трусики женские украина

На головну

 Аеродинамічні навантаження і динамічні напруги, що діють на робоче колесо відцентрового компресора - Промисловість, виробництво

Робота виконана на кафедрі "Газотурбінні, двигуни установки та двигуни" Казанського державного технічного університету ім. А.Н. Туполєва та в ЗАТ "НІІтурбокомпрессор ім. В.Б. Шнепп".

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Евгеньев Станіслав Сергійович

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Фафурін А.В., кандидат технічних наук Сагадеев Р.Г.

Провідна установа: ВАТ "Авіамотор" (г. Казань)

Захист дисертації відбудеться "" червня 2006 в "" годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 212.079.02 в Казанському державному технічному університеті ім.А.Н. Туполева за адресою: 420111, м Казань, вул. К. Маркса, 10.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Казанського державного технічного університету ім. А.Н. Туполева.

Автореферат розісланий "" ____________2006 р

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Відцентрові компресорні ступені широко використовуються в осецентробежних компресорах газотурбінних двигунів (ГТД) наземного та авіаційного виконання, в бортових турбогенераторах, агрегатах турбонаддува двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), а також у відцентрових компресорах (ЦК), що застосовуються в хімічній, нафтовій та газовій галузях промисловості.

Досвід експлуатації ЦК при високих окружних швидкостях обертання і тисках робочого середовища виявив необхідність дослідження нестаціонарних процесів у зв'язку з втомним поломками робочих коліс (РК), що виникають через наявність значних змінних аеродинамічних навантажень. Серед відомих нестаціонарних явищ в ЦК найбільш значне негативний вплив на втомну міцність колеса надає нерівномірність розподілу параметрів потоку по окружній координаті близько дисків колеса, пов'язана зі складною структурою потоку на виході з РК, зворотним впливом вихідного пристрою в разі безлопаточного дифузора (БЛД) і впливом лопаточного дифузора (ЛД). При обертанні ротора окружна нерівномірність параметрів потоку, стаціонарна по відношенню до корпусу, перетвориться в нестаціонарне поле тиску і швидкостей по відношенню до обертається РК. Важливо відзначити, що цей вид нестаціонарності існує на всіх режимах роботи ЦК, що допускаються при експлуатації. Крім того, є можливість виникнення резонансного режиму при збігу частоти аеродинамічного навантаження з однією з власних частот коливання якого-небудь елементу РК, що приводить до небезпечних динамічним напруженням і втомним руйнувань.

Тому подальше дослідження закономірностей розподілу тисків і швидкостей потоку по колу близько РК, розробка методів визначення величини і частоти впливу на РК змінних аеродинамічних навантажень і відповідних напружень, а також способів їх зниження є дуже актуальними.

Мета роботи. На основі експериментальних і розрахунково-теоретичних досліджень розробити метод визначення змінних аеродинамічних навантажень і динамічних напружень, що діють на РК ЦК.

Завдання дослідження. У відповідності з поставленою метою вирішувалися такі:

1. Розробка та експериментальні дослідження компактних ступенів кінцевого типу з закритими і напіввідкритими РК з циліндричними і просторовими лопатками, з різними типами дифузорів і вихідних пристроїв, для визначення звичайними і безінерційними приладами зовнішніх полів тисків, їх частот і амплітуд впливу на диски РК.

2. Розробка інженерного методу визначення змінних аеродинамічних навантажень, що діють на РК з зовнішнього боку дисків і з боку потоку в каналі РК.

3. Визначення динамічних напружень від дії змінних тисків при експлуатації, власних частот і форм коливань РК різних конструкцій та їх резонансних режимів.

Наукова новизна роботи. У процесі дослідження отримані нові наукові результати, які виносяться на захист:

1. У результаті експериментальних досліджень трьох характерних для ЦК ступенів кінцевого типу з коефіцієнтами витрати Ф0 = 0,025-0,07-0,09, що містять вхідний апарат, РК з циліндричними і просторовими лопатками, БЛД і ЛД і кільцеву камеру (КК), і аналізу експериментальних даних інших авторів отримані узагальнюючі залежності нерівномірності тисків за РК і близько дисків РК від реактивності при різних режимах роботи ступенів.

2. На основі узагальнених залежностей створена програма розрахунку на ПЕОМ аеродинамічних навантажень, що діють на покривний або основної диски РК з зовнішнього боку, враховує геометрію, газодинамічну характеристику щаблі й напрямок течії газу в зазорах близько дисків РК.

3. Визначено тиску в каналах досліджених РК за відомою методикою розрахунку усередненого осесимметричного потоку з урахуванням змінності його сорому при мінімальних і максимальних тисках на виході з РК, прийнятих з експериментальних даних по нерівномірності. Зміна витрати через канал РК за рахунок різного противодавления через нерівномірність за один оборот викликає відповідну зміну тиску в каналі РК, що використано для розрахунку для розрахунку миттєвих значень тисків у каналі РК.

4. Розраховані динамічні напруження і запаси міцності від дії сумарного поля тисків на диски і лопатки РК за допомогою програмного пакета ANSYS. Якість побудови кінцево-елементної (КЕ) моделі РК перевірено узгодженням розрахунків за методом скінченних елементів (МСЕ) з досвідченими даними по власних частотах і формам коливань досліджених РК, отриманими методом голографічної інтерферометрії.

5. У результаті гармонійного аналізу розподілу статичних тисків на стінці за РК, виміряних пневмометричні методом, а також швидкостей і тисків за РК, виміряних анемометріческім і тензометричним методами, визначені номери гармонік аеродинамічних навантажень, відповідних максимальним амплітудам коливань.

6. Виявлено резонансні режими роботи трьох характерних РК, що працюють з БЛД, ЛД і КК на основі побудованих частотних діаграм.

7. Проведено аналіз причин реального обширного втомного руйнування ліцензійного закритого РК типу "L" ЦК синтез газу за допомогою пропонованих методів розрахунку змінних тисків, динамічних напружень та резонансних частот обертання. Результати аналізу підтвердили факт втомного руйнування РК типу "L", що дозволяє рекомендувати використані методи при проектуванні ЦК.

Практична цінність. Розроблений метод розрахунку дозволяє визначати напружено-деформований стан (НДС) РК при впливі на нього змінних аеродинамічних навантажень на стадії проектування нових ЦК і заздалегідь вжити необхідних заходів для підвищення надійності їх роботи.

Створені сучасні алгоритми розрахунків змінних аеродинамічних навантажень і динамічних напружень, що діють на РК, є необхідними для конструктора і дозволяють з меншими витратами часу визначати резонансні частоти обертання РК і запас міцності по динамічним (втомним) напруженням. Зазначені методи розрахунку РК дозволяють скоротити терміни їх проектування і доведення, підвищити якість ЦК ВМД та загальнопромислових ЦК високого тиску.

Реалізація роботи в промисловості. Методи розрахунку і програми впроваджені в систему автоматичного проектування (САПР) ЦК в ЗАТ "НІІтурбокомпрессор ім. В.Б. Шнепп".

Апробація роботи. Результати роботи доповідалися на XIV-XVI Всеросійських міжвузівських науково-технічних конференціях "Електромеханічні та внутрішньокамерних процеси в енергетичних установках, струменевий акустика, діагностика технічних систем, прилади та методи контролю природного середовища, речовин, матеріалів і виробів" (м Казань, Військовий артиллеристский університет , 2002, 2003, 2004), на VI і VII Міжнародних науково-технічних конференціях молодих фахівців "Дослідження, конструювання та технологія виготовлення компресорних машин" (г. Казань, ЗАТ "НІІтурбокомпрессор ім.В.Б. Шнепп ", 2002 р, 2004), на XII Міжнародної молодіжної наукової конференції" XII туполевских читання "(м Казань, Казанський державний технічний університет ім.А.Н. Туполєва, 2004), на XIII Міжнародній науково-технічній конференції з компресоробудуванню "Компресорна техніка і пневматика в XXI столітті", (м Суми. СНВО ім. Фрунзе, 2004), на Міжнародній науково-технічній конференції "Робочі процеси і технологія двигунів" (м Казань, Казанський державний технічний університет ім.А.Н. Туполєва, 2005), на II Міжнародній науково-технічній конференції "Авіадвигуни XXI століття" (м Москва, ЦИАМ, 2005).

В цілому робота доповідалася на кафедрі "Газотурбінні, двигуни установки та двигуни" (г. Казань, Казанський державний технічний університет ім.А.Н. Туполєва, 2006) і в ЗАТ "НІІтурбокомпрессор ім. В.Б. Шнепп", 2004 -2006 р р

Особистий внесок у роботу. Автором розроблені три характерні ступені кінцевого типу та проведені їх експериментальні дослідження, розроблені алгоритми розрахунку змінних аеродинамічних навантажень закритих і напіввідкритих РК з циліндричними і просторовими лопатками, проведено чисельне моделювання вимушених коливань і динамічних напружень в РК з циліндричними і просторовими лопатками досліджених ступенів за допомогою програмного пакета ANSYS.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 14 друкованих праць з них 9 статті і 5 тез доповідей.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, списку літератури та додатку. Робота містить сторінок машинописного тексту, таблиць, малюнків. Список літератури включає 89 найменувань. У додатку представлений акт внедренія.Краткое зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульована мета роботи і наведені основні наукові результати.

відцентровий компресор робоче колесо

Перша глава містить аналіз сучасного стану проблеми втомної міцності РК ЦК. Відображені дослідження фізичної картини потоку в областях, що безпосередньо прилягають до РК, і нестаціонарності потоку, яка визначається окружний нерівномірністю тиску близько дисків РК, а також наведено методи визначення змінних аеродинамічних навантажень і динамічних напружень, що діють на РК. Відзначено значний внесок Яновського М.І., Ськубачевський Г.С., Жіріцкого Г.С., Біргера І.А., Шорр Б.Ф., Раєр Г.А., Ріса В.Ф., Демьянушко І.В. , Образцова І.А. та ін. у розвиток науки про міцність робочих коліс турбомашин. Відображені результати проведених раніше досліджень Красильникова В.А., Алемасова Н.А., Ізмайлова Р.А., Селезньова К.П., Евгеньева С.С., Ільїна А.Л. та ін. Всі зазначені роботи сприяли поліпшенню міцності і газодинамічних характеристик. Однак завдання отримання методу визначення змінних аеродинамічних навантажень і динамічних напружень стосовно відцентровим східцях з РК закритого і напіввідкритого типу з просторовими лопатками в широкому діапазоні коефіцієнтів витрати (Ф0 = 0,025-0,07-0,09) в них не ставилася. У літературі недостатньо відображені результати експериментальних досліджень змінних аеродинамічних навантажень сучасних конструкцій ступенів ЦК з РК закритого і напіввідкритого типу з просторовими лопатками, БЛД, ЛД і КК. Відсутня інженерний метод визначення змінних аеродинамічних навантажень і динамічних напружень РК закритого і напіввідкритого типу з просторовими лопатками.

В результаті аналізу сформульовані завдання цього дослідження.

У другому розділі дано опис проведеного експериментального дослідження нерівномірності потоку по колу і радіусу близько дисків РК. Як об'єктів дослідження прийняті три характерні ступені кінцевого типу, кожна з яких включала: вхідний апарат, РК, БЛД або ЛД і КК або внутрішню равлика (ВУ). Параметри цих ступенів наведені в таблиці 1.

Експериментальні дослідження проведені на стенді газодинаміки ЗАТ "НІІтурбокомпрессор ім.В.Б. Шнепп", який атестований згідно ГОСТ 24555-81. Стенд оснащений усіма необхідними системами, що дозволяють безпечно експлуатувати його в діапазоні частот обертання ротора досліджуваної ступені n = 5000-25000об / хв. Система вимірювання дає можливість визначати величини температури одночасно в 60 точках відбору, надлишкового тиску в 100 точках відбору і перепаду тиску на діафрагмі із записом і обробкою їх на ПЕОМ в процесі випробування.

У роботі використані такі методи дослідження:

пневмометричні - для вимірювання поля статичних тисків у зазорах між дисками РК і корпусом;

термоанемометрический - для виявлення частот і амплітуд пульсацій швидкості за РК з частотою опитування 2,5 кГц;

тензометричний - для виявлення пульсацій статичного тиску на передній стінці за РК з частотою опитування 5 кГц.

Таблиця 1

 № ступені Тип вих. пристрою Тип РК

 b л2

 z 2

 z 3

 M u W

 h підлогу

 (Расч)

 (Расч)

 №1 КК Закрите з циліндричними лопатками 90 ° 0,017 23 0,5-0,7 0,47 0,63 0,27 0,025

 №2 КК Закрите з просторовими лопатками 45 ° 0,068 13 Варіант з БЛД

 - 0,5-0,7 0,67 0,82 0,3 0,07

 Варіант з ЛД

 10 0,5-0,7 0,67 0,84 0,23 0,062

 №3 ВУ Полу відкрите з просторовими лопатками 50 ° 0,059 17 19 1,1 0,65 0,81 0,34 0,09

Результати експериментальних досліджень показали, що змінні безрозмірні давленіяв залежності від типу щаблі, режимів роботи, наявності БЛД або ЛД, покривного або основного диска можуть становити 10-30% від середнього значення тиску по колу.

На основі власних експериментальних даних і даних інших авторів побудовані узагальнені графіки у вигляді залежності нерівномірності давленіяна (А - амплітуда нерівномірності тиску, - середній тиск по колу на даному радіусі) від ступеня реактивності РК W (рис.1) і коефіцієнта загасання нерівномірності тиску, де - на будь-якому радіусі, від радіусадля ступенів з БЛД і ЛД. Отримані залежності дозволяють знайти нерівномірність давленіяна будь-якому радіусі для ступенів з подібною геометрією, досліджених нами та іншими авторами. Для ступенів з БЛД і просторовими РК отримані дані доповнюють наведені в літературі дані для РК з циліндричними лопатками. Для ступенів з ЛД отримані узагальнені залежності в літературі відсутні.

За узагальненими даними для ступенів з БЛД найбільший вплив на відносну нерівномірність давленіяна виході з РК пріоказивает реактивність ступені W. З її зменшенням, тобто із зростанням рівня швидкостей за РК, велічіназаметно зростає. Це зростання більш помітний для течії близько покривного диска РК і менше - близько основного, що пов'язано з меншою величиною протікання через ущільнення валу.

Коефіцієнт КА, що дозволяє определітьна будь-якому радіусі при ізвестномна, знижується зі зменшенням (рис.2). Найбільш помітно це зниження для покривного диска проявляється пріі малих величинах W. Для основного диска характер зміни КАС уменьшеніемсохраняется, але проявляється при. Для ступені №1 (,) величина КАрезко зменшується на ділянці.

За отриманими узагальненими даними для ступенів з ЛД із збільшенням реактивності ступені W велічінасніжается менш помітно в порівнянні спри використанні БЛД (рис.2).

Для основного диска величина КАзаметно знижується на ділянці не сильно залежить від режиму роботи щаблі.

Проведено гармонійний аналіз розподілу безрозмірного статичного тиску по колу за РК в області програмному середовищі Mathcad з використанням команди CFFT - стандартного перетворення Фур'є. Виявлено гармоніки, що мають максимальні амплітуди: для ступені №1 з БЛД (,,) k = 1-6, для ступені №2 з БЛД (,,) k = 1-4 (рис.3).

Гармонійний аналіз розподілу статичних тисків по колу за РК в області, отриманих іншими авторами, показав для щаблі ,, циліндричні лопатки, (ЗАТ "НІІтурбокомпрессор") k = 1-2, для щаблі ,, циліндричні лопатки, (АТ "Невський завод") k = 1-2. Для ступені ,, прямі лопатки, (ЗАТ "НІІтурбокомпрессор") k = 1-5.

Таким чином, зі збільшенням, тобто із зменшенням швидкості на виході з РК, кількість гармонік, що мають максимальні амплітуди, зменшується.

При дослідженні пульсацій швидкості термоанемометрическим методом вимірювальна апаратура, що включає в себе дротяний датчик, термоанемометр DISA55M, лінеарізатор, аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) і ПЕОМ з програмним пакетом для аналізу виміряних сигналів, запозичена на кафедрі 22 КДТУ ім.А.Н. Туполева. За допомогою програми, наявної в складі вимірювальної апаратури, вихідний сигнал розкладений в ряд Фур'є і знайдена енергія сигналів пульсацій швидкості Еk. На основі побудови графіка залежності Еkот кратності гармонік k виявлені k, що мають максимальні амплітуди (рис.4). Для ступені №2 з БЛД k = 1-4. Для ступені №1 з БЛД k = 1. У зв'язку з частотою опитування 2500 Гц виявити гармоніки з кратностями k = z2і 2z2і вище при Mu2 = 0,5 (f0 = 182Гц) не вдалося. Однак зі зменшенням частоти обертання ці гармоніки також виявлялися.

1 -

2 -

3 -

4 -

5 -

6 -, -

7 -

Рис. 2. Завісімостьдля покривного диска РК ступенів з БЛД

1, 2, 3, 4 - дані інших авторів; 5, 6, 7 - дані учасника

Дослідження пульсацій тисків на передній стінці за РК проведено з використанням апаратури, що включає датчик тензометричного типу, виготовлений в ЗАТ "НІІтурбокомпрессор", АЦП і ПЕОМ з пакетом програм, що дозволяють проводити гармонійний аналіз виміряних сигналів. Вимірювальна система мала частоту опитування 5000 Гц. У процесі вимірювання вихідний сигнал розкладений в ряд Фур'є і побудований графік залежності амплітуди пульсацій тиску pkот кратності гармонік k (рис.5). На основі цього графіка виявлені k, що мають максимальні амплітуди. Для ступені №2 з БЛД k = 1-4, k = z2і 2z2; для ступені №1 з БЛД k = 1-2 і k = z2; для ступені №2 з ЛД k = 1, k = z2і 2z2. Вимірювання пульсацій статичних тисків за РК з частотою опитування 5000 Гц підтверджує дані, отримані за допомогою термоанемометра, і доповнює їх виявленими кратностями гармонік k = z2і 2z2імеющіх максимальні амплітуди.

Рис. 3. Гармонійний аналіз завісімостіза РК на

а) ступінь №1 з БЛД (,)

б) ступінь №2 з БЛД (,)

а) при, б) при, в) при

1 - датчик в центрі (b3 / 2), 2 - датчик близько покривного диска.

Рис. 4. Залежність Еk = f (k) надлом ступені №2 з БЛД (,)

Рис. 5. Залежність pk = f (k) напри

а) Ступень №1 з БЛД (,), f0 = 182,4 Гц; 1 -; 2 -; 3 -

б) Ступень №2 з БЛД (,), f0 = 182,4 Гц; 1 -, 2 -, 3 -

Таким чином, на основі стандартного Фур'є-аналізу змінних аеродинамічних навантажень, отриманих експериментально трьома різними методами доповнюють один одного, визначені кратності гармонік з найбільшими амплітудами. Частоти збурюючих змінних аеродинамічних навантажень визначені за висловом

fk = k ? n,

де n - частота обертання РК (об / с), і використані в подальшому для визначення резонансів РК.

У третьому розділі на підставі узагальнених даних розроблено метод розрахунку тисків, з урахуванням нерівномірності по колу, що діють із зовнішнього боку на диски РК. В якості вихідних даних необхідна геометрія щаблі й газодинамічна характеристика в безрозмірному вигляді.

З узагальнених даних за графіком на рис.1, при ізвестнихі W, визначається значеніедля радіусу. Далі находітсяіспользуя рис.2 і велічіниі далі А для кожного последующегопо формулою

. (1)

і величина аеродинамічного навантаження з урахуванням амплітуди неравномерностіпо формулою

. (2)

Розрахована величина аеродинамічного навантаження з урахуванням амплітуди нерівномірно подальшому використовується для визначення динамічних навантажень на зовнішні поверхні дисків РК.

Визначення миттєвих змін тисків на диски і лопатки в міжлопатковому каналах РК, що виникають за рахунок різного противодавления через нерівномірність тиску на виході РК за 1 оборот проводилося за допомогою програмного комплексу, в якому вирішуються завдання: розрахунку осесимметричного потоку в меридіональному каналі РК; обтікання решіток профілів на осесиметричних поверхнях струму. Середній тиск на виході з РКпріопределялось на основі розрахунку потоку на осесиметричних поверхнях струму при відомих початкових параметрах (pн, Тн, Мu, R, k, Ф0) і заданої геометрії ступені; воно порівнювався з середнім тиском p2, відомим з дослідної газодинамической характеристики щаблі. Ця відмінність визначалося коефіцієнтом корекції КК, який менше 1, т.к. при расчетене враховуються втрати. ККрассчітивался за формулою

, (3)

З використанням величини А при, яка визначається за методом, представленому вище, обчислювалося максимальне і мінімальне тиску p2с урахуванням нестаціонарності за формулою

,. (4)

Для визначення поля тисків, чинного на диски і лопатки усередині каналу РК, з використанням розрахунку потоку на осесиметричних поверхнях струму, максимальне і мінімальне тиску на виході з РК обчислювалося за формулами

,. (5)

Задані значеніяідостігалі за рахунок підбору розрахунком потоку на осесиметричних поверхнях струму двох миттєвих за 1 оборот значень Ф0і відповідних миттєвих епюр тисків і швидкостей, в каналі РК. Останні порівнювали з середніми значеннями, отриманими для середнього за 1 оборот давленіяпо окружності за РК, відповідного вихідного Ф0. В результаті знаходили передбачуване миттєве значення тиску pмі відносної швидкості Wмпо ширині каналу на даному, які, в подальшому, використовувалися для розрахунку динамічних напружень в міжлопатковому відсіках РК. Розраховані розподілу відносних швидкостей в каналах РК порівнювалися з експериментальними даними Красильникова В.А., Локшина І.Л., Тарасова А.Д. Отримано задовільний якісне збіг, що дозволяє використовувати цю математичну модель.

Розрахунок динамічних напружень проведено за допомогою МСЕ, реалізованого в програмному пакеті ANSYS. Для моделювання напружено-деформованого стану РК була побудована КЕ модель сектора РК. У зв'язку з відзнакою координатної сітки поверхневого навантаження від вузлової координатної сітки поверхонь дисків і лопатки КЕ моделі, розроблена програма включає: упорядкування вузловий координатної сітки поверхонь КЕ моделі; визначення навантажень у вигляді тисків, відповідних цій сітці, з інтерполяцією тисків по координатної сітці вихідної поверхневого навантаження і запис списку навантажень командами ANSYS. Поверхневу навантаження у вигляді тисків прикладали до дисків на радіусах, де має місце мінімальна жорсткість конструкції і відбуваються основні втомні руйнування від динамічних напружень.

У четвертому розділі наведено побудову КЕ моделі РК. Якість її побудови перевірено узгодженням розрахунків по МКЕ (рис.6) з досвідченими даними по власних частотах і формам коливань досліджених РК, отриманими методом голографічної інтерферометрії (рис.7).

Розраховані без урахування обертання за допомогою МСЕ власні частоти fрі форми коливань РК ступені №2, представлені в таблиці 2, добре узгоджуються з експериментальними частотами fеі формами коливань. Порівняння експериментальних і розрахункових частот і форм коливань показує хороший збіг, що дозволяє говорити про застосовність, надалі, розрахункового методу для визначення власних частот і форм коливань.

Таблиця 2

 Число вузлових діаметрів

 РК ступені №2 ()

 f е, Гц

 f р, Гц

 2 1856 1842 0,7

 3 3671 3643 0,7

 4 5080 4815 5,2

 5 6010 5615 6,5

МСЕ, реалізований в ANSYS, дозволив розрахувати також власні частоти fр 'і форми коливання РК з урахуванням його обертання. При обертанні жорсткість РК збільшується, що призводить до зростання власних частот.

На основі визначених у даній роботі fkfрfр '= f (n) побудовані частотні діаграми (діаграми Кемпбелла) для РК трьох досліджених ступенів. У точці перетину цих кривих визначені частоти обертання РК, при яких виникне резонанс.

Проведено аналіз динамічної та статичної міцності РК трьох досліджених ступенів, які працюють в реальних компресорах. В результаті цього аналізу виявлено, що максимальна інтенсивність динамічних напружень sанаблюдается на периферії РК в місці стику лопатки з покривні диском (рис.8 РК ступені №2). Також визначені запаси втомної міцності для покривного диска досліджених РК за формулою

, (6)

де- граничне амплітудне напруга при асиметричних циклах навантаження для покривного диска РК з лопаткою зі сталі 07Х16Н6.

визначається з діаграми витривалості по розрахованої величиною статичної напруги sm. Запаси міцності по динамічними статіческімнапряженіям для трьох досліджених РК наведені в таблиці 3.

Таблиця 3

 РК ступені №1 РК ступені №2 РК ступені №3

 Запаси по динамічних напруженням na 13,8 1,9 12,4

 Запаси по статичним напруженням nm 1,54 1,67 1,36

З таблиці 3 видно, що для РК ступені №2 запас втомної міцності покривного диска, що менше нормованого значення [nа] = 3 і міцність покривного диска не виконується. У зв'язку з цим можливе руйнування покривного диска в периферійній зоні РК. Для збільшення втомної міцності РК необхідно змінити його конструкцію.

Висновки

1. Експериментально досліджена нерівномірність поля тисків і швидкостей по колу близько дисків РК і на його периферії за допомогою пневмометричні і безінерційних вимірювальних приладів для трьох, широко застосовуваних компактних відцентрових ступенів кінцевого типу з БЛД і ЛД, ВУ та КК, що охоплюють три характерних для ЦК значення коефіцієнта витрати Ф0 (0,025-0,07-0,09), в діапазоні Mu = 0,5-0,7 і Mu = 1,1 для ступені №3 і мають закриті та напіввідкриті РК з циліндричними і просторовими лопатками. В результаті отриманих експериментальних даних показано, що змінна складова тиску для досліджених ступенів може досягати 10-30% від середніх значень по колу за РК.

2. У результаті аналізу власних експериментальних даних і даних інших авторів для закритих і напіввідкритих РК з кутами bл2 = 90 °, 60 °, 50 °, 45 °, 32 ° отримані значення амплітуд нерівномірності тиску по колу (від впливу ВУ і ЛД) на ділянках від зовнішнього радіуса РК до радіуса ущільнення. Виявлено, що нерівномірність тиску є максимальною близько покривного диска РК пріі використанні БЛД.

3. У результаті узагальнення експериментальних даних по нерівномірності тиску розроблена програма для ПЕОМ розрахунку змінних тисків, що діють на диски РК з зовнішнього боку для розглянутих типів кінцевих ступенів. Для розрахунку за програмою необхідна вихідна геометрія і газодинамічні характеристики щаблі.

4. Тиску безпосередньо в каналах РК визначені розрахунком за відомою методикою розрахунку осесимметричного потоку з урахуванням змінності стиснення потоку і наступною ідентифікацією розрахунків з дослідними даними на кордонах РК. Передбачалося, що зміна витрати через канал РК за один оборот його за рахунок різного противодавления через нерівномірність по колу викликає відповідну зміну тиску в каналі РК. Це явище використано для розрахунку миттєвих значень тиску в каналі РК.

5. Виконано розрахунок по МКЕ статичних та динамічних напруг і відповідних запасів міцності на основі дії відцентрових сил і поля змінних тисків, що діють з зовнішньої і внутрішньої сторони дисків трьох досліджених типів РК, що працюють у складі реальних ЦК, і дано рекомендації з удосконалення конструкцій. Зокрема, для РК ступені №2 з БЛД запас по динамічним напруженням становить 1,9, що вимагає зміни конструкції.

6. За допомогою пневмометричні і безінерційних систем вимірювань тиску і швидкостей в області виходу з РК і аналізу спектру частот їх коливань по ширині каналу визначені номери гармонік k частот впливу f = k ? n змінних тисків, відповідних високим амплітудам, для досліджених типів РК на різних режимах роботи. Для РК, що працюють з БЛД і ВУ (або КК) вони знаходяться в діапазоні від k = 1 до k = 6 залежно від ступеня реактивності W і k = z2 (z2- число лопаток РК), а працюють з ЛД складають k = 1 , k = z2і k = z3 (z3- число лопаток ЛД).

7. Методом голографічної інтерферометрії визначені власні частоти і форми коливань досліджених трьох типів закритих (bл2 = 90 ° і 45 °) і напіввідкритого ((bл2 = 50 °) РК і проведено їх порівняння з результатами розрахунку власних частот і форм коливань по МКЕ з використанням пакету ANSYS (ліцензія № 24281/101217 ЗАТ "НІІтурбокомпрессор ім.В.Б. Шнепп"). Збіг досвідчених і розрахункових даних в межах 3-5% показало прийнятність побудованої КЕ-моделі і вона використана для розрахунку власних частот і форм коливань з урахуванням обертання РК.

8. У результаті аналізу побудованих частотних діаграм виявлені резонансні режими роботи трьох досліджених типів РК з bл2 = 90 °, 45 ° і 50 °. Наприклад, для щаблі із закритим РК (bл2 = 90 ° ,, циліндричні лопатки, БЛД і КК) в діапазоні n = 11000-15000об / хв визначені три резонансні частоти обертання n = 13811об / хв (k = 5, два вузлових діаметра), n = 11854об / хв (k = z2 = 23, 5 вузлових діаметрів) і n = 14251об / хв (k = z2 = 23, 6 вузлових діаметрів). Широке закрите РК (bл2 = 45 ° ,, просторові лопатки, ЛД і КК) мало тільки одну резонансну частоту обертання n = 11240об / хв (k = z3 = 10, 2 вузлових діаметра). У напіввідкритому РК (bл2 = 50 ° ,, ЛД, просторові лопатки) в інтервалі n = 15000-25000об / хв резонансні частоти обертання проявлялися при n = 21000об / хв (k = z2 = 17, зонтичні коливання) і n = 15000об / хв (k = z2 = 17, 6 вузлових діаметрів; k = z3 = 19, 8 вузлових діаметрів). Для цього РК виявлені також характерні форми коливань лопаток вхідного обертового апарату.

9. Проведено аналіз причин реального обширного втомного руйнування ліцензійного закритого РК типу "L" ЦК синтез газу за допомогою пропонованих методів розрахунку змінних тисків, динамічних напружень та резонансних частот обертання. Результати аналізу підтвердили факт втомного руйнування РК типу "L", що дозволяє рекомендувати використані методи для проектування ЦК.

За темою дисертації опубліковані наступні роботи

1. Футін В.А. Аналіз похибок вимірювань при газодинамічних випробуваннях змінних проточних частин для ГПА. - Матеріали доповідей ХIV Всеросійської міжвузівської науково-технічній конференції "внутрішньокамерних процеси в енергетичних установках, акустика, діагностика, екологія" .Ч.I. Казань, 2002, с.89-92.

2. Футін В.А. Вивчення нестаціонарних процесів за робочим колесом відцентрового компресора. - Тези доповідей VI науково-технічної конференції молодих фахівців "Дослідження, конструювання та технологія виготовлення компресорних машин". Казань, 2002, с.18-19.

3. Футін В.А. Експериментальне дослідження розподілу тиску за робочим колесом відцентрового компресора. - Збірник матеріалів XV Всеросійської міжвузівської науково-технічній конференції "Електромеханічні та внутрішньокамерних процеси в енергетичних установках, струменевий акустика і діагностика, прилади та методи контролю природного середовища, речовин, матеріалів і виробів". Ч. II. Казань, 2003, с.36-37.

4. Футін В.А. Експериментальне визначення нерівномірності розподіл тиску по колу близько дисків закритих робочих коліс відцентрових ступенів кінцевого типу. - Збірник матеріалів XVI всеросійської міжвузівської науково-технічній конференції "Електромеханічні та внутрішньокамерних процеси в енергетичних установках, струменевий акустика, діагностика технічних систем, прилади та методи контролю природного середовища, речовин, матеріалів і виробів" .Ч.I. Казань, 2004, с.231-232.

5. Евгеньев С.С., Футін В.А. Експериментальне визначення пульсацій тиску і швидкостей за робочим колесом відцентрової ступені кінцевого типу. - Збірник матеріалів XVI всеросійської міжвузівської науково-технічній конференції "Електромеханічні та внутрішньокамерних процеси в енергетичних установках, струменевий акустика, діагностика технічних систем, прилади та методи контролю природного середовища, речовин, матеріалів і виробів" .Ч.I. Казань, 2004, с.229-231.

6. Евгеньев С.С., Футін В.А. Експериментальне дослідження пульсацій швидкостей і статичних тисків за робочим колесом відцентрового компресора. - Тези доповідей VII міжнародної науково-технічної конференції молодих фахівців "Дослідження, конструювання та технологія виготовлення компресорних машин" присвячена 80-річчю з дня народження В.Б. Шнепп, Казань, 2004, с.

7.. Евгеньев С.С., Футін В.А. До визначення нерівномірності розподілу тиску по колу близько дисків закритих робочих коліс відцентрових компресорів. - Тези доповідей VII міжнародної науково-технічної конференції молодих фахівців "Дослідження, конструювання та технологія виготовлення компресорних машин" присвячена 80-річчю з дня народження В.Б. Шнепп, Казань, 2004, с.

8. Евгеньев С.С., Футін В.А. Дослідження нерівномірності потоку за робочим колесом відцентрового компресора. - Збірник наукових праць за редакцією доктора техн. наук І.Г. Хісамеева "Проектування і дослідження компресорних машин". Вип.5, Казань, 2004, с.124-139.

9. Евгеньев С.С., Футін В.А. Дослідження пульсацій тиску і швидкостей за робочим колесом ступені кінцевого типу відцентрового компресора. - Праці XIII Міжнародної науково-технічної конференції з компресоробудуванню "Компресорна техніка і пневматика в XXI столітті" .Ч.I. Суми, 2004, с.83-90.

10. Евгеньев С.С., Футін В.А. Розподіл тиску по колу близько дисків закритих робочих коліс ступенів кінцевого типу відцентрових компресорів. - Праці XIII Міжнародної науково-технічної конференції з компресоробудуванню "Компресорна техніка і пневматика в XXI столітті" .Ч.I. Суми, 2004, с.125-131.

11. Евгеньев С.С., Футін В.А. Визначення резонансних режимів робочих коліс відцентрових компресорів, відчувають вплив змінних тисків. - Матеріали Міжнародної молодіжної наукової конференції "XII туполевских читання". Том I., Казань, 2004, с.221-223.

12. Евгеньев С.С., Футін В.А. Розподіл тиску по колу близько дисків закритих робочих коліс ступенів кінцевого типу відцентрових компресорів. // - Компресорна техніка і пневматика., № 8, 2004, с.28-30.

13. Евгеньев С.С., Футін В.А., Карімов А.Х., Макаєва Р.Х., Царьова А.М. Визначення резонансних частот обертання закритих робочих коліс відцентрових компресорів. - Тези доповідей Міжнародної науково-технічної конференції "Робочі процеси і технологія двигунів", 23-27 травня 2005 КДТУ ім.А.Н. Туполєва, Казань. Казань: Изд-во Казан. держ. техн. ун-ту, 2005, с. 198-200.

14. Евгеньев С.С., Футін В.А. Визначення змінних аеродинамічних навантажень і динамічних напружень, що діють на робочі колеса відцентрових компресорів. - II Міжнародна науково-технічна конференція "Авіадвигуни XXI століття". СБ тез, тому I. - М .: ЦИАМ, 2005, с.323-325.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка