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2023-12-26
在變應(yīng)力作用下,機(jī)械零件的主要失效形式是疲勞斷裂。疲勞斷裂是與應(yīng)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(yù)兆的情況下突然發(fā)生的,因此常常造成嚴(yán)重的事故。據(jù)統(tǒng)計(jì),飛機(jī)、車輛和機(jī)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(yīng)力作用下的零件進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算是非常必要的。
抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)動部件按50年壽命設(shè)計(jì),在每天啟停機(jī)10次的情況下,它的交變應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)1.5倍安全裕度考核。
交變應(yīng)力,又稱循環(huán)應(yīng)力,是隨時(shí)間作周期性變化的應(yīng)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(yùn)動。在應(yīng)力循環(huán)中,如應(yīng)力和應(yīng)力各自維持某一數(shù)值的,稱為“穩(wěn)定交變應(yīng)力”;如應(yīng)力和應(yīng)力隨時(shí)間改變其大小的,稱為“不穩(wěn)定交變應(yīng)力”。
交變應(yīng)力作用下構(gòu)件的破壞稱疲勞破壞,持久極限是交變應(yīng)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(yīng)力值,是對構(gòu)件疲勞強(qiáng)度計(jì)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(shí)際意義。
疲勞計(jì)算方法好多,比較難統(tǒng)一,有些電站是按廠家經(jīng)驗(yàn)業(yè)績定。
由長時(shí)間大量的機(jī)組運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)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(jī)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(jī)組,振動頻率小于或等于基頻時(shí),軸承或部件三個(gè)方向振幅小于一定值時(shí),在長期運(yùn)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(dāng)某一方向振幅超過某幅值時(shí),在長期運(yùn)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(dāng)某一方向振動超過250um時(shí),長期運(yùn)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(jī)轉(zhuǎn)子關(guān)鍵部件可靠性分析技術(shù),基于FKM準(zhǔn)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(jì)算精度有了較大提高。
比如對于抽水蓄能機(jī)組的浮動磁軛疲勞分析,就有了以下認(rèn)識:由于抽蓄機(jī)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(yīng)力的頻繁轉(zhuǎn)換,其抗疲勞強(qiáng)度較低,這是其技術(shù)上難以克服的弱點(diǎn)。而浮動磁軛在靜態(tài)幾乎不受力(重力引起的應(yīng)力很小),其抗疲勞和性能就很ok了,至于在運(yùn)行工況,磁軛過盈與否,應(yīng)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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