Вал — одна из наиболее ответственных деталей гидротурбин.
Он передает крутящий момент от рабочего колеса ротору генератора, воспринимает осевые и радиальные усилия, а в нестационарных режимах и знакопеременные нагрузки. На валы вертикальных гидравлических турбин (конструкция и размеры) разработан OCT 108.234.01—80. Стандарт устанавливает конструкцию и размеры для трех типов валов гидротурбин: вал с фланцами по концам (рис. VI.44), вал, объединенный с крышкой поворотно-лопастного рабочего колеса (рис. VI.45), и вал с направляющим поясом (рис. VI.46). Основные их размеры указаны в табл. VI. 10— VI.12.
Рис. VI.44. Вал гидротурбины с фланцевыми соединениями: 1 — болты; 2 — вал; 3 — винт; 4 — кожух; 5 — гайка
Рис. VI.45. Вал гидротурбины, объединенный с крышкой рабочего колеса
Валы с направляющим поясом применяются при установке сегментного баббитового самосмазывающего направляющего подшипника. Диаметр вала выбирается в зависимости от крутящего момента по табл. VI. 13. Длина вала и связанные с ней размеры стандартом не устанавливаются и определяются для конкретной турбины. Стандартом предусмотрены рекомендованные марки сталей для изготовления валов (а также для сопутствующих деталей), допустимые напряжения, технология изготовления, конструктивные решения, технические требования. После окончательного выбора конструкции, размеров и воздействующих усилий вал проверяют на суммарные напряжения растяжения и кручения, а также обязательно на поперечные и крутильные колебания. Материал сварного вала — сталь марки 20ГС, 25ГС или сталь марки 40. Допускаемые приведенные напряжения в расчетных сечениях вала при номинальной частоте вращения не должны превышать 120 МПа.
Таблица VI. 10. Основные размеры (мм) вала с фланцами по концам
Таблица VI.11. Основные размеры (мм) вала, объединенного с крышкой рабочего колеса
Таблица VI. 12. Основные размеры (мм) вала с направляющим поясом
Таблица VI.13. Зависимость диаметра вала от крутящего момента
Рис. VI.46. Вал гидротурбины с направляющим поясом
Для осевых турбин рекомендуется выполнять вал турбины, объединенный с крышкой рабочего колеса, когда это технически обосновано. Облицовка вала выполняется из листовой стали марки 08Х18Н10Т (ГОСТ 5632— 72*) толщиной 10-15 мм и крепится к нему электросваркой.
В зависимости от величины действующих усилий, конструктивных и компоновочных решений допускается изменение числа и конфигурации болтов и размеров фланцев вала по сравнению с табличными. Материал болтов — сталь с категорией прочности не менее КП 50 по ГОСТ 8479—70. Напряжения предварительного затяга болтов фланцевого соединения должны быть в пределах 150—200 МПа. Максимальные приведенные напряжения в болтах при номинальной частоте вращения должны быть не более 220 МПа. Указанные напряжения допускается увеличивать в случае применения болтов из высокопрочных сталей.
