Анализ преднамеренной расстройки параметров при изменении толщины радиальных лопаток турбомашин
Введение. Данная статья посвящена математическим моделям и методам оптимизации конструкционных параметров и режимов работы радиальных рабочих колес энергетических и других турбомашин, применяемых в вентиляции, сушке и других технологических процессах в АПК. Представлены расчет собственных частот, статических напряжений и значения максимального коэффициента увеличения амплитуды радиальных рабочих колес. Эти расчеты позволяются существенно сократить объем дорогостоящих экспериментальных исследований и уменьшить сроки конструирования новых машин по критериям эффективности, надежности и ресурсосбережения высоконагруженных агрегатов. Материалы и методы. Объектом исследования в данной работе является радиальное рабочее колесо с 10-ю лопатками, изготовленное фирмой «Schiele» (Германия), специализирующейся на производстве агрегатов для химической промышленности, сельского хозяйства и вентиляционного оборудования. Использован метод конечных элементов с применением конечного элемента ТЕТ10 из программного ANSYS WORKBENCH для исследования собственных частот, статических напряжений и надежности технических систем и средств в АПК. Значения максимального коэффициента увеличения амплитуды радиальных рабочих колес рассчитаны на основе собственной программы. Результаты и обсуждение. Представлены результаты численного исследования эффектов преднамеренной расстройки радиальных лопаток с целью уменьшения максимального коэффициента амплитуды облопаченных дисков турбомашин и увеличения их надежности и ресурса. Оптимизация конструкционных параметров получена путем небольших изменений в геометрии лопаток, в виде уменьшения/увеличения толщины радиальных лопаток на 0,2 мм и введения преднамеренной расстройки параметров. Заключение. По полученным результатам можно с уверенностью предположить, что исследование изменения толщины радиальных лопаток турбомашин является актуальным на стадиях проектирования, доводки и оптимизации данных конструкций. Изменение геометрических характеристик лопаток облопаченных дисков значительно влияет на их динамические характеристики, долговечность и повышает их эффективность и надежность в АПК.