DOI: https://doi.org/10.20998/2078-774X.2019.03.07

Оцінка напруженого та вібраційного станів ротора парової турбіни за наявності дефекту

Borys P. Zaytsev, Mykola M. Hryshyn, Tetyana V. Protasova, Vitaliy V. Dmytryk, Oleksandr P. Usatyy

Анотація


Розглядаються коливання двохопорного вагомого ротора парової турбіни, що набув дефект у вигляді поперечної тріщини, в полі температур від робочого середовища. Використовується тривимірна модель коливань ротора з поперечною дихаючою тріщиною. Змінне двовимірне температурне поле визначається із розв’язання нестаціонарної задачі теплопровідності. Виконана  оцінка напруженого стану, коефіцієнтів інтенсивності напружень вздовж фронту тріщини та умов контакту в різних фазах обертання ротору. Досліджено вібраційний стан ротора при різних частотах обертання у відсутності та при наявності температурного поля. 


Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Shulzhenko N. G., Vorobyev Yu. S. (1991), Chislennyy analiz kolebaniy sistemy turboagregat-fundament [Numerical analysis of oscillations of the turbo unit base system], Naukova dumka, Kiev, Ukraine.

Matveev V. V., Bovsunovskii A. P. (2000), "On determination of vibration characteristics of a beam with a closing crack in bending vibrations", Strength of Materials, Vol. 32, Iss. 3, pp. 211–224.

Kicinski J. (2005), "Assessment of materials and operational imperfections in rotating machinery", Key Eng. Materials. Trans. Tech. Publications, Switzerland, Vol. 293, 294, pp. 391–400.

Sekhar A. S. Dey J. K. (2000), "Effects of cracks on rotor system instability", Mechanism and Machine Theory, Vol. 35, pp. 1657-1674.

Darpe A. K., Gupta K., Chawla A. "Coupled bending, longitudinal and torsional vibrations of a cracked rotor", Journal of Sound and Vibration, Vol. 269, pp. 33–60.

Pennacchi P., Bachschmid N., Vania A. (2000), "A model-based identification method of transverse cracks in rotating shafts suitable for industrial machines", Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 20, pp. 2112–2147.

Shulzhenko N. G., Zajtsev B. Ph., Asaenok A. V., Banaszek S. (2012), "Simplified models of turbine vibrations with breathing crack in the shaft", Int. J. Applied Mechanics and Engineering, Vol. 17, no. 1, pp. 233–247.

Shulzhenko N. G., Ovcharova G. B. (1997), "Effect of break of the elastic axis of a rotor with transverse crack on its vibrational characteristics", Strength of Materials, Vol. 29, Iss. 4, pp. 380–385.

Asaenok A. V., Zaytsev B. F., Shulzhenko N. G. (2003), "Metodika vvedeniya razrezov v skheme metoda konechnykh elementov v zadachakh statiki i sobstvennykh kolebanii trekhmernykh konstruktsii [Methods of introducing cuts in the scheme of the finite element method in problems of static and natural oscillations of three-dimensional structures]", Problemy mashinostroeniya [Journal of Mechanical Engineering], Vol. 6, No. 3, pp. 58–63.

Shulzhenko N. G., Zaitsev B. F., Vikman N. E., Asaenok A. V. (2012), "Vibration analysis of rotor with a "breathing" crack using three-dimensional model", Strength of Materials, Vol. 44, Iss. 6, pp. 678–685.

Zaytsev B. F., Asaenok A. V., Vikman N. E. (2009), "Postroyeniye matrits mass dlya ucheta tsentrobezhnykh sil pri kolebaniyakh trekhmernogo vrashchayushchegosya tela [Creation of mass matrices to account for centrifugal forces during oscillations of a three-dimensional rotating body]", Vestnik NTU «KHPI». Dinamika i prochnost' mashin [Bulletin of NTU "KPI". Dynamics and strength of machines], Issue 30, pp. 52–56. ISSN 2078-9130.

Bate K., Wilson E. (1982), Chislennyye metody analiza i metod konechnykh elementov [Numerical analysis methods and finite element method], Stroyizdat, Moscow, USSR.

Cherepanov G. P. (1974), Mekhanika khrupkogo razrusheniya [Brittle fracture mechanics], Nauka, Moscow, USSR.

Morozov Ye. M., Nikishkov G. P. (1980), Metod konechnykh elementov v mekhanike razrusheniya [The finite element method in fracture mechanics], Nauka, Moscow, USSR.

Emery A. F., Carlson V. V. (1971), "Otsenka primenimosti MKE pri raschetakh temperatury [Evaluation of the applicability of FEM in the calculation of temperature]", Teploperedacha [Heat transfer], No. 2, pp. 6–17.

Shulzhenko N. G., Gontarovskiy P. P., Zaytsev B. F. (2011), Zadachi termoprochnosti, vibrodiagnostiki i resursa energoagregatov (modeli, metody, rezul'taty issledovaniy): monografiya [The problems of thermal strength, vibration diagnostics and resource of energy-generating units (models, methods, research results): monograph], LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co.KG, Saarbrücken, Germany.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1.   Шульженко Н. Г., Воробьев Ю. С. Численный анализ колебаний системы турбоагрегат-фундамент. Киев: Наукова думка, 1991. 232 с.

2.   Matveev V. V., Bovsunovskii A. P. On determination of vibration characteristics of a beam with a closing crack in bending vibrations. Strength of Materials. 2000. Vol. 32, Iss. 3. P. 211–224.

3.   Kicinski J. Assessment of materials and operational imperfections in rotating machinery. Key Eng. Materials. Trans. Tech. Publications, Switzerland. 2005. Vol. 293, 294. Р. 391–400.

4.   Sekhar A. S. Dey J. K. Effects of cracks on rotor system instability. Mechanism and Machine Theory. 2000. Vol. 35. Р. 1657-1674.

5.   Darpe A. K., Gupta K., Chawla A. Coupled bending, longitudinal and torsional vibrations of a cracked rotor. Journal of Sound and Vibration. 2004. Vol. 269. Р. 33–60.

6.   Pennacchi P., Bachschmid N., Vania A. A model-based identification method of transverse cracks in rotating shafts suitable for industrial machines. Mechanical Systems and Signal Processing. 2000. Vol. 20. Р. 2112–2147.

7.   Shulzhenko N. G., Zajtsev B. Ph., Asaenok A. V., Banaszek S. Simplified models of turbine vibrations with breathing crack in the shaft. Int. J. Applied Mechanics and Engineering. 2012. Vol. 17, no. 1. P. 233–247.

8.   Shulzhenko N. G., Ovcharova G. B. Effect of break of the elastic axis of a rotor with transverse crack on its vibrational characteristics. Strength of Materials. 1997. Vol. 29, Iss. 4. P. 380–385.

9.   Асаёнок А. В., Зайцев Б. Ф., Шульженко Н. Г. Методика введения разрезов в схеме метода конечных элементов в задачах статики и собственных колебаний трехмерных конструкций. Проблемы машиностроения. 2003. Т. 6, № 3. С. 58–63.

10. Shulzhenko N. G., Zaitsev B. F., Vikman N. E., Asaenok A. V. Vibration analysis of rotor with a "breathing" crack using three-dimensional model. Strength of Materials. 2012. Vol. 44, Iss. 6. P. 678–685.

11. Зайцев Б. Ф., Асаенок А. В., Викман Н. Е. Построение матриц масс для учета центробежных сил при колебаниях трехмерного вращающегося тела. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Динаміка та міцність машин. Харків: НТУ «ХПІ», 2009. № 30. С. 52–56. Бібліогр.: 5 назв. ISSN 2078-9130.

12. Бате К., Вильсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. Москва: Стройиздат, 1982. 448 с.

13. Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения. Москва: Наука, 1974. 640 с.

14. Морозов Е. М., Никишков Г. П. Метод конечных элементов в механике разрушения. Москва: Наука, 1980. 256 с.

15. Эмери А.Ф., Карлсон В. В. Оценка применимости МКЭ при расчетах температуры. Теплопередача. 1971. № 2. С. 6–17.

16. Шульженко Н. Г., Гонтаровский П. П., Зайцев Б. Ф. Задачи термопрочности, вибродиагностики и ресурса энергоагрегатов (модели, методы, результаты исследований): монография. Saarbrücken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co.KG, 2011. 370 с.