Комплексний підхід до аналізу статичної та динамічної міцності ротора димососу

Анотація

В роботі описано процес оцінки статичної і динамічної міцності ротора осьового димососу зі здвоєними лопатками, що дозволяють значно підвищити його ефективність. Для побудови розрахункової моделі аналізу міцності виконано спрощення геометричної моделі шляхом видалення болтових з’єднань, зрощування малих поверхонь, а також моделювання зварних швів у вигляді зкруглень та фасок. Такі спрощення дозволили побудувати якісну скінченно-елементну сітку, що має достатню точність для виконання інженерних розрахунків. Розрахункові моделі включають скінченно-елементу модель одного сектора циклічної симетрії робочого колеса димососа, що використовується для більш точного визначення його напружено-деформованого стану та локальних максимумів напружень в місцях їхньої концентрації в кореневих перерізах лопаток та у місцях їхнього з’єднання перемичками від дії відцентрових сил, аеродинамічних навантажень на лопатку та теплових навантажень від прогріву колеса, а також скінченно-елементну модель всього ротора із менш детальним розбиттям робочого колеса, яке в даному випадку відіграє роль масово-інерційного елементу, та більш детальним розбиттям валу для аналізу його статичної міцності і реакцій у підшипникових вузлах від дії сил тяжіння та визначення власних частот й форм коливань ротора та можливості виникнення резонансів із кратностями частоти збуджуючих навантажень. Аналіз статичної міцності робочого колеса та валу ротора димососа виконувався шляхом порівняння еквівалентних за Мізесом напружень із допустимими напруженнями, а аналіз динамічної міцності ротора димососа виконувався шляхом визначення рівня відстройки власних частот коливань від кратностей частоти збуджуючого навантаження, яким в даному випадку приймались відцентрові сили, що діють на дисбаланс ротора, який обертається. Детальний аналіз результатів розрахунків дозволив встановити, що елементи ротора димососа відповідають вимогам статичної міцності під дією усіх можливих типів навантажень, а власні частоти коливань ротора мають достатній рівень відбудови від кратностей частоти збуджуючого навантаження. Таким чином зроблений висновок про статичну і динамічну міцність ротора димососа, що впливають на його ресурс та довговічність роботи на номінальному режимі.