заключается в следующем: -перерасчет существующего редуктора на большие нагрузки и больший ресурс; -изготовление оборудования на существующем оборудовании без изменения технологии, но с увеличением количества потоков редуктора. 3.1. Определение размеров капитальных вложений в разработку и изготовление модернизированного редуктора стенда. Наиболее точно капитальные затраты можно определить составлением смет, однако данный способ требует определенного практического опыта и сравнительно больших трудозатрат. При модернизации машины капитальные вложения определяют по формуле: См=Сразр.+Сисп+Сиз, [здесь и далее - 5], где (3.1) Сразр - издержки связанные с разработкой и написанием проектно-научной документации, руб.; 109 Сисп - затраты на испытание нового редуктора, руб.; Сиз – затраты, связанные с переходом на изготовление нового редуктора, руб. Издержки, связанные с разработкой и написанием проектно-научной документации определяю по справочнику базовых цен. Данная разработка имеет группу новизны Б, группу сложности 2, исходя из этого определяю стоимость данной разработки. Стоимость разработки определяется по формуле: Сразр=Ц*Кс*Ку, где (3.2) Ц - цены на разработку проектно-научной документации приведены в Таблице 3.1. Таблица 3.1 Цены на разработку проектно-научной документации К Kм Наименов Количество Цена за шт. 120 66 7920 13464 1 420 420 546 4 305 1220 1952 Монтажный 1 145 145 261 Детали 23 21 483 627,9 2 125 250 275 10438 17125,9 ание документа 1 1,7 Расчет 1Чертеж общего вида 1,3 1 Сборочный чертеж 1,6 1 1,8 1 1,3 1Кинематическа 1,1 я схема Итого Общая цена Цена*Км Км-коэффициент трудоемкости изделия (зависит от группы новизны и группы сложности); Кс=1,4 -коэффициент стадийности разработки (рабочая документация); Ку=1,2 -коэффициент на особые условия исполнения (разработка с привязкой к действующим сооружениям и технологическим линиям). Цб=17125,9*1,4*1,2=28771,5 руб. 110 Затраты на испытание редуктора определяю по формуле: Сисп=Сн1+Сраб, где (3.3) Сн1 - стоимость нового испытуемого привода, испытывается на предельные нагрузки, после испытания продаже не подлежит; Стоимость нового редуктора без учета капитальных вложений в его модернизацию определяю исходя из его массы и ориентировочной цены 1 кг массы старого привода. Данный метод расчета допустим т.к. новый привод с конструктивной и технологической точки зрения полностью идентичен со старым, единственным его отличием является большие размеры и масса. Сн1=М*Суд. (3.4) где: М=2800 кг-масса нового привода; Суд.- цена одного кг старого привода. Суд.=Сст/М (3.5) Сст = 7260 т. руб. - стоимость старого привода; М = 2600 кг - масса старого привода. Суд.=7260/2600=2,8 т. руб. Сн1=2800*2,8=7840 т. руб. Сраб -стоимость всех работ связанных с испытаниями, включает заработную плату работников проводящих испытания. Срок испытаний 3 месяца. Стоимость работ рассчитывается по Таблице 3.2. Таблица 3.2 Стоимость работ Вид затрат Перевоз привода в испытательный бокс, включая з/п и стоимость эксплуатации техники Цена, руб. 1450 Монтажные работы (з/п работников) 1360 Пусконаладочные и неучтенные работы (з/п работников) 25000 Проведение испытаний (з/п оператора) 15000 Затраты на топливо для ГТУ (газ) 500000 Итого 542810 111 Затрат на электроэнергию и теплоснабжение нет, так как теплоэлектростанция в процессе испытаний сама вырабатывает эти виды энергии. Сисп=7840000+5428100=8.382810 руб. Сиз=50000 руб. Затраты связанные с переходом на изготовление нового оборудования, принимаю ориентировочно. Они включают в себя затраты на переписывание существующей технологии и приобретение дополнительных приспособлений. См=17125,9+8382810+50000=8449935,9 руб. Принимаю капитальные вложения на модернизацию, равные: 8450 т. руб. 3.2. Условия окупаемости капитальных вложений в модернизацию редуктора. Из экономических условий модернизации капитальные вложения должны окупиться при продаже 20 стендов, т.е. примерно за 2 года. Определяю себестоимость нового стенда: Кн=Сост.+Сн+(См/20), где: (3.6) Сост -остаточная стоимость старого используемого оборудования, руб. Себестоимость основных агрегатов стенда приведены в Таблице 3.3. Таблица 3.3 Себестоимость основных агрегатов теплоэлектростанции на базе ГТУ-4П Вид оборудования Цена, т. руб. Газотурбинный двигатель ГТУ-4П 19000 Турбогенератор ТК-6-2РУ3 6500 Старый редуктор Р-45 7260 Новый редуктор Р-45М 7840 Выхлопная система энергоагрегата 330 Система суфлирования двигателя и редуктора 370 Система маслообеспечения двигателя 430 Маслосистема турбогенератора 540 Маслосистема редуктора 750 Система газового топливо - питания ГТУ 80 Система утилизации тепла 3000 Прочие вспомогательные системы 2500 112 Сост=33500 т. руб. Кн=33500+7840+(8450/20)=41762,5 т. руб. Для сравнения приведу себестоимость тепло - электростанции со старым редуктором: Кст=40760 т. руб. Себестоимость модернизированного стенда выросла на 1002,5 т. руб., что составляет 2,4% от себестоимости модернизированной стенда. 3.3. Экономический эффект при продаже модернизированного стенда. Определяю годовой экономический эффект по истечении срока окупаемости Цену модернизированной теплоэлектростанции определяю по формуле: Ц=Кн*(1+Рс), где: (3.7) Рс - норматив рентабельности, принимаю равным 0,15. Цн=41762,5*(1+1.15)=48026,9 т. руб. Полученную стоимость округляю до 48050 т. руб. Аналогично определяю стоимость старой установки: Цст=40760*(1+0,15)=46874 т. руб. Стоимость при продаже 46900 т. руб. Определяю годовой доход от продажи старых и новых тепло - электростанций. Доход при продаже тепло - электростанций с новым редуктором, без учета налогов: Д =Нн*(Ц-Кн) (3.8) где: Нн - количество проданных модернизированных тепло - электростанций. Т.к. маркетинговые исследования показали, что при модернизации редуктора объем продаж увеличится на 5-7% и, исходя из того, что годовой объем продаж старых стендов 10 шт., получаю, что за год будет продано примерно 10,5 шт. Д =10,5*(48050-41762,5)=66018,75 т. руб. С учетом налогов: Дн=Д*(1-П). (3.9) где: П=24% -подоходный налог при не упрощенной системе налогообложения (т.к. крупное предприятие). Дн=66018,75*(1-0,24)=50174,25 т. руб. Доход приносимый при продаже стенда со старым редуктором (без налогов): Дст=Нст*(Цст-Кст). (3.10) где: Нст=10 шт. количество стендов, продаваемых за год со старым редуктором. 113 Дст=10*(46900-40760)=61400 т. руб. С учетом налогов: Дст=Д*(1-П)=61400*(1-0,24)=46664 т. руб. (3.11) Годовой экономический эффект при продаже стендов с модернизированным редуктором. Эг=Дн-Дст=50174,25-46664=3510,25 т. руб. (3.12) Годовой экономический эффект показывает, что при переходе на выпуск стендов с модернизированным редуктором, по истечении срока окупаемости, предприятие сможет получать дополнительный годовой доход порядка 3,5 млн. рублей. 3.4. Выводы В данном разделе были рассмотрены вопросы экономической эффективности перехода на модернизированный редуктор: определены размеры капитальных вложений в разработку и изготовление модернизированного редуктора, вычислен экономический эффект при продаже установки в рублях. В результате, получаем дополнительный годовой доход порядка 3,5 млн. рублей. Считаю экономически целесообразным переход стенда на новый модернизированный редуктор. 114 4. ОХРАНА ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ «ОЦЕНКА БЖД НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ И ШУМОГЛУШЕНИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭНЕРГОАГРЕГАТА МОЩНОСТЬЮ 4 МВТ» 4.1 Краткое описание закрытого бокса. Испытательный стенд предназначен для проведения: исследовательских, доводочных, чистовых, определительных, государственных, ресурсных, в том числе эквивалентных, циклических и эквивалентно–циклических, а также контрольных испытаний видов и категорий: предварительных, предъявительских, приемо-сдаточных и приемочных. Электростанция на базе газотурбинного двигателя располагается в трех 4.1.1. помещениях: А) Основное помещение- это бокс, в котором находится непосредственно ГТУ. ГТУ состоит из газотурбинного двигателя, турбогенератора и редуктора. Вход в помещение бокса из пункта управления осуществляется через звукоизолированную дверь, ввоз оборудования производится через ворота, окна в боксе отсутствуют. Габаритные размеры помещения 17х6х6,5 м (длина, ширина, высота). Б) Во втором помещении расположены вспомогательные системы: маслообеспечения двигателя и редуктора, топливная система. Помещение связано дверями с боксом и коридором, окна отсутствуют. Габаритные размеры: 8х3х3 м. В) Третье помещение - пункт управления, в котором во время работы находится оператор и обслуживающий персонал. Пункт управления и бокс связаны звуконепроницаемыми дверью и смотровым окном. Также пункт управления имеет выход в коридор и окно на западной стороне. В процессе эксплуатации электростанции производятся следующие виды работ: монтажные, пуско-наладочные и непосредственно эксплуатация электростанции. Анализ мероприятий по безопасности для этих работ будет приведен ниже. В ходе эксплуатации электростанции рабочее место- пульт управления и смотровое окно в пункте управления. Размер рабочей зоны ограничивается пространством возле пульта управления (1,5х1,5 м) и смотрового окна (1х1 м), расстояние от пульта управления до смотрового окна около 1,5 м. В процессе монтажа электростанции: рабочая зона- бокс ГТУ, основное оборудование -тележка для подвоза агрегатов ГТУ, 115 электроталь, слесарный инструмент, измерительный инструмент (для центрирования агрегатов привода). 4.1.2. Основные характеристики окружающей среды. Освещение: в рабочем помещении (пункт управления) существует два вида освещения: естественное и искусственное. Естественное освещение (боковое) проникает в помещение через окно (1,7х1,4 м). В помещении имеется два вида искусственного освещения: рабочее и аварийное. Искусственное рабочее освещение равномерно освещает всё помещение пункта управления. Бокс и вспомогательное помещение освещаются только с помощью искусственных источников света. Метеоусловия характеризуются температурой окружающего воздуха, относительной влажностью и подвижностью воздуха. Температура воздуха рабочей зоны должна быть в пределах 18 ...25 ºС и поддерживается в зимнее время года с помощью отопления (радиаторы с горячей водой). Относительная влажность воздуха не должна превышать 75%, источников для ее повышения в рабочей зоне нет. Скорость воздуха не должна превышать в зимнее время года 0,2...0,5 м/с, в летнее 0,2...1,0 м/с. Для поддержания данных показателей рекомендуется не открывать в помещении одновременно окно и дверь. Кроме этих параметров на жизнедеятельность человека влияет атмосферное давление, точнее сказать не сама величина давления, а ее быстрое изменение. Нормальное атмосферное давление- 760 мм рт. ст. 4.2 Требования охраны труда на рабочем месте испытателя двигателя. Инструкцией по охране труда [2] устанавливается ряд требований, предъявляемых к работникам при проведении испытаний двигателей в закрытых боксах с изолированными кабинами наблюдения. Перечислим основные пункты этих требований. 4.2.1. Общие требования охраны труда. К выполнению работ, связанных с испытанием двигателей, допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, прошедшие предварительный или периодический медосмотр, обучение и инструктаж по безопасности труда. Весь персонал, принимающий участие в испытаниях, должен быть обеспечен спецодеждой, спецобувью и средствами индивидуальной защиты согласно действующим нормам. 116 Хранение спецодежды должно производиться отдельно от личной одежды. Запрещается вынос спецодежды и спецобуви за пределы завода. Запрещается хранение и прием пищи и воды в производственных помещениях цеха. При попадании нефтепродуктов на открытые участки тела (на руки или лицо) необходимо смыть их теплой водой с мылом. При попадании масла на слизистую оболочку глаз, промыть глаза обильным количеством теплой воды и обратиться в здравпункт завода. 4.2.2. Требования охраны труда перед началом работы. Перед установкой двигателя на стенд необходимо проверить правильность оформления сопроводительной документации, измерения расхода топлива, масла, исправность систем замера оборудования, давлений, систем температур. исправность электроавтоматики. а также наличие и комплектность необходимого инструмента и приспособлений. При монтаже двигателя на стенд , а также при демонтаже его использовать только исправный инструмент, предусмотренный технологией Перевозку двигателя по цеху производить вручную, соблюдая меры предосторожности на поворотах, с минимальной скоростью движения. Постоянно следить за тем, чтобы сопровождающие не попали под движущиеся части тележки В процессе подъема или опускания двигателя ЗАПРЕЩАЕТСЯ производить перемещение его в горизонтальной плоскости. При необходимости горизонтального перемещения двигателя в горизонтальной плоскости необходимо производить удерживание его от раскачивания и несанкционированных движений расчалками, при этом ЗАПРЕЩАЕТСЯ нахождение людей под двигателем. Монтаж двигателя на станок и подсоединение к нему стендового оборудования необходимо производить строго по технологии. После завершения монтажа двигателя на стенд необходимо проверить правильность выполнения подсоединений в соответствии с технологией, полноту возврата применяемого инструмента обратно в инструментальный ящик, полноту заправки топливной и масляной систем необходимым количеством топлива и масла согласно программе предстоящих испытаний, убедиться в отсутствии негерметичностей (подтеков) в местах подсоединений. Необходимо также убедиться в исправности рычагов и тяг, правильности исходных положений рубильников и 117 тумблеров на электрощитах и пусковой аппаратуре (расположены в соответствии с требованиями технологии). Перед началом испытания бригадир обязан проверить: - качество произведенного монтажа двигателя; - правильность расстановки членов бригады; - наличие и исправность средств пожаротушения; - чистоту рабочей кабины; - и принять другие меры, обеспечивающие безопасность испытания двигателя. Перед запуском двигателя необходимо: -открыть ворота всасывающей шахты; -снять чехлы с двигателя и выхлопных труб; -открыть шторные ворота стенда; -закрыть двери, ведущие в рабочую кабину; -проверить, что окно наблюдения закрыто бронещитом; -убедиться в отсутствии людей в рабочей кабине. 4.2.3. Требования охраны труда во время работы. Во время испытания обслуживающему персоналу ЗАПРЕЩАЕТСЯ отлучаться со своих постов без разрешения бригадира или начальника смены. В период испытания двигателя ЗАПРЕЩАЕТСЯ входить в бокс. 4.2.4. Требования безопасности при аварийных ситуациях. В случае аварийного исхода испытания или непредвиденной опасности, которая может привести к аварийному исходу, необходимо: -подать звуковой сигнал опасности; -прекратить испытание; -закрыть топливные краны стенда; -закрыть ворота всасывающей шахты; -стендовой бригаде выполнять указания бригадира или начальника смены. В случае возникновения пожара необходимо: -немедленно вызвать пожарную команду (по сигнализации или по телефону 01); -привести в действие все средства пожаротушения. 4.2.5. Требования безопасности по окончании работ. 118 По окончании испытания демонтаж двигателя производить только после охлаждения его горячих частей до температуры ниже плюс 450С. Демонтаж двигателя производить в соответствии с требованиями технологии, используя инструмент и оснастку, указанные в технологии. После окончания испытания выключить электропитание на пульте управления электроспецоборудованием стенда. По окончании работ: -проверить все помещения: в них не должно остаться емкостей, противней с маслом и другими горюче смазочными материалами, ящиков с использованной ветошью; -сообщить очередной смене об особенностях работы стенда, замечания по прошедшей смене; -передать в наличии комплект штатного противопожарного инвентаря. аварийного оборудования. убедившись в их исправности; -привести в порядок кабину управления стендом; -передать смену в установленном порядке, т.е. с записью в журнале передачи смен. 4.2.6. Противопожарные мероприятия. На территории испытательной станции не допускается: -курение вне отведенных мест; -производство работ с открытым огнем; -хранение ветоши в емкостях без крышек. Запрещается загромождать проходы к средствам пожаротушения. Для ликвидации загорания или пожара комплектуется противопожарный боевой расчет из персонала испытательной станции, распределяются обязанности среди его членов. При проведении сварочных работ вблизи двигателя необходимо предварительно накрыть двигатель чехлом из негорючего материала для исключения попадания на него искр и сварочных брызг. Огнегасительные средства и сигнальные устройства необходимо содержать в исправном состоянии, располагать их на видном и доступном месте. 4.3 Опасные и вредные факторы при испытаниях, воздействие на человека. В процессе проведения испытаний работник подвергается воздействию ряда опасных и вредных факторов, оказывающих существенное влияние на его здоровье. 119 Важным считается выявить эти факторы, измерить, сравнить с допустимыми пределами и обеспечить мероприятия по защите работника от опасного и вредного воздействия. Работа на проектируемой электростанции с отступлением от норм охраны труда приводит к воздействию на работающих опасных и вредных производственных факторов. Воздействие опасных факторов может привести к травме, вредных - к профессиональным заболеваниям. При работе на производстве, как правило, имеет место совместное воздействие опасных и вредных факторов. Обеспечение безопасности труда есть не что иное, как исключение возможности воздействия опасных и вредных факторов. Непосредственную опасность травмирования при работе на электростанции представляют опасные факторы: подвижные не огражденные элементы (элементы привода установки и др.); высокие температуры рабочих сред, используемые грузоподъемные устройства; повышенное напряжение электрического тока; Перечислим опасные и вредные факторы, возникающие на стенде в процессе испытания полноразмерного двигателя, опишем кратко воздействие их на человека. Вредные факторы: А) Шум (ПДУ 75 дБ). Последствия: функциональные нарушения со стороны ряда систем и органов человека, а именно: ЦНС, сердечнососудистой системы (изменение кровяного давления, болевые ощущения в области сердца, и т.д.), органов слуха (снижение остроты слуха, возникновение тугоухости и глухоты, и т.д.), органов пищеварения (снижение аппетита, иногда изжога и тошнота, и пр.), вестибулярного аппарата (периодические головокружения, ощущения неустойчивости, и т.д.), органов зрения (снижение устойчивости ясного видения), мышечной системы (изменение силы мышц, снижение мышечной работы и пр.). Б) Смесь углеводородов (класс опасности 4, ПДК 300 мг/ м3 ). Последствия: заболевания (производственно обусловленные и профессиональные); отравления, в том числе острые, т.е. в течение одной смены; повышение травматизма; снижение производительности труда. В) Масло (класс опасности 3, ПДК 5 мг/ м3 ). Последствия: заболевания (производственно обусловленные и профессиональные); отравления, в том числе острые, т.е. в течение одной смены; повышение травматизма; снижение производительности труда. 120 Г) Отсутствие естественного освещения на рабочем месте, недостаточное искусственное освещение. Последствия: снижению производительности труда, причем не только ручного, но и умственного. Д) Неблагоприятный микроклимат (температура, влажность). Последствия: потоотделение ведет к потере жидкости, что приводит к нарушениям работы желудочной секреции, к мышечным спазмам и судорогам; изменяется состав крови (повышается вязкость, содержание гемоглобина и эритроцитов), учащается пульс, изменяется артериальное давление, ослабляется внимание, замедляется реакция, ухудшается координация движений, что может быть причиной снижения производительности труда и роста травматизма. Опасные факторы: А) Фрагменты объекта испытания, в случае разрушения. Последствия: травма. Б) Подвижные части производственного оборудования. Последствия: травма. В) Повышенная температура поверхностей оборудования. Последствия: ожог. Г) Опасные значения электрического тока в сети. Последствия: поражение работника электротоком. Сведем значения допустимых норм и измеренные показатели вредных факторов на испытательном стенде в Таблицу 4.1. Таблица 4.1. Допустимые и фактические показателей вредных факторов Фактор Допустимое значение Фактическое значение Шум 75 дБ 60 дБ Смесь углеродов 300 мг/ м3 150 мг/ м3 Масло 5 мг/ м3 2,4 мг/ м3 Освещение 300 лк 330 лк Микроклимат (температура) 18-27 0 C 23 0 C 121 4.4 Мероприятия по защите от опасных и вредных факторов. А) Мероприятия по защите от шума. Испытания проводятся в специальных защитных боксах, оборудованных дверями со звукозащитным покрытием и звукозащитным окном для наблюдения (толстое двухслойное, с воздушной прослойкой, стекло из плексигласа). Испытания проводятся при закрытых дверях. Стены бокса облицованы звукоизолирующими панелями – алюминиевыми перфорированными щитами, под которыми находится слой стекловаты. Шахты всасывания и выхлопа оборудованы специальными шумоглушительными устройствами, снижающими шум до уровня допускаемого. Замеры шума по всем подразделениям испытательной станции производятся не реже одного раза в год, и в случае замены одного типа двигателя другим. При уровне шума выше 75 дБ, работник обязан применять средства индивидуальной защиты (наушники). Б) Мероприятия по защите от смеси углеводородов и паров масла. Бокс снабжен системой вытяжной вентиляции, а кабина наблюдения системой приточной вентиляции. Требования, предъявляемые к системам вентиляции: - Количество приточного воздуха должно соответствовать количеству удаляемого; разница между ними должна быть минимальной. - Приточные и вытяжные системы должны быть правильно размещены. Свежий воздух необходимо подавать в те части помещения, где количество вредных выделений минимально, а удалять, где выделения максимальны. - Система вентиляции не должна вызывать переохлаждения или перегрева персонала. - Система вентиляции не должна создавать шум на рабочих местах, превышающий предельно допустимые нормы. - Система вентиляции должна быть электро-, пожаро-, и взрывобезопасна, проста по устройству, эффективна и надежна в эксплуатации. В боксе ГТУ установлена приточно-вытяжная вентиляция. В этой системе воздух подается приточной вентиляцией, а удаляется вытяжной вентиляцией, работающими одновременно. Место расположения приточных и вытяжных воздуховодов, отверстий и насадок, количество подаваемого и вытягиваемого воздуха выбрано с учетом требований, предъявляемых к системам вентиляции. 122 Место для забора свежего воздуха находится с наветренной стороны по отношению к выбросным отверстиям, вдали от мест загрязнений. Воздух, подаваемый приточной вентиляцией в зимнее время года подогревается, для обеспечения необходимой температуры в помещении. В) Мероприятия по защите от фрагментов объекта испытания, от подвижных частей оборудования. Пульт управления вынесен из зоны разлета обломков объекта испытаний (т.е. из плоскости вращения испытываемого диска), кабина управления защищена толстым слоем бронезащиты. Г) Для защиты от воздействия электрического тока. Перед каждым блоком электроаппаратуры лежит резиновый коврик. Подвод питания только через блокировочные устройства. Работа допускается только с исправным блокировочным устройством. Перед началом работы необходимо проверить без нагрузки исправность электрооборудования. Все корпуса токовыводящих цепей, которые могут оказаться под напряжением, заземлены. Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. На рис. 4.1 представлена принципиальная схема защитного заземления. Рис. 4.1 – Принципиальная схема защитного заземления 123 Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциала за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземленного оборудования. Заземляющее устройство-совокупность заземлителей - металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Различают два типа заземляющих устройств: выносное (или сосредоточенное) и контурное (или распределенное). На данной установке применено контурное заземляющее устройство. Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его одиночные заземлители равномерно размещены по контуру цеха, в котором находится газотурбинная установка. Безопасность при контурном заземлителе обеспечивается выравниванием потенциала на защищаемой территории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей. В результате этого можно уменьшить коэффициенты прикосновения и шага до значений, при которых напряжения прикосновения и шага не будут превышать заранее заданных допустимых значений. Внутри помещения выравнивание потенциала происходит естественным путем через металлические конструкции, кабели и подобные им проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления. Заземляющее устройство является искусственным, т. е. предназначено исключительно для целей заземления. Оно состоит из вертикальных и горизонтальных электродов. В качестве вертикальных электродов применены стальные прутки диаметром 10 мм и длиной 10 м. Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода используется сталь круглого сечения диаметром 8 мм. В качестве заземляющих проводников, предназначенных для соединения заземляемых частей с заземлителями, применена полосовая сталь. Прокладка заземляющих проводников выполнена открыто по конструкциям зданий, в том числе по стенам на специальных опорах. 124 Присоединение заземляемого оборудования к магистрали заземления осуществляется с помощью отдельных проводников. При этом последовательное подключение заземляемого оборудования не допускается. Согласно требованиям правил устройства электроустановок, сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать 4 Ом -напряжение до 1000 В. На данной газотурбинной установке к заземляющему устройству подключено следующее оборудование: -газотурбинный двигатель; -электрогенератор; Д) Для обеспечения требуемого уровня освещенности помещений. Для обеспечения требуемого уровня освещенности на рабочем месте в испытательном боксе используются 12 светильников взрывогазобезопасных с лампой ДРЛ. В кабине наблюдения используются 8 светильников с люминесцентными лампами пылезащитного исполнения. 4.5 Расчет коэффициентов безопасности. Оценку безопасности источника опасности будем вести по методике [3]. Для каждого вредного фактора вычислим коэффициент безопасности: д д 1 д bi i д i i д i i д i 3 i i i , [3,30] (4.1) где i - мощность источника опасности (количество энергии, которую может выделить источник опасности при воздействии на человека и окружающую среду); i - приведенное расстояние опасного воздействия (расстояние или объем, на которое распространяется воздействие источника опасности); i - время опасного воздействия (продолжительность воздействия источника опасности на человека и окружающую среду). Показатель безопасности рабочего места: B РМ 1 N N b , [3,48]. i 1 i (4.2) Произведем расчет коэффициентов безопасности для вредных факторов: - шум: д д 1 д b1 1 д 1 1 д 1 1 д 1 3 1 1 1 (4.3) 125 1 75 65 5 5 8 8 b1 0,0444 3 75 5 8 - смесь углеводородов: 1 2д 2 2 2д 2д 2 b2 3 2д 2д 2д (4.4) 1 300 150 5 5 8 8 b2 0,1666 3 300 5 8 - масло: д д 1 д b3 3 д 3 3 д 3 3 д 3 3 3 3 3 (4.5) 1 5 2,4 5 5 8 8 b3 0,1733 3 5 5 8 - освещение: д д 1 д b4 4 д 4 4 д 4 4 д 4 3 4 4 4 (4.6) (4.7) 1 330 300 8 8 b4 0,0303 3 330 8 - температура: 1 5д 5 5 5д 5д 5 b5 3 5д 5д 5д 1 27 23 8 8 b5 0,0494 3 27 8 Показатель безопасности рабочего места: 1 B РМ (b1 b2 b3 b4 b5 ) 5 (4.8) 1 B РМ (0,0444 0,1666 0,1733 0,0303 0,0494) 0,0928 5 Коэффициенты больше нуля, делаем вывод, что работы безопасные. 4.6 Обеспечение шумоглушения испытательного стенда. В настоящее время большое распространение получили газотурбинные энергетические установки ГТУ. По своей природе шум в ГТУ делится на шумы аэродинамического (газодинамического) и механического происхождения, причем большее значение имеет аэродинамический шум, излучаемый всасывающим трактом ГТУ. 126 Основным источником этого шума является компрессор, при работе которого уровень суммарного шума достигает 125-145 ДБ. В спектре шума всасывания, как показано на диаграмме, преобладают высокие дискретные частоты. На рис. 4.2 представлены спектры шума газотурбинной установки Рис. 4.2 - Спектры шума газотурбинной установки. Основным источником шума стационарных газотурбинных установок ГТУ, используемых для привода электрогенераторов на электростанциях является канал всасывания ГТУ. Шум всасывания создаётся акустическим излучением осевого компрессора. Вторым по мощности источником шума ГТУ является свободная струя. Шум струи создается в результате турбулентного перемещения частиц воздуха или газа, имеющих большую скорость истечения, с частицами окружающего воздуха, скорость которых значительно меньше. Эти шумы являются преобладающими при работе реактивных двигателей, при выбросе сжатого воздуха или пара в атмосферу. Звуковая мощность струи зависит главным образом от скорости истечения, а также от диаметра отверстия (сопла) и плотности воздуха или газа. Этот шум через газовоздушные каналы или шахты распространяется в атмосферу. Жилые районы или отдельные здания, а также объекты с нормируемым уровнем шума, расположенные на заводской территории, должны быть защищены от этого шума. Учитывая сложность проектирования и высокую стоимость шумоглушащих устройств, в самом начале проектирования бокса ГТУ, предусмотрены меры, облегчающие снижение уровня шума наиболее мощных источников. Для этого установка удалена на достаточное расстояние от зданий, защищаемых от шума. Выходные отверстия 127 установки ориентированы в сторону, противоположную зданиям, в которых нормативные требования к шуму наиболее жёсткие. Звук распространяется по газовоздушной среде эжекторной трубы, через которую осуществляется выхлоп газовоздушной смеси в атмосферу. В большинстве случаев меры по ослаблению аэродинамического шума в источнике оказываются недостаточными, поэтому дополнительное, а часто и основное снижение шума достигается путем звукоизоляции источника и установки глушителей. Снижение шума таких установок осуществляется благодаря применению специальных шумоглушащих устройств, располагаемых по пути распространения шума от источника в атмосферу. В большинстве случаев меры по ослаблению аэродинамического шума в источнике оказываются недостаточными, поэтому дополнительное, а часто и основное снижение шума достигается путем звукоизоляции источника и установки глушителей. Снижение шума таких установок осуществляется благодаря применению специальных шумоглушащих устройств, располагаемых по пути распространения шума от источника в атмосферу. Схема испытательного бокса показана на рис. 4. 3. Где 1-жалюзи, предотвращающие попадание осадков в помещение бокса, 2-глушитель выхлопа, 3-шахта подсоса, 4- эжекторная труба, 5-двигатель, 6-шахта всасывания. Шахты 3 и 6, также оснащены глушителями. Рис. 4.3 Схема шумоглушения испытательного стенда. Для снижения шума в шахте всасывания применён диссипативный глушитель, то есть глушитель со звукопоглощающим материалом. Пластинчатый (щитовой) глушитель представляет собой набор параллельно и равномерно расположенных в канале звукопоглощающих пластин (щитов) заполненных 128 звукопоглощающим материалом- базальтовое супертонкое волокно в оболочке из стеклоткани и перфорированного листа. Такая конструкция обеспечивает достаточно большое снижение шума в широком диапазоне частот и обладает минимальным аэродинамическим сопротивлением. В шахте всасывания щиты смонтированы в алюминиевом каркасе. В зазор между щитами вставлены резиновые прокладки по длине глушителя. В выхлопном глушителе щиты смонтированы в стальном каркасе. Между щитами воздушный зазор. Схема расположения пластинчатых глушителей на всасывающем тракте показана на рис. 4.4. Параметрами пластинчатого глушителя, от которых зависит его акустическая эффективность являются: толщина-Н, мм; шаг щитов (величина просвета между щитами)h, мм; относительное свободное сечение F = ℎ ℎ+𝐻 × 100% Рабочая длина щитов 1м. Рис. 4.4 Схема пластинчатого глушителя Материал - базальтовое супертонкое волокно =20 кг/м в оболочке из стеклоткани марки Э-0,1 и перфорированного листа. 129 Толщина щита Н-200 мм; Шаг щитов h-200 мм; Относительное свободное сечение F-50%; Рабочая длина щита l-4 м; Характеристика эффективности при скорости потока до 15 м/с. В процессе анализа влияния шумоглушения на показатели шума, были проведены замеры показателей шумности закрытого бокса при различных частотах октавной полосы. Показатели рассчитанного уровня шума при заданной частоте октавной полосы без использования шумоглушения показаны в Таблице 4.2. Таблица 4.2. Показатели уровня шума без использования шумоглушения Среднегеометрические частоты октавной 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 83 74 68 63 60 57 55 54 полосы, Гц Уровень шума, Дб Показатели допустимого уровня шума при заданной частоте октавной полосы показаны в Таблице 4.3. Таблица 4.3. Допустимые показатели уровня шума Среднегеометрические частоты октавной 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 60 54 43 50 56 53 49 32 полосы, Гц Уровень шума, Дб Показатели рассчитанного уровня шума при заданной частоте октавной полосы с использованием шумоглушения показаны в Таблице 4.4. Таблица 4.4. Показатели уровня шума с использованием шумоглушения 130 Среднегеометрические частоты октавной 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 10 26 32 38 45 45 36 22 полосы, Гц Уровень шума, Дб Вывод: видим, что, за счет использования шумоглушения, удалось в значительной степени снизить уровни шума в боксе, тем самым обеспечив допустимые его уровни согласно необходимым требованиям. 131 4.7 Выводы. В данном разделе были рассмотрены вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности рабочего места испытателя перспективного двигателя, сформулированы основные пункты инструкции по охране труда, проанализированы опасные и вредные факторы, мероприятия по защите от этих факторов, рассчитаны показатели безопасности рабочего места испытателя. Анализ коэффициентов безопасности по пяти вредным факторам показал, что работы являются безопасными ( BРМ 0,0928 - больше нуля). В заключении были проанализированы мероприятия по обеспечению шумоглушения испытательного стенда, приведены результаты расчета показателей шума при наличии и отсутствии мероприятий. В результате, за счет использования шумоглушения, удалось в значительной степени снизить уровни шума в боксе, тем самым обеспечив допустимые его уровни согласно требованиям ИКАО. 132 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе дипломного проектирования были выполнены: 1. Анализ современного состояния проблемы проектирования стендов для испытаний промышленных газотурбинных установок, анализ существующих конструкций испытательных стендов, конструктивных схем решений, методик проведения испытаний. По результатам анализа была выбрана конструкция собственного стенда для испытаний газотурбинных установок на базе двигателя Д-30ЭУ-2. Спроектированный стенд – традиционной конструкции представляет собой комплекс, состоящий из электрогенератора и редуктора Р-45, поставленных на индивидуальные рамы, монтажных частей трансмиссий «двигатель- редуктор» и «редуктор-генератор», входного и выхлопного устройств, трубопроводов, электрооборудования, узлов и деталей крепления ГТУ. 2. Произведен анализ дефектов стенда и возможных путей их устранения. Определено, что наиболее проблемным элементом стенда является редуктор передачи крутящего момента. В процессе эксплуатации редуктора имеют место следующие дефекты: Шелушение дорожек качения шарикоподшипника; Поломка муфты пластинчатой; Выкрашивание четырех зубьев ведомой шестерни второй ступени; Проскальзывание роликов роликоподшипника, потемнение дорожек качения. шарикоподшипника. По итогам анализа выявлены причины возникновения дефектов, предложены мероприятия по их устранению при дальнейшей эксплуатации. 3. С целью устранения дефекта выкрашивание четырех зубьев ведомой шестерни второй ступени предложен вариант нового редуктора с увеличенным числом потоков. Проведен детальный расчет, по результатам которого получен новый модернизированный редуктор, параметры которого не уступают характеристикам исходного варианта. Расчет был выполнен при следующих необходимых условиях: А) Габаритные и монтажные размеры редуктора остаются неизменными для обеспечения установки модернизированного редуктора на существующую раму; Б) Входные и выходные скоростные и силовые параметры должны быть неизменными при сохранении передаточного отношения редуктора. 133 Таким образом, при неизменных параметрах редуктора, удалось получить модернизированный вариант, обладающий повышенным ресурсом и максимальной устойчивостью к предельным нагрузкам. 4. Рассмотрены вопросы экономической эффективности перехода на модернизированный редуктор: определены размеры капитальных вложений в разработку и изготовление модернизированного редуктора, вычислен экономический эффект при продаже установки в рублях. В результате, определено, что дополнительный годовой доход составит порядка 3,5 млн. рублей, переход стенда на новый модернизированный редуктор целесообразен. 5. Анализ мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности рабочего места испытателя перспективного двигателя, проанализированы мероприятия по обеспечению шумоглушения испытательного стенда, приведены результаты расчета показателей шума при наличии и отсутствии мероприятий. Проектируемый стенд удовлетворяет по всем экономическим и технологическим показателям современному уровню прогресса, позволяет обеспечить требуемые испытания при наименьших затратах. Считаю модернизацию обоснованной. 134 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Марчуков Е.Ю. Испытания и обеспечение надежности авиационных двигателей и энергетических установок, Москва: издательство МАИ, 2004г. 336 с. 2. ИОТ-8-2008. Инструкция по охране труда при испытании двигателей в закрытых боксах с изолированными кабинами наблюдения. Пермь, 2008.- 6 с. 3. Трефилов В.А. Теоретические основы безопасности человека: Курс лекций.- Пермь: Пермское книжное издательство, 2006.- 100 с. 4. Глухарев Е.Г Зубчатые соединения, Санкт- Петербург: издательство «Машиностроение», 1986. -271 с. 5. Технико-экономическое обоснование исследовательских и инженерных решений в дипломных проектах и работах. Учеб. пособие для ВУЗов/ Минько Э.В. и др. Свердловск: Изд-во Урал. Ун-та, 1990. 6. Паспорт испытательного стенда для ГТУ-2,5П. 7. Испытания воздушно – реактивных двигателей: Учебник для вузов по специальности “Авиационные двигатели и энергетические установки” / Под общей ред. А. Я. Черкез – М.: Машиностроение, 1992. – 304 с.; ил. 8. ГОСТ 20440-75 Установки газотурбинные. Методы испытаний. 9. Технический акт № И-452/2009 135
