一种抗空气阻力联轴器及汽轮机、应力计算方法及计算终端机和可读存储介质

本发明涉及汽轮发电机联轴器，具体涉及一种抗空气阻力联轴器及汽轮机、应力计算方法及计算终端机和可读存储介质

背景技术：

1、汽轮机是在高温高压及高转速的条件下工作，联轴器是把汽轮机的功率传递给发电机的一种连接装置。联轴器的作用是连接汽轮机转子与发电机转子，借以将蒸汽作用在汽轮机转子上的扭矩传递给发电机转子，使发电机转子旋转，从而产生电能。

2、联轴器作为汽轮发电机组的重要组成部分，其设计对于整个机组的运行有着重要的影响。大直径联轴器的空气阻力损失对汽轮发电机组的热耗率有重大的影响，传统的大直径联轴器能量损失发生在汽轮发电机组的联轴器附近，由于在旋转联轴器和环境空气之间进行动能转换，损失主要部分是空气阻力损失，由暴露的联轴器螺栓和螺母的抽气作用引起。

3、为了降低空气阻力损失，大直径联轴器有必要设计成抗空气阻力联轴器，有必要提供一种空气阻力损失计算方法，有必要提供一种抗空气阻力联轴器轮缘应力计算方法和安全准则来进行校核，这是设计抗空气阻力联轴器的一个极为重要的步骤，是提高汽轮发电机组效率的保证。抗空气阻力联轴器将降低联轴器空气阻力损失35％，因而也降低了汽轮发电机组的热耗率，提高了汽轮发电机组的效率和经济性。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种抗空气阻力联轴器及汽轮机、应力计算方法及计算终端机和可读存储介质。为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种抗空气阻力联轴器，包括联轴器本体，所述联轴器本体的左右两端分别设置有汽轮机联轴器和发电机联轴器，所述联轴器本体中间部位设置有盘车齿轮，还包括抗空气阻力联轴器轮缘、联轴器法兰，抗空气阻力联轴器轮缘和联轴器法兰是一体式结构设置，所述抗空气阻力联轴器轮缘能降低空气阻力损失，所述联轴器法兰沿周向设置有多个螺栓孔，每个螺栓孔中均设置有联轴器螺栓，空气阻力损失主要由暴露的联轴器螺栓和螺母的抽气作用引起，为此，联轴器螺栓专用螺母的外端面还设置有联轴器螺栓盖板和配合的专用垫圈及六角头帽螺钉。

2、所述配合的六角头帽螺钉穿过专用垫圈和紧贴联轴器螺栓专用螺母外端面的联轴器螺栓盖板，将联轴器螺栓盖板拧紧在联轴器螺栓上，通过联轴器螺栓传递扭矩，抗空气阻力联轴器能降低联轴器空气阻力损失35％。

3、更进一步的，所述联轴器螺栓盖板设置为上下两半结构，所述联轴器螺栓盖板设计成沿它的外围有半圆形的凹槽，这些凹槽阻止抗空气阻力联轴器轮缘下部引起的转动不平衡。

4、更进一步的，所述抗空气阻力联轴器的专用螺母特殊设计成比标准的稍长一些，在装配位置上，所述专用螺母延伸过联轴器螺栓末端以便为联轴器螺栓盖板提供一支承面。

5、更进一步的，所述专用螺母现场安装时，配准长度，使专用螺母拧紧后，联轴器螺栓端面低于专用螺母端面1-1.5mm。

6、更进一步的，所述六角头帽螺钉和所述联轴器螺栓盖板孔之间有足够的间隙以备由于所述抗空气阻力联轴器轮缘径向偏移引起的所述联轴器螺栓盖板的径向移动，所述六角头帽螺钉不能设计的太大，否则会产生空气阻力。

7、本发明提供了一种空气阻力损失计算方法：空气阻力损失，由暴露的六角螺母引起，所述一种空气阻力损失计算方法包括以下步骤：(公式中的常数由成比例的试验确定)

8、

9、式中：k.w.＝一个联轴器的功率损失，c＝常数：开式联轴器取181、封闭式联轴器取116，n＝轴的转速，d＝螺栓中心直径，a＝一个螺母的阻力面积＝厚度×经过平面距离，z＝暴露螺母的数目，bar＝大气压，t＝空气温度。

10、所述一种抗空气阻力联轴器轮缘应力计算方法包括以下步骤：

11、步骤1：轮缘平均切向应力，假设轮缘沿平面a－a与联轴器分开，由其本身质量引起的离心力通过下式计算：

12、fc＝k3πad2

13、式中：a＝轮缘横截面面积，d＝平均直径，k3＝π2n2γ/1800g，n＝运行转速，γ＝密度，g＝重力常数

14、上述公式假定切向应力不随横截面积变化而变化，

15、由螺栓盖板引起的轮缘离心力是：

16、

17、式中：t＝盖板厚度，r2＝螺栓盖板外径，r1＝螺栓盖板内径，

18、平均切向应力可按下式计算：

19、假设轮缘与联轴器沿a－b截面分开，重复上述计算，

20、许用值：在设计转速下，抗空气阻力联轴器轮缘平均切向应力需符合下式：

21、σat≤σyield/2.25，式中：σyield＝材料的屈服应力

22、步骤2：轮缘顶点的弯曲应力，假设联轴器轮缘是一单位圆周长度上的悬臂梁，沿a－a平面固定，a－a平面的平均剪应力是：

23、

24、式中“b”是厚度，dm是a－a截面的平均直径，轮缘顶点的弯曲应力按下式计算：

25、

26、式中“l”和“xcg”见图2，复合应力由下式确定：

27、

28、a－b平面的平均剪应力是：

29、

30、式中fc是通过a－b平面定义的轮缘部分质量引起的离心力，“c”是截面a－b的厚度。

31、a－b截面的法向应力计算如下：

32、

33、式中和定义为与a－b平面中点相对应(见图2)

34、(注意：通过a－a截面定义的轮缘截面重心与通过a－b截面定义的轮缘截面重心不

35、同，dm是a－b截面的平均直径)

36、复合应力为：

37、

38、许用顶点弯曲应力：在设计转速下，抗空气阻力联轴器轮缘顶点复合应力需符合下式：

39、σc≤σyield/2.25式中：σyield＝材料的屈服应力，

40、步骤3：判断计算得到的轮缘平均切向应力是否小于其许用应力；

41、步骤4：判断计算得到的轮缘顶点的弯曲应力是否小于其许用应力；

42、步骤5：判断步骤3、步骤4的结果是否均为是，若是，则抗空气阻力联轴器轮缘应力的计算参数设计合格；否则，进入步骤6；

43、步骤6：修改抗空气阻力联轴器轮缘应力的计算参数，返回步骤1。

44、本发明还提供了一种实现抗空气阻力联轴器轮缘应力计算方法的计算终端机，包括存储器，用于存储计算机程序及所述抗空气阻力联轴器轮缘应力计算方法；还包括处理器，用于执行所述计算机程序及抗空气阻力联轴器轮缘应力计算方法，以实现所述的一种抗空气阻力联轴器轮缘应力计算方法的步骤。

45、本发明还提供了一种存储抗空气阻力联轴器轮缘应力计算方法的可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现所述的一种抗空气阻力联轴器轮缘应力计算方法的步骤。

46、从以上技术方案可以看出，本发明的有益效果是：

47、本发明提供了一种抗空气阻力联轴器结构，在联轴器上设置有抗空气阻力联轴器轮缘，这种抗空气阻力联轴器轮缘降低了空气阻力损失。本发明还提供了一种空气阻力损失计算方法和一种抗空气阻力联轴器轮缘应力计算方法及安全准则，对抗空气阻力联轴器轮缘应力计算结果进行校核，这是设计抗空气阻力联轴器的一个极为重要的步骤，是提高汽轮发电机组安全性的保证。

48、在联轴器螺栓专用螺母的外端面还设置有联轴器螺栓盖板和配合的专用垫圈和六角头帽螺钉，配合的六角头帽螺钉穿过专用垫圈和紧贴联轴器螺栓专用螺母外端面的联轴器螺栓盖板，将联轴器螺栓盖板拧紧在联轴器螺栓上，这种抗空气阻力联轴器将降低联轴器空气阻力损失35％，因而也降低了汽轮发电机组的热耗率，提高了汽轮发电机组的效率和经济性。

49、计算终端机和可读存储介质，用于执行和存储抗空气阻力联轴器轮缘应力计算的计算机程序和数据库。极大的提高了工作效率。