Анализ напряженно-деформированного состояния и колебания крышек гидротурбин

Внедрение: 2016 г.

Модуль E20‑10 был использован в экспериментальной части диссертационной работы [1], в которой исследовалось напряженно-деформированное состояние крышек радиально-осевой и поворотно-лопастной гидротурбин, определялись их вибрационные характеристики с учетом влияния среды.

В частности, численно и экспериментально исследовалась стальная оболочка, представляющая собой усеченный конус. Конус жестко закреплен по меньшему основанию, L₂ – расстояние от основания конуса до поверхности воды (рисунок 1). На внешнюю поверхность конуса наклеивались тензодатчики – фольговые тензорезисторы. 

Рисунок 1. Схема проведения эксперимента.

На рисунке 2 представлена экспериментальная установка.

Рисунок 2. Экспериментальная установка.

Сигналы с тензодатчиков, наклеенных на оболочку, поступают на тензоусилитель. С выходов тензоусилителя сигналы поступают на входы Е20‑10, после чего оцифрованный сигнал посредством интерфейса USB 2.0 поступает на ПК, где фиксируется зависимость деформации от времени. Тензоусилитель работает на принципе амплитудной модуляции с несущей частотой 1000 кГц.

Колебания оболочки возбуждались путем ударного воздействия. С помощью программы LGraph2 частота и период первого тона колебаний определялись на основе спектрального анализа регистрируемых данных.

Прикладная программа LGraph2 предназначена для регистрации, визуализации и обработки сигналов, записанных с помощью измерительных модулей АЦП. 

В таблице ниже приведены полученные частоты колебаний усеченного конуса в зависимости от уровня воды L₂ (рисунок 1). Максимальное отличие результатов, полученных на основе предлагаемого подхода, от экспериментальных данных составляет 7 %.

В выводах диссертации, в частности, автор указывает, что:

• с увеличением весовых нагрузок частота колебаний снижается;
• с увеличением глубины объема воды под крышкой частота гидроупругих колебаний снижается;
• с увеличением давления воды частота колебаний снижается;
• учет предварительно напряженного состояния не оказывает существенного влияния на собственную частоту колебаний крышки.

Результаты исследований были использованы для анализа статической прочности, расчета собственных частот, а также оптимизации крышек гидротурбин в ОАО «Турбоатом» и ООО «Харьковтурбоинжиниринг».

Источник:
Мисюра С.Ю. Анализ напряженно-деформированного состояния, колебания крышек гидротурбин и их оптимальное проектирование: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Харьков. – 2016. – 134 с.

Разработчик: Мисюра С.Ю. (НАН Украины Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного, Харьков)