2015-10-16
521
Расчет напряжений в роторе барабанной конструкции (см. рис. 13) или в цилиндрических элементах цельнокованых роторов может быть выполнен на основе модели неравномерно нагретого цилиндра (рис. 14).
Рис.13 Ротор барабанного типа
Рис.14 Модель барабанного ротора
К нагруженной цилиндрической поверхности приложено равномерное радиальное напряжение 
от центробежных сил лопаток и замков. На внутренней поверхности обычно 
. Температурное поле цилиндра – одномерное: температура переменна по радиусу, но постоянна по оси. Закон изменения температуры принимается в виде (21).
В отличие от напряженного состояния тонкого диска здесь осевое напряжение 
.
Распределение напряжений 
и 
во многом аналогично напряжениям в тонком вращающемся диске постоянной толщины.
Результаты решения задачи о напряжениях в цилиндре при оговоренных условиях приведем без вывода. Они сводятся к следующему.
Динамические напряжения и во вращающемся полом цилиндре определяются формулами (19) с заменой постоянных: 
заменяется на
.
Отношение
заменяется на
.
Осевое динамическое напряжение определяется формулой
. (58)
где 
- растягивающая осевая сила.
Напряжения в роторах, вызываемые растягивающей силой, обычно пренебрежимо малы.
Температурные напряжения 
, 
также определяются формулами для диска постоянной толщины (24) с заменой 
на 
, то есть просто введением множителя 
.
Осевое температурное напряжение определяется формулой
. (59)
Из сравнения формул (25) и (59) можно установить, что в сплошном цилиндре на внешней поверхности (при 
) осевые и окружные температурные напряжения совпадают: 
.
Максимальные динамические напряжения на внутренней поверхности барабанного ротора близки к максимальным динамическим напряжениям на расточке диска постоянной толщины при одинаковых лопаточных нагрузках и частотах вращения.
При 
, для максимальных динамических напряжений в цилиндре получаются следующие формулы:
(60)
Сравнивая окружные напряжения на внутренней поверхности цилиндра (60) и диска (20), можно видеть, что они отличаются несущественно при всех значениях 
. Интенсивности напряжений 
для сравниваемых случаев по величине также практически совпадают для цилиндра и диска постоянной толщины.
Температурные напряжения и в цилиндре при одинаковом температурном поле выше, чем в диске постоянной толщины в отношении , то есть примерно на 43 %, однако сравнение интенсивностей температурных напряжений на поверхности малого отверстия обнаруживает увеличение на 24 % в цилиндре по сравнению с диском постоянной толщины вследствие влияния осевого напряжения.
