俄罗斯氢冷500MW汽轮发电机集电环紧量计算-v1

俄罗斯氢冷500MW汽轮发电机集电环紧量计算-I1基本数据集电环材料:12CrNi3集电环材料弹性模量:2.06e5MPa集电环材料的泊松比:0.29集电环材料的密度:7.85e-9t/mm3集电环材料的屈服极限:680MPa铜弹性模量:1.1e5MPa铜泊松比:0.34铜密度:8.9e-9t/mm3铜屈服极限:400MPa转轴的材料:26Cr2Ni4MoV转轴材料的屈服极限:660MPa绝缘部分材料:HEC3248绝缘部分材料弹性模量:1.2e4MPa绝缘部分材料的泊松比:0.3绝缘部分材料的密度:1.8e-9t/mm3额定转速3000rpm分离转速4000rpm超速转速3600rpm2有限元计算模型利用ansys10.0软件进行建模,集电环的有限元模型如下所示。图2-1集电环装配有限元计算模型3边界条件施加分离转速4000rpm,集电环端面处施加轴向约束,加载图如下所示。轴绝缘铜集电环图3-1集电环装配边界条件及加载图4计算结果4.1集电环装配在分离转速下和温升100度各部件变形如下表温升100度内圈径向变形mm外圈径向变形mm内外圈变形差mm内外圈变形差mm内外圈变形差mm集电环0.283285---0.141981----铜0.3513510.4252660.240577--绝缘0.1093230.110774---0.082411轴--0.191734----根据设计经验,单边紧量取值和单边紧量范围如下表所示。集电环与铜绝缘与铜轴与绝缘单边紧量mm0.10.250.04单边紧量范围0.05-0.60.25-0.60-0.054.2集电环装配各工况计算结果(温升100度)见下表温升100度最大综合应力MPa静止工况位置额定工况位置超速工况位置集电环275.735内径291.655内径299.101内径铜191.833内径188.846内径188.145内径绝缘9.249内径10.171内径10.576内径轴234.551内径236.757内径237.877内径4.3集电环装配在分离转速下和温升40度各部件变形如下表温升40度内圈径向变形mm外圈径向变形mm内外圈变形差mm内外圈变形差mm内外圈变形差mm集电环0.136418---0.056693----铜0.1663310.1931110.091456--绝缘0.0748160.074875---0.004409轴--0.079225----根据设计经验,单边紧量取值和单边紧量范围如下表所示。集电环与铜绝缘与铜轴与绝缘单边紧量mm0.10.150.04单边紧量范围0.05-0.60.1-0.60-0.054.4集电环装配各工况计算结果(温升40度)见下表温升40度最大综合应力MPa静止工况位置额定工况位置超速工况位置集电环127.197内径147.057内径156.354内径铜81.17内径75.645内径74.679内径绝缘3.163内径4.085内径4.491内径轴93.171内径95.315内径96.626内径4.5集电环装配在分离转速下和温升0度各部件变形如下表温升0度内圈径向变形mm外圈径向变形mm内外圈变形差mm内外圈变形差mm内外圈变形差mm集电环0.038507--0.000166----铜0.0429840.038341-0.007958--绝缘0.0518110.050942--0.047592轴--0.004219----根据设计经验,单边紧量取值和单边紧量范围如下表所示。集电环与铜绝缘与铜轴与绝缘单边紧量mm0.20.150.05单边紧量范围0.05-0.60.04-0.60.048-0.054.6集电环装配各工况计算结果(温升0度)见下表温升0度最大综合应力MPa静止工况位置额定工况位置超速工况位置集电环91.064内径116.895内径128.266内径铜57.199内径37.91内径29.428内径绝缘3.483内径2.658内径2.319内径轴10.769内径1.821外径4.792内径5结论5.1集电环各部件紧量如下表。集电环与铜绝缘与铜轴与绝缘单边紧量mm0.20.150.04单边紧量范围0.05-0.60.04-0.60-0.055.2静止工况下集电环最大综合应力为90.772MPa,安全系数为7.546,满足强度要求。5.3额定工况下集电环最大综合应力为116.603MPa,安全系数为5.875,满足强度要求。5.4超速工况下集电环最大综合应力为127.975MPa,安全系数为5.353,满足强度要求。12CrNi3军工特钢:12CrNi3标准:GB/T3077-1988●特性及适用范围:是用途较广的高级渗碳钢,与15Cr、20Cr钢相比,其强度、塑性、淬透性均高。主要用来制作重负荷条件下要求高强度,高硬度和高韧性的主轴及要求中心韧性很高或承受冲击负荷、表面耐磨、热处理变形小的轴、杆以及在高速和冲击负荷下工作的各种传动齿轮、调节螺钉、凸轮轴●化学成份:碳C:0.10~0.17硅Si:0.17~0.37锰Mn:0.30~0.60硫S:允许残余含量≤0.035磷P:允许残余含量≤0.035铬Cr:0.60~0.90镍Ni:2.75~3.15铜Cu:允许残余含量≤0.030●力学性能:抗拉强度σb...

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