Проектування, аналіз та експериментальне дослідження статичної міцності композиційної біметалічної лопатки вентилятора головного провітрювання шахти

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20998/2078-9130.2018.38.152477

Ключові слова:

вентилятор, біметалічна лопатка, статична міцність, нелінійний контакт, експеримент, профілювання

Анотація

В роботі розроблені конструкція та метод виготовлення лопатки вентилятора головного провітрювання шахт, яка поєднує у собі сталевий хвіст із остовом та алюмінієве перо, що дозволяє досягти високої міцності її кріплення в машині у поєднанні із відносно низькою вагою робочої частини. Метод полягає у нанесенні алюмінієвого пера лопатки за допомогою процесу лиття у кокіль на сталевий остов із хвостом. Детальній аналіз внутрішньої структури поєднання двох матеріалів продемонстрував суцільність їхнього з’єднання та повний контакт поверхонь. Створена за допомогою проведених скінченно-елементних розрахунків методика спрощеного експериментального дослідження статичної міцності лопатки дозволила підтвердити працездатність з’єднання між сталевою та алюмінієвою частинами та дослідити особливості деформування і руйнування такої комбінації різнорідних елементів, що, в свою чергу, відкриває шлях для випробувань та використання даного інженерного рішення в реальних роторних машинах.

Посилання

  1. Brusilovsky I.V. Aerodinamika osevykh ventilyatorov [Aerodynamics of axial fans]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1984. 240 p.
  2. Martynenko V.G., Hrytsenko N.I. Analiz staticheskoy i dinamicheskoy prochnosti osevogo ventilyatora s uchotom aerodinamicheskikh svoystv potoka i neodnorodnosti temperaturnogo polya [Analysis of the static and dynamic strength of an axial fan, taking into account the aerodynamic properties of the flow and the heterogeneity of the temperature field]. Problemy mashinostroyeniya [Problems of machine building]. 2015, vol. 18, no. 4/1, pp. 44-52. Available at http://journals.uran.ua /jme/article/view/57509 (accessed 13.11.2018).
  3. Martynenko V.G., Hrytsenko N.I. Analiz staticheskoy i dinamicheskoy prochnosti osevogo ventilyatora s uchotom aerodinamicheskikh svoystv potoka i neodnorodnosti temperaturnogo polya [Analysis of the static and dynamic strength of an axial fan, taking into account the aerodynamic properties of the flow and the heterogeneity of the temperature field]. Sovershenstvovaniye turboustanovok metodami matematicheskogo i fizicheskogo modelirovaniya [Improvement of turbine setups using mathematical and physical modeling]. Kharkov, IPMach im. A.N. Podgorny Publ., 2015.
  4. Martynenko V.G., Hrytsenko N.I. Kompleksnyy podkhod k analizu staticheskoy i dinamicheskoy prochnosti dymososa DO-14 [An integrated approach to the analysis of static and dynamic strength of the DO-14 smoke exhauster]. Innovatsionnyye puti modernizatsii bazovykh otrasley promyshlennosti, energo- i resursosberezheniye, okhrana okruzhayushchey prirodnoy sredy [Innovative ways of modernization of basic industries, energy and resource conservation, environmental protection]. Kharkov, SE "UkrNTTs "Energostal" Publ., 2017, pp. 131-138. Available at http://energostal.kharkov.ua/content/documents /19/1896/Attaches/sbornik_molodezhnoy_konferentsii_2017. compressed.pdf (accessed 13.11.2018).
  5. Donvent. Main ventilation fans of the VO-D series. Available at https://donvent.com/ru/node/34 (accessed 13.11.2018).
  6. Magerramova L.A. Primeneniye bimetallicheskikh bliskov, izgotavlivayemykh metodom GIP iz granuliruyemykh i liteynykh nikelevykh supersplavov, dlya uvelicheniya nadezhnosti i resursa gazovykh turbin [The use of bimetallic blisks, manufactured by the HIP method from granulated and cast nickel superalloys, to increase the reliability and service life of gas turbines]. Vestnik UGATU. Teplovyye, elektroraketnyye dvigateli i energoustanovki LA [Bulletin of UGATU. Thermal, electric propulsion engines and aircraft power installations]. 2011, vol. 15, no 4 (44), pp. 33-38.
  7. Magerramova L.A., Vasilyev B.E. Bimetallicheskiye bliski turbin s bandazhirovannymi lopatkami dlya gazoturbinnykh dvigateley [Bimetallic blisks of turbines with shrouded blades for gas turbine engines]. Nauka i Obrazovaniye [Science and Education]. 2015, no. 06, pp. 143-156. Available at https://www.researchgate.net/publication/282061783_Bimetallic_Blisks_with_Shrouded_Turbine_Blades_for_Gas_Turbine_Engines (accessed 15.11.2018).
  8. Magerramova L.A., Stadnikov A.N. Eksperimental'noye issledovaniye obraztsov-imitatorov bimetallicheskogo monokolesa vysokotemperaturnoy turbiny s okhlazhdayemymi lopatkami dlya perspektivnykh gazoturbinnykh dvigateley [Experimental study of bimetal monoepeller of a high-temperature turbine with cooled blades for promising gas turbine engines]. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta [Bulletin of the Samara State Aerospace University]. 2015, vol. 14, no. 3, part 1. pp. 114-121.
  9. Magerramova L., Vasilyev B., Nigmatullin R. Kinzburskiy V. Design of a Bimetallic Blisk Turbine for a Gas Turbine Engine and its Production Using Powder Metallurgy Methods. ASME Turbo Expo 2017: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. Available at http://proceedings.asmedigital collection.asme.org/proceeding.aspx?articleid=2650308 (accessed 15.11.2018). DOI:10.1115/GT2017-63560.
  10. Kutykova A.S. Tekhnologiya izgotovleniya lopatok s zashchitnym pokrytiyem metodom izotermicheskogo vydavlivaniya bimetallicheskoy zagotovki pod izotermicheskuyu shtampovku [Manufacturing technology of blades with a protective coating by the method of isothermal extrusion of a bimetallic billet under isothermal stamping]. Nauka i Obrazovaniye [Science and Education]. 2009, no. 07. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=12865433. (accessed 15.11.2018)
  11. Lee Ch.P., Isburgh A.M., Wilson P.S. Bimetallic Turbine Airfoil. The USA. Pat. US 005348446A.
  12. Patrick D.K., Bauer R.Ch., Kelly T.J. Monolithic and Bi-Metallic Turbine Blade Dampers and Method of Manufacture. The USA. Pat. US 2010/0008778A1.
  13. Millet F., LeRoy D. Method of Manufacturing a Bimetallic Turbine Blade and Use Thereof. The USA. Pat. US 006047474A.
  14. Millet F., LeRoy D. Manufacturing Method for Bimetallic Turbine Blade and Use. France. Pat. EP 0919322 A1 19990602, France, Publ. 02.06.1999.
  15. Tymoshenko S.P. Soprotivleniye materialov. Tom 1. Elementarnaya teoriya i zadachi. [Strength of materials. Volume 1. Elementary theory and problems]. Moscow, Nauka Publ., 1965. 364 p.
  16. Vibratsii v tekhnike. Spravochnik v 6-ti tomakh. Tom 6. Zashchita ot vibratsii i udarov [Vibrations in the technique. Handbook in 6 volumes. Volume 6. Protection from vibration and shock]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1981. 456 p.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-01-01

Як цитувати

Martynenko, V. G., Hrytsenko, M. I., & Mavrody, S. V. (2018). Проектування, аналіз та експериментальне дослідження статичної міцності композиційної біметалічної лопатки вентилятора головного провітрювання шахти. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Динамiка та мiцнiсть машин, 1(38), 20–31. https://doi.org/10.20998/2078-9130.2018.38.152477

Номер

№ 38 (2018): Вісник НТУ "ХПІ": Серія "Динаміка та міцність машин"

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Динамiка та мiцнiсть машин

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.