МОДИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЛОПАТОК БЫСТРОХОДНЫХ ОСЕВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ ДЛЯ ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Исследование проводилось с целью разработки расчетного компонента математической модели напряженного состояния рабочей лопатки осевого вентилятора высокой быстроходности для использования в системах вентиляции предприятий горной промышленности. Модель учитывает совокупность основных нагрузок. Конструктивная особенность машин данной категории состоит в том, что их длинномерные лопатки выполняют из полимерных композиционных материалов, которые имеют меньшую, чем металлы, жесткость. Лопатки сильнее деформируются и обладают низкой частотой собственных колебаний. Указанные качества обусловливают оптимизацию конструкции лопатки, заключающуюся в достижении минимальной массы пера с одновременным выполнением заданных физико-механических требований. Из всего многообразия нагрузок на перо лопатки в качестве основных, вызывающих наибольшие напряжения растяжения и изгиба, рассмотрены центробежные, аэродинамические силы, силы инерции (в период разгона) и собственный вес. Наиболее опасным с точки зрения разрушения лопатки является окончание периода разгона, когда действующие на лопатку аэродинамические и центробежные силы, достигшие номинальной величины, складываются с силами инерции. В зависимости от ориентации лопатки относительно набегающего потока собственный вес может как дополнительно нагружать лопатку, так и уменьшать изгибающий момент, созданный аэродинамическими силами и силами инерции. Действие центробежных сил заключается в основном в создании растягивающих перо напряжений. Анализ совокупности нагрузок позволил получить формулы напряжений в материале пера от каждого из факторов в отдельности и от их совместного действия. Итоговая формула позволяет найти минимально допустимую толщину профиля корневого сечения пера при выполнении требования прочности.

Для цитирования: Таугер В. М., Лифанов А. В., Макаров В. Н., Макаров Н. В. Модификация математической модели напряженного состояния лопаток быстроходных осевых вентиляторов для горной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 10. – С. 206–213. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-206-213.

Ключевые слова

Осевой вентилятор, быстроходность, рабочая лопатка, композит, нагрузка, напряжение, прочность.

Номер: 10
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 621.914
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-206-213
Авторы: Таугер В. М., Лифанов А. В., Макаров В. Н., Макаров Н. В.

Информация об авторах: Таугер Виталий Михайлович (1) — канд. техн. наук, зав. кафедрой, e-mail: tauger53@mail.ru, Лифанов Александр Викторович — генеральный директор, ООО Научно-Производственный Комплекс «ОйлГазМаш», Макаров Владимир Николаевич (1) — д-р техн. наук, профессор, Макаров Николай Владимирович (1) — канд. техн. наук, зав. кафедрой, e-mail: mnikolay84@mail.ru, 1) Уральский государственный горный университет, Для контактов: Таугер В.М., e-mail: tauger53@mail.ru.

Библиографический список:

1. Алимов С. В., Прокопец А. О., Кубаров С. В. и др. Модернизация вентиляторов АВО газа при реконструкции КС МГ // Газовая промышленность. — 2009. — № 4. — С. 54—56.

2. Калинин А. Ф., Меркурьева Ю. С., Халлыев Н. Х. Оценка эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа нового поколения // Территория «НЕФТЕ-ГАЗ». — 2018. — № 9. — С. 74—80.

3. Тютюнников Н. П. К вопросу о выборе размеров и расположения отверстий узла крепления композитной лопасти несущего винта // Механика композиционных изделий и конструкций. — 2018. — Т. 24. — № 3. — С. 349—361.

4. Таугер В. М., Холодников Ю. В., Альшиц Л. Прогрессивные технологии производства композитных изделий. Универсальность и высокая производительность. — Саарбрюккен (ФРГ): LAP, 2014. — 110 с.

5. Кербер М. Л., Буканов А. М., Вольфсон С. И. и др. Физические и химические процессы при переработке полимеров. — СПб.: Научные основы и технологии, 2013. — 320 с.

6. Преображенский И. А. Стеклопластики — свойства, применение, технологии // Главный механик. — 2010. — № 5. — С. 27—36.

7. Потапова Л. Б. Механика материалов при сложном напряженном состоянии. Как прогнозируют предельные напряжения? — Тамбов: Тамбовский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2012. — 244 с.

8. Torshizi S. A. M., Benisi A. H., Durali M. Numerical optimization and manufacturing of the impeller of a centrifugal compressor by variation of splitter blades / ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, Seoul, 13—17 June 2016, рр. 1—7.

9. Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Иосилевич Г. Б. Расчет на прочность деталей машин: справочник. — М.: Машиностроение, 1993. — 640 с.

10. Wang P. Multi-objective design of a transonic turbocharger compressor with reduced noise and increased efficiency. Ph. D. Thesis. UCL University, London, 2017, 213 р.

11. Torshizi S. A. M., Benisi A. H., Durali M. Multilevel optimization of the splitter blade profile in the impeller of a centrifugal compressor // Scientia Iranica, 2017, No 24, pp. 707—714.

12. Таугер В. М., Мухачева Л. В., Волков Е. Б. Предотвращение резонансных колебаний рабочих лопаток осевых вентиляторов // Известия вузов. Горный журнал. — 2018. — № 4. — С. 119—123.

13. Lee J., Nam K. Development of low-noise cooling fan using uneven fan blade spacing. SAF Technical Paper 2008-01-0569, 2008, pp. 53—58.

14. Bousman W. G. Rotocraft airloads measurements: extraordinary costs, extraordinary benefits. The 31st Alexander Nikolsky Honorary Lecture // Journal of the American Helicopter Society, 2014, Vol. 59, No 3, pp. 32—38.

МОДИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЛОПАТОК БЫСТРОХОДНЫХ ОСЕВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ ДЛЯ ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Подписка на рассылку