俄羅斯氫冷500MW汽輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算-v1匯總

1、哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)部機(jī)械分析機(jī)械分析-1203汽發(fā)-381俄羅斯氫冷500MM輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算-I審定：校核：編制：第1頁(yè)/共7頁(yè) 日期：2018-12-24日起止年限：二。七年至二。七年俄羅斯氫冷500MM輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算-I俄羅斯氫冷500MW（輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算-I第2頁(yè)/共7頁(yè)俄羅斯氫冷500MW氣輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算 -I1基本數(shù)據(jù)集電環(huán)材料：12CrNi3集電環(huán)材料彈性模量：2.06e5MPa集電環(huán)材料的泊松比：0.29集電環(huán)材料的密度：7.85e-9t/mm3集電環(huán)材料的屈服極限：680MPa銅彈性模量：1.1e5MPa銅泊松比：0.34銅密度：8

2、.9e-9t/mm3銅屈服極限：400MPa轉(zhuǎn)軸的材料：26Cr2Ni4MoV轉(zhuǎn)軸材料的屈服極限：660MPa絕緣部分材料：HEC3248絕緣部分材料彈性模量：1.2e4MPa絕緣部分材料的泊松比：0.3絕緣部分材料的密度：1.8e-9t/mm3額定轉(zhuǎn)速3000rpm分離轉(zhuǎn)速4000rpm超速轉(zhuǎn)速3600rpm2有限元計(jì)算模型利用ansys 10.0軟件進(jìn)行建模，集電環(huán)的有限元模型如下所示HEC24.12.2018AIU銅集電環(huán)婀R 13 200710s39s40ma 1俄羅斯氫冷500M怵輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算-I第3頁(yè)/共7頁(yè)圖2-1集電環(huán)裝配有限元計(jì)算模型3邊界條件施加分離轉(zhuǎn)速4000r

3、pm,集電環(huán)端面處施加軸向約束，加載圖如下所示。ELEt®fT3KRT HUHAN陽(yáng)R 19 2007Ui24:54圖3-1集電環(huán)裝配邊界條件及加載圖俄羅斯氫冷500M怵輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算-I第4頁(yè)/共7頁(yè)4計(jì)算結(jié)果4.1 集電環(huán)裝配在分離轉(zhuǎn)速下和溫升100度各部件變形如下表溫升100度內(nèi)圈徑向變形mm外圈徑向變形mm內(nèi)外圈變形差mm內(nèi)外圈變形差mm內(nèi)外圈變形差mm集電環(huán)0.283285-0.141981-銅0.3513510.4252660.240577-權(quán)0.1093230.110774-0.082411軸-0.191734-根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，單邊緊量取值和單邊緊量范圍如下表所示

4、集電環(huán)與銅絕緣與銅軸與絕緣單邊緊量mm0.10.250.04單邊緊量范圍0.05-0.60.25-0.60-0.054.2 集電環(huán)裝配各工況計(jì)算結(jié)果（溫升 100度）見(jiàn)下表溫升100度最大綜合應(yīng)力MPa靜止工況額定工況ag超速工況集電環(huán)275.735內(nèi)徑291.655內(nèi)徑299.101內(nèi)徑銅191.833內(nèi)徑188.846內(nèi)徑188.145內(nèi)徑9.249內(nèi)徑10.171內(nèi)徑10.576內(nèi)徑軸234.551內(nèi)徑236.757內(nèi)徑237.877內(nèi)徑4.3 集電環(huán)裝配在分離轉(zhuǎn)速下和溫升 40度各部件變形如下表溫升40度內(nèi)圈徑向變形 mm外圈徑向變形 mm內(nèi)外圈變形差 mm內(nèi)外圈變形差 mm內(nèi)外圈變形

5、差 mm集電環(huán)0.136418-0.056693-銅0.1663310.1931110.091456-權(quán)0.0748160.074875-0.004409軸-0.079225-根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，單邊緊量取值和單邊緊量范圍如下表所示集電環(huán)與銅絕緣與銅軸與絕緣單邊緊量mm0.10.150.04單邊緊量范圍0.05-0.60.1-0.60-0.054.4 集電環(huán)裝配各工況計(jì)算結(jié)果（溫升 40度）見(jiàn)下表溫升40度最大綜合應(yīng)力MPa靜止工況額定工況ag超速工況集電環(huán)127.197內(nèi)徑147.057內(nèi)徑156.354內(nèi)徑銅81.17內(nèi)徑75.645內(nèi)徑74.679內(nèi)徑3.163內(nèi)徑4.085內(nèi)徑4.491內(nèi)徑

6、軸93.171內(nèi)徑95.315內(nèi)徑96.626內(nèi)徑俄羅斯氫冷500M怵輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算-I第5頁(yè)/共7頁(yè)俄羅斯氫冷500M怵輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算-I第5頁(yè)/共7頁(yè)4.5 集電環(huán)裝配在分離轉(zhuǎn)速下和溫升0度各部件變形如下表溫升0度內(nèi)圈徑向變形 mm外圈徑向變形 mm內(nèi)外圈變形差 mm內(nèi)外圈變形差 mm內(nèi)外圈變形差 mm集電環(huán)0.038507-0.000166-銅0.0429840.038341-0.007958-權(quán)0.0518110.050942-0.047592軸-0.004219-根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，單邊緊量取值和單邊緊量范圍如下表所示集電環(huán)與銅絕緣與銅軸與絕緣單邊緊量mm0.20.150.

7、05單邊緊量范圍0.05-0.60.04-0.60.048-0.054.6 集電環(huán)裝配各工況計(jì)算結(jié)果（溫升 0度）見(jiàn)下表溫升0度最大綜合應(yīng)力MPa靜止工況額定工況ag超速工況集電環(huán)91.064內(nèi)徑116.895內(nèi)徑128.266內(nèi)徑銅57.199內(nèi)徑37.91內(nèi)徑29.428內(nèi)徑3.483內(nèi)徑2.658內(nèi)徑2.319內(nèi)徑軸10.769內(nèi)徑1.821外徑4.792內(nèi)徑5結(jié)論5.1 集電環(huán)各部件緊量如下表。集電環(huán)與銅絕緣與銅軸與絕緣單邊緊量mm0.20.150.04單邊緊量范圍0.05-0.60.04-0.60-0.055.2 靜止工況下集電環(huán)最大綜合應(yīng)力為 90.772MPa安全系數(shù)為7.546

8、,滿足強(qiáng)度要求第6頁(yè)/共7頁(yè)俄羅斯氫冷500M怵輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算-I5.3 額定工況下集電環(huán)最大綜合應(yīng)力為116.603MPa安全系數(shù)為5.875,滿足強(qiáng)度要求5.4 超速工況下集電環(huán)最大綜合應(yīng)力為127.975MPa安全系數(shù)為5.353 ,滿足強(qiáng)度要求12CrNi3軍工特鋼：12CrNi3標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 3077-1988特性及適用范圍：是用途較廣的高級(jí)滲碳鋼，與15Cr、20Cr鋼相比，其強(qiáng)度、塑性、淬透性均高。主要用來(lái)制作重負(fù)荷條件下要求高強(qiáng) 度，高硬度和高韌性的主軸及要求中心韌性很高或承受沖擊負(fù)荷、表面耐磨、熱處理變形小的軸、桿 以及在高速和沖擊負(fù)荷下工作的各種傳動(dòng)齒輪、調(diào)節(jié)螺釘

9、、凸輪軸帆學(xué)成份：碳C :0.100.17 硅Si : 0.170.37 鎰Mn : 0.300.60 硫S :允許殘余含量 < 0.035 磷 P :允許殘余含量 < 0.035 銘Cr : 0.600.90 饃Ni : 2.753.15 銅Cu :允許殘余含量 < 0.030勸學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 (rb (MPa): > 930(95)屈服強(qiáng)度s (MPa): > 685(70)伸長(zhǎng)率 8 5(%): >11斷面收縮率4(%): >50 沖擊功 Akv (J) : >71沖擊韌性值a kv(J/cm2) : > 88(9) 硬度：w 21

10、7HB 試樣尺寸：試樣毛坯尺寸為 15mm喊處理規(guī)范及金相組織：熱處理規(guī)范：淬火：第一次860 C ,第二次780 C ,油冷；回火200 C ,水冷、空冷。泊松比法國(guó)數(shù)學(xué)家 Simeom Denis Poisson 為名。橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比值稱為泊松比，也叫橫向變性系數(shù)，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。在材料的比例極限內(nèi)，由均勻分布的縱向應(yīng)力所引起的橫向應(yīng)變與相應(yīng)的縱向應(yīng)變之比的絕對(duì)值。比如，一桿受拉伸時(shí)，其軸向伸長(zhǎng)伴隨著橫向收縮(反之亦然),而橫向應(yīng)變 e'與軸向應(yīng)變e之比稱為泊松比 V。材料的泊松比一般通過(guò)試驗(yàn)方法測(cè)定。可以這樣記憶：空氣的泊松比為0,水的泊松比為0.5,中間

11、的可以推出。主次泊松比的區(qū)別Major and Minor Poisson's ratio主泊松比PRXY ,指的是在單軸作用下，X方向的單位拉(或壓)應(yīng)變所引起的Y方向的壓(或拉)應(yīng)變次泊松比NUXY ,它代表了與 PRXY成正交方向的泊松比，指的是在單軸作用下，Y方向的單位拉(或壓)應(yīng)變所引起的X方向的壓(或拉)應(yīng)變。PRXY與NUXY是有一定關(guān)系的：PRXY/NUXY=EX/EY對(duì)于正交各向異性材料，需要根據(jù)材料數(shù)據(jù)分別輸入主次泊松比，但是對(duì)于各向同性材料來(lái)說(shuō)，選擇 PRXY或NUXY來(lái)輸入泊松比是沒(méi)有任何區(qū)別的，只要輸入其中一個(gè)俄羅斯氫冷500M怵輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)緊量計(jì)算-I第7頁(yè)/