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第一章 汽缸强度计算1

第一节 调节阀阀杆动应力及安全设计2

一、阀杆动应力计算2

二、阀杆安全设计4

三、阀杆应力计算实例6

第二节 汽缸壁厚及法兰尺寸初步确定与计算8

一、各部分尺寸初步确定8

二、汽缸法兰初步计算13

第三节 螺栓蠕变及初紧力计算16

一、根据密封性要求计算螺栓初应力σ016

二、考虑法兰、螺栓温差时螺栓实际紧应力计算18

三、法兰最弱截面处弯应力和压应力20

四、法兰对汽缸主简体应力分布的影响21

第四节 汽缸端壁应力与位移计算22

一、简单估算23

二、按二维壳体理论计算汽缸端壁的位移和应力24

第五节 汽缸引出管处局部应力计算32

一、引出管外段局部应力计算32

二、汽缸与引出管交界处的应力计算34

第六节 汽缸壁与隔板持环交界处及隔板槽底应力计算38

一、汽缸壁与隔板持环交界处的应力计算38

二、隔板槽底应力计算39

第七节 汽缸和法兰热应力计算42

一、汽缸热应力计算42

二、汽缸中分面法兰热应力50

三、汽缸构件的热屈服和合理温升控制原则55

四、减少热应力措施58

第八节 汽缸材料和强度校核58

一、汽缸构件安全系数选取59

二、汽缸构件断裂判据和断裂安全校核62

三、汽缸构件材料68

第二章 隔板强度计算73

第一节 隔板简易估算73

第二节 隔板挠度和应力计算77

第三节 静叶斜弯曲82

第四节 隔板详细计算86

一、隔板各组成元件承载情况87

二、力和变形之间的关系90

三、各方程组变换97

四、微分方程组的解101

五、变形、力和力矩计算公式104

六、应力计算公式105

第五节 喷嘴计算107

第六节 隔板套近似计算110

第七节 隔板、喷嘴、隔板套及汽封体的材料和安全校核112

第三章 汽轮机叶片强度计算114

第一节 叶片结构形式114

一、叶片型线部分114

二、动叶叶根115

三、动叶顶部116

四、叶片连接件及其连接形式117

第二节 叶片型线部分应力计算118

一、叶片蒸汽弯应力计算118

二、等截面叶片拉应力计算123

三、变截面叶片拉应力计算126

第三节 叶顶及连接件应力计算129

一、围带应力计算129

二、拉金应力计算131

三、叶片铆钉头应力计算132

第四节 有限成组叶片弯应力计算132

一、围带反弯矩及叶片蒸汽弯应力计算133

二、拉金反弯矩及叶片蒸汽弯应力计算137

第五节 叶片安装计算140

一、直叶片和短的变截面叶片安装计算141

二、中长变截面叶片安装计算143

第六节 考虑长叶片动态变形时应力计算156

第七节 叶片截面几何特性计算161

一、利用快速电子计算机计算叶片截面几何特性的方法161

二、计算叶片截面几何特性的切比舍夫法167

第八节 叶片蠕变计算171

第九节 叶根及轮缘应力计算174

一、倒T形叶根及轮缘应力计算175

二、外包倒T形叶根及轮缘应力计算177

三、外包双倒T形叶根及轮缘应力计算180

四、叉形叶根及轮缘应力计算186

五、枞树形叶根及轮缘应力计算190

六、末叶片叶根及轮缘应力计算195

第十节 叶片工作条件及其损伤198

第十一节 叶片材料及安全系数选择199

一、叶片材料选择199

二、安全系数选择203

第四章 叶片振动206

第一节 激振力产生原因及其频率206

第二节 叶片振动形式——振型209

一、单只叶片振型210

二、有限叶片组振型210

三、整圈连接叶片组振型211

第三节 等截面叶片固有频率计算212

一、等截面自由叶片固有频率计算212

二、等截面叶片组固有频率计算216

第四节 变截面叶片固有频率计算226

一、变截面自由叶片A0型振动频率计算227

二、用围带连接的变截面叶片组A0型振动固有频率计算233

三、用两根拉金连接的叶片组A0型振动固有频率计算237

四、围带和拉金连接的叶片组A0型振动固有频率计算239

五、围带连接的叶片组B0型振动固有频率计算242

六、叶片组A1型振动固有频率计算244

第五节 对实际工作叶片频率的修正266

一、工作温度对叶片固有频率的影响266

二、叶根连接刚性的影响266

三、离心力对叶片固有频率的影响268

第六节 避免叶片共振方法及安全条件270

一、避免叶片共振方法270

二、避免叶片共振安全条件278

第七节 按静应力和动应力对叶片进行安全校核280

一、基本概念280

二、安全倍率计算282

三、不调频叶片振动强度安全准则283

四、调频叶片振动强度安全准则285

第八节 叶片振动应力计算286

一、高频激振力计算287

二、单只叶片振动应力计算289

三、叶片组振动应力计算293

四、动应力公式中有关参数的确定293

第九节 工艺性和运行条件对叶片安全性的影响297

第五章 长叶片弯扭振动计算299

第一节 自由叶片弯扭联合振动频率和振型计算299

一、自由叶片弯扭联合振动微分方程推导299

二、弯扭联合振动方程的数值积分解法314

第二节 整圈连接叶片组频率和振型计算323

一、振动方程推导323

二、求叶片动力刚度矩阵327

三、求连接件传递矩阵330

四、具有一根整圈焊拉金叶片组的频率计算332

五、具有一根整圈松拉金叶片组的频率计算332

六、具有两根整圈焊拉金叶片组的频率计算335

七、具有一根焊拉金和一根松拉金整圈连接叶片组的频率计算336

八、具有两根整圈松拉金叶片组的频率计算338

第六章 轮盘和转子强度计算343

第一节 基本力学微分方程推导344

第二节 等厚轮盘应力计算348

一、等厚轮盘一般情况349

二、等厚轮盘几个特例350

第三节 变厚度轮盘应力分析353

一、二次解法求轮盘应力353

二、直接解法求轮盘应力358

第四节 套装轮盘应力分析372

一、套装轮盘过盈量确定372

二、轮盘应力计算375

第五节 轮盘设计改进378

一、轮孔位移—应力分析378

二、轮盘设计改进385

第六节 整体转子应力分析389

一、整体转子分段计算法389

二、整体计算法原理389

三、简化整体计算法394

四、结构因素对整体转子应力的影响395

第七节 焊接转子应力分析396

一、轮盘与转鼓相接半径选取396

二、转鼓部分力学微分方程及其解397

三、转鼓位移方程积分常数确定398

四、转鼓各截面应力及轮盘应力和型线402

五、结构因素对焊接转子应力的影响403

第八节 轮盘和转子热应力分析405

一、热应力基本方程405

二、非稳定工况下的热应力407

三、热应力疲劳问题414

四、变厚度轮盘热应力计算416

五、轮盘蠕变计算419

第九节 汽轮机转子寿命计算和寿命管理419

一、计算步骤419

二、转子寿命管理方法420

三、机组寿命管理手段422

第十节 轮盘和转子初步强度校核及材料423

第十一节 轮盘和转子断裂判据与安全校核427

一、低频率、高应力幅作用下疲劳裂纹的发生427

二、轮盘和转子临界裂纹尺寸的确定429

三、初始裂纹尺寸α0的确定434

四、轮盘和转子断裂判据435

五、轮盘和转子剩余寿命估算435

六、断裂判据在安全校核中的应用436

七、轮盘和转子钢的断裂韧性438

八、轮盘和转子材料K1c的测定方法440

第七章 转子动力学442

第一节 转子振动基本特性442

一、转子临界转速概念443

二、单轮盘转子临界转速443

三、阻尼对转子振动的影响448

四、多自由度转子振动特性455

第二节 多轮盘变截面转子临界转速的图解法457

第三节 分析法求两支座转子的临界转速467

第四节 轮盘回转力矩对临界转速的影响477

第五节 支座弹性对转子临界转速的影响480

一、敏感区与非敏感区481

二、支座刚度变化482

三、稳定区与不稳定区以及刚性和柔性支座484

四、转子与支座刚度选取和匹配486

第六节 计算转子临界转速通用方法487

一、基本原理487

二、计算方法及注意事项490

三、单跨转子与轴系，临界转速的关系492

第七节 临界转速模化方法494

一、模化基本关系式494

二、相似方程具体应用496

三、支座弹性近似确定497

第八节 转子动平衡要求497

一、转子系统振动基本特点498

二、转子允许不平衡偏心力499

三、允许不平衡质量分配501

第九节 转子—轴承系统油膜振荡503

一、油膜振荡现象和特征503

二、油膜振荡机理504

三、单质量系统稳定性判据和失稳转速计算507

四、油膜振荡防止方法516

第八章 实验应力分析517

第一节 电测法517

第二节 电阻应变片及转换原理518

第三节 电阻应变仪及测量原理519

第四节 应变测量521

一、主应力方向已知521

二、主应力方向未知524

第五节 复杂条件下应变测量527

一、动态应变测量527

二、高温电测527

三、应变遥测法529

第六节 光弹性法530

一、概述530

二、光弹性基本原理530

三、平面光弹性应力计算533

四、三维光弹性536

第九章 汽轮机组安全维护540

第一节 防止汽轮机本体及相关管道进水或积水540

一、总要求540

二、疏水系统542

三、主蒸汽系统542

四、再热器减温装置542

五、机组盘车542

六、再热前（冷段）蒸汽管道系统543

七、抽汽系统和给水加热器544

八、其他系统544

九、检查和维护544

第二节 控制热应力和差胀546

一、转子温度场546

二、蒸汽温度控制547

三、转子热应力控制547

第三节 避免蒸汽所携带的固体颗粒对汽流通道的冲蚀548

一、超临界机组高温金属部件的蒸汽氧化548

二、固体颗粒对汽轮机通流部分的冲蚀549

三、减少固体颗粒冲蚀的措施549

第四节 防止汽轮机通道部分积垢550

一、杂质沉积机理550

二、杂质影响550

三、水质量要求551

四、主机定期检查554

第五节 防止汽轮机转子强烈振动554

一、转子振动外部因素555

二、转子振动内部因素555

附录 动力工程常用单位换算表556

参考文献560