2023-12-26
在變應力作用下,機械零件的主要失效形式是疲勞斷裂。疲勞斷裂是與應力循環(huán)次數(shù)有關(guān)的斷裂。疲勞失效往往是在沒有明顯預兆的情況下突然發(fā)生的,因此常常造成嚴重的事故。據(jù)統(tǒng)計,飛機、車輛和機器中發(fā)生的事故有很大比例是疲勞失效造成的。因此,對于在變應力作用下的零件進行疲勞強度計算是非常必要的。
抽水蓄能機組轉(zhuǎn)動部件按50年壽命設(shè)計,在每天啟停機10次的情況下,它的交變應力小于材料在該累積次數(shù)下的疲勞極限,并有至少1.5倍的安全余量。有些電站按FKM標準1.5倍安全裕度考核。
交變應力,又稱循環(huán)應力,是隨時間作周期性變化的應力。產(chǎn)生的原因是荷載作周期性變化,或是荷載不變,構(gòu)件作周期性運動。在應力循環(huán)中,如應力和應力各自維持某一數(shù)值的,稱為“穩(wěn)定交變應力”;如應力和應力隨時間改變其大小的,稱為“不穩(wěn)定交變應力”。
交變應力作用下構(gòu)件的破壞稱疲勞破壞,持久極限是交變應力作用下經(jīng)過無數(shù)次變化而不使構(gòu)件產(chǎn)生破壞的應力值,是對構(gòu)件疲勞強度計算的重要依據(jù),對持久極限的討論在工程上有很重要的實際意義。
疲勞計算方法好多,比較難統(tǒng)一,有些電站是按廠家經(jīng)驗業(yè)績定。
由長時間大量的機組運行經(jīng)驗統(tǒng)計得知,因振動引起的部件疲勞與振幅值有直接關(guān)系,其規(guī)律有:
機組任何部件,不論其形狀、結(jié)構(gòu)如何,對于工作轉(zhuǎn)速為300r/min及以上的機組,振動頻率小于或等于基頻時,軸承或部件三個方向振幅小于一定值時,在長期運行中這些部件不會發(fā)生疲勞損壞。
對于剛度較大的部件,例如軸承座,當某一方向振幅超過某幅值時,在長期運行中與其他部件連接處,將會產(chǎn)生疲勞損壞,例如軸承座固定螺絲、二次灌漿等。
對于剛度較小的一些部件,例如管子與軸承座連接處等,當某一方向振動超過250um時,長期運行后會使這些部件與剛度大的部件連接處發(fā)生疲勞損壞。
經(jīng)過近二十年的高速發(fā)展,我國在發(fā)電電動機轉(zhuǎn)子關(guān)鍵部件可靠性分析技術(shù),基于FKM準則的疲勞分析技術(shù),全面考慮疲勞影響因素,提高部件疲勞壽命計算精度有了較大提高。
比如對于抽水蓄能機組的浮動磁軛疲勞分析,就有了以下認識:由于抽蓄機組頻繁啟停,正反轉(zhuǎn)的特性,過盈配合的轉(zhuǎn)子支架及磁軛將收到較大壓縮、拉伸應力的頻繁轉(zhuǎn)換,其抗疲勞強度較低,這是其技術(shù)上難以克服的弱點。而浮動磁軛在靜態(tài)幾乎不受力(重力引起的應力很?。淇蛊诤托阅芫秃躱k了,至于在運行工況,磁軛過盈與否,應力狀態(tài)幾乎一致的。關(guān)鍵是浮動磁軛要確保停止,及啟動中磁軛要同心伸縮,及軸系穩(wěn)定。
來源:抽水蓄能與儲能技術(shù)交流
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