Анализ напряженно-деформированного состояния и контактных давлений на поверхностях бронзовых втулок подшипника лопасти поворотно-лопастного рабочего колеса

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2021.03.045
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Выпуск Том 24, № 3, 2021 (сентябрь)
Страницы 45–51

 

Авторы

В. Г. Субботин, АО «Турбоатом» (61037, Украина, г. Харьков, пр. Московский, 199), e-mail: office@turboatom.com.ua, ORCID: 0000-0002-2489-5836

А. С. Бураков, АО «Турбоатом» (61037, Украина, г. Харьков, пр. Московский, 199), e-mail: burakov.a.b.s@gmail.com, ORCID: 0000-0002-3264-5300

А. В. Душин, АО «Турбоатом» (61037, Украина, г. Харьков, пр. Московский, 199), ORCID: 0000-0002-1549-5152

В. Н. Ефименко, АО «Турбоатом» (61037, Украина, г. Харьков, пр. Московский, 199), e-mail: efimenko@turboatom.com.ua, ORCID: 0000-0003-2140-893X

А. О. Коршунов, АО «Турбоатом» (61037, Украина, г. Харьков, пр. Московский, 199), e-mail: korshunov_ao@turboatom.com.ua, ORCID: 0000-0002-3386-5372

О. Н. Хорев, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: oleg_xo@ukr.net, ORCID: 0000-0001-6940-4183

 

Аннотация

Выполнен анализ существующих и перспективных конструкций уплотнения лопастей для рабочих колес поворотно-лопастного типа. Выбранный тип уплотнения обеспечивает максимальную экологичность для рабочих колес поворотно-лопастного типа. Построена трехмерная модель сектора корпуса рабочего колеса с установленной цапфой и внутренней и внешней втулками цапфы лопасти с учетом цикличной симметрии конструкции рабочего колеса на базе современной системы автоматического проектирования. Разработана схема приложения внешних нагрузок от лопасти и рычага на приведенную трехмерную модель сектора корпуса рабочего колеса поворотно-лопастного типа. Осуществлена постановка контактной задачи для определения напряженно-деформированного состояния и контактных давлений внутренней и внешней бронзовых втулок цапфы лопасти поворотно-лопастного рабочего колеса при разных режимах работы. Выполнена постановка задачи для метода конечных элементов с учетом схемы приложения внешних усилий и контактных ограничений на приведенную трехмерную модель сектора корпуса рабочего колеса поворотно-лопастного типа в программном комплексе для осуществления инженерных расчетов. По результатам расчетов получены эпюры распределения главных напряжений и эпюра распределения контактного давления на внешней и внутренней бронзовых втулках цапфы лопасти. Обработаны результаты расчетов на прочность по данным эпюр распределения главных напряжений и определено контактное давление на внутренней и внешней бронзовых втулках цапфы лопасти. Разработана методика для дальнейшего использования приведенной расчетной схемы при оценке напряженно-деформированного состояния деталей рабочих колес поворотно-лопастного типа с использованием современных систем автоматического проектирования и программного комплекса для проведения инженерных расчетов. Выполнено сравнение напряженно-деформированного состояния втулок цапфы лопасти для старой и новой конструкций уплотнения рабочего колеса поворотно-лопастного типа.

 

Ключевые слова: втулки подшипников, рабочее колесо, метод конечных элементов, контактная задача, математическая модель.

 

Литература

  1. Ковалев Н. Н. Гидротурбины. Конструкции и вопросы проектирования. Л.: Машиностроение, 1971. 584 с.
  2. Гузнеков В. Н., Журбенко П. А., Бородаева Т. П. Solidworks 2016: Трехмерное моделирование и выполнение электронных чертежей. М.: Изд-во Моск. техн. ун-та им. Н. Э. Баумана, 2017. 124 с.
  3. Алямовский А. А., Собачкин А. А., Одинцов Е. В.,  Харитонович А. И., . Пономарев Н. Б. Компьютерное моделирование в инженерной практике. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 783с.
  4. ГОСТ 613-79. Бронзы оловянные литейные. Марки. Введ. 1980-01-01. М., 2000. 5 с.
  5. Гольденблат И. И., Копнов В. А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1968. 191 с.
  6. Пономарев С. Д., Бидерман В. Л.,  Сосновский Л. А. Расчеты на прочность в машиностроении. Сопротивление усталости металлов и сплавов. Справочник: в 2–х ч. М.: Машгиз, 1956. 191 с.
  7. Васильков Д. Б., Вейц В. Л. , Схиртладзе А. Г. Электромеханические приводы металлообрабатывающих станков. Расчет и конструирование. СПб.: Политехника, 2010. 759 с.

 

Поступила в редакцию 29 июля 2021 г.