4 / 10
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2016. № 3
93
Расчетное исследование.
На практике наиболее распространен-
ными взаимосвязями, которые устанавливаются между модулями для
расчетов напряженно-деформируемого состояния детали/узла и соб-
ственных колебаний системы, являются сочетание модального и проч-
ностного расчетов.
Расчет лопаточного аппарата был выполнен в два этапа: первона-
чально проведен прочностной расчет лопатки с учетом частоты враще-
ния. По результатам статического расчета определяли собственные ча-
стоты с помощью модуля Modal. При колебаниях лопаток на вращаю-
щемся роторе под действием центробежной силы появляются допол-
нительные изгибающие моменты, которые совместно с силами упруго-
сти лопатки стремятся вернуть ее в среднее положение. Поскольку
центробежная сила действует в том же направлении, что и силы упру-
гости, то она увеличивает жесткость системы. Поэтому частота коле-
баний лопаток в рабочих условиях больше статической частоты.
На втором этапе расчета лопаточного аппарата была поставлена
задача свободных колебаний лопаток без учета частоты вращения, т. е.
определяли так называемые статические частоты колебаний лопаток.
Закрепление лопаток задано по опорным поверхностям зубчиков
хвостовика через фиксацию. Приложение постоянной инерционной
силы задано через частоту вращения для случая с учетом вращения.
Лопатки вращаются с частотой 5200 об/мин относительно оси
Z
[2].
Для дополнительного закрепления лопаток при модальном анализе
была выбрана команда Supports
Frictionless Support на торцевых по-
верхностях хвостовика, чтобы исключить перемещение лопаток. При ре-
шении этой задачи дополнительных граничных условий не требуется [3],
так как расчет лопаток проводят для неподвижного состояния.
Результаты расчетов.
В результате статического расчета получе-
ны картины напряженно-деформированного состояния исходной и пе-
репрофилированной лопаток, рассчитаны коэффициенты запаса проч-
Рис. 1.
Подробная сетка на галтели (
а
) и зубчиках хвостовика (
б
)