汽轮机结构：第四节动叶片ppt课件

（四）叶片的强度
1、叶片工作时的受力 离心力（叶片本身、围带、拉金）和汽
流力（交变）。 正常工作时离心力的大小基本不变，在
叶片的横截面上产生拉应力和弯应力。 喷嘴出口汽流速度沿圆周方向分配不均
匀，成周期性变化，使得叶片上的受力 是交变的。
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力所产生的应力：
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2、叶片的拉应力
由叶型部分的离心拉应力、围带离心拉应力、拉 金离心拉应力组成。
第四节 叶片与叶轮
一、叶片
（一）叶片的分类 1、按用途分：静叶片和动叶片。 2、按叶型沿叶高变化规律分：等截面叶片和
变截面扭叶片。如哈尔滨汽轮机厂生产的 300MW、600MW反动式汽轮机的叶片全部采 用扭叶片，东方汽轮机厂生产的300MW冲动式 汽轮机所有压力级动叶片均为扭叶片，上汽生 产的300MW汽轮机部分级采用了扭叶片。
1-铆接围带； 2-整体围带； 3-动叶片； 4-铆钉； 5-叶轮;
三叉齿叶根
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4叉型和7叉型叶根及其装配
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（3）枞树型叶根
结构：叶根形状呈楔形，并有多个承受作用力的树齿。 安装：叶根沿轴向装入轮缘上的纵树槽中，底部打入楔形垫片将叶片
向外胀紧在轮缘上，同时相邻叶根的接缝处有一圆槽，用两根斜劈的 半圆销对插入圆槽内将整圈叶根周向胀紧。 优点：叶根树齿和对应的轮缘承载面接近于等强度，承载能力大，强 度适应性好，拆装方便。 缺点：加工复杂，精度要求高。 应用：用于国产引进型600MW汽轮机的压力级动叶片。
轮缘的叉槽中并用铆钉固定。 优点：叉尾数目可以根据叶片
离心力大小选择，叶根强度高， 适应性好。加工简单，更换叶 片方便。 缺点：装配工作量大，需要较 大的轴向空间（侧面要打铆 钉）。 要求：在叶片装配好后再打铆 钉孔和铰配铆钉。 应用：东汽300MW汽轮机调节 级动叶为三叉型叶根。
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国产引进型300MW汽轮机调节级叶片
汽轮机的短叶片、中长叶片和长叶片通 常在叶顶用围带连在一起，构成叶片组。
长叶片也可以通过叶型部分的拉金或者 拉金与围带连接成组；或者围带和拉金 都不用，成为自由叶片。
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（1）围带
作用：减小叶片工作的弯应力；增加叶片刚性以避开共振； 形成一个封闭的汽流通道，减小级内漏汽损失。
（a）、（b）整体围带；（c）铆接围带； （d）弹性拱形 围带
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（2）拉金结构
作用：增加叶片的刚性，改善其振动性能。 结构：通常为6～12mm的实心或空心金属丝或金属管，
穿在叶型部分的拉金孔中。 （a）实心焊接拉金；（b）实心松装拉金； （c）空心松
装拉金； （d）剖分松装拉金；（e）Z型拉金
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（3）拉金连接方式
（a）分组连接拉金；（b）拱形围带和空心拉金；（c）组间连接拉金；（d）Z型拉金 .
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（2）离心力产生的弯应力
当叶片发生弯曲时， 离心力的连线不通过 原安装时的形心连线， 从而产生一个反弯矩， 叶片的弯曲程度减小， 刚度提高。
分类：常用的叶根型式有T型、叉型和枞 树型、菌型。
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（1）T型叶根
（a）T型叶根：结构简单，加工方便，被短叶片普遍采用；缺点是，在工作时轮 缘有张开的趋势。
（b）外包T型叶根： 可以阻止轮缘张开。国产300MW汽轮机高压部分采用。 （c）外包双T型叶根：增大了叶根的受力面积，提高了叶根的承载能力，多用于
（3）叶型的结构尺寸主要取决于静强度和动强度 的要求和加工工艺的要求。
（4）工作于湿蒸汽区的叶片要做强化处理。 （5）叶型截面的变化可作为叶片的分类形式。
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2、叶根
作用：叶根是将动叶片固定在叶轮或转 鼓上的连接部分。
要求：它的结构应保证在任何运行条件 下叶片都能牢固的固定在叶轮或转鼓上， 同时力求制造简单、装配方便。
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特点：
（1）轮缘上载荷分配比较合理； （2）同一结构尺寸下，连接刚度较高。 应用：调节级叶片、末级叶片和特殊要
求的叶片（如国产亚临界600MW凝汽式 汽轮机中压后两级叶片、超临界中压转 子所有动叶）。
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（4）菌型叶根
1-整体围带；2-铆钉；3-铆接围带；4-三菌型叶根；5-轮缘
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3、叶顶
长叶片。这种叶根加工精度要求较高，特别是两层承力面之间的尺寸误差较大时， 受力不均，强度会下降。 （d）安装槽：采用周向埋入法。安装时，将叶片从轮缘上的一个或两个缺口处逐 个插入，并沿周向移至相应位置，最后缺口处的叶片用铆钉固定在轮缘上。装配 简单，换叶片时工作量大。
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（2）叉型叶根
结构：叶根被制成叉齿型。 安装：叶根的叉尾从径向插入
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（二）叶片工作概述
（1）叶片是汽轮机中数量和种类最多的零件（其加 工量占整个汽轮机加工量的30%～50%）；
（2）由多个叶片组成的叶栅可以完成蒸汽的能量转 换过程；
（3）工作时，叶片不仅承受高速转动时离心力所产 生的静应力和汽流作用的动应力，还要承受高温、 腐蚀和冲蚀作用；
（4）叶片要有足够的强度、良好的型线，以使汽轮 机安全经济运行（要求）。
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（三）叶片的结构
（a）等截面叶片；（b）变截面扭曲叶片 1-叶顶；2-叶型；3-叶根
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叶片（主要指的是动叶片）的组成：由叶型（也 称叶身）、叶根和叶顶组成。
1、叶型
（1）叶型是叶片的最基本工作部分，相邻叶片的 叶型部分构成汽流通道。
（2）叶片的横截面形状称为叶型，叶型决定了汽 流通道的变化规律。
a.直截面叶片（如 右图），F1使叶片 进汽边、出汽边— —拉应力，背弧— —压应力；
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F2使叶片进汽边—— 压应力，出汽边—— 拉应力。
合成后，直截面叶片 出汽边的应力（拉） 最大，最危险。
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b.变截面叶片的弯应力
由于变截面叶片上的作用力沿叶高方向 是变化的，则将各个截面上的力分解后 在根部截面所产生的弯应力会有部分抵 消，所以根部的弯应力不一定最大。
根据推导分析： （1）等截面叶片的离心拉应力与叶片的横截面面
积无关，而且根部所承受的离心拉应力最大。 减小等截面叶片根部离心拉应力的有效办法——
在一定叶片参数下，采用密度较小的叶片材料。 （2）变截面叶片的最大离心拉应力出现在叶片的
某一截面处。
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3、叶片的弯应力
由汽流力和离心力 产生。
（1）汽流作用力 引起的弯应力