Расчет частот и форм собственных колебаний ротора турбомашины с помощью программного комплекса DyRoBes

ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»

Уральский энергетический институт

Кафедра «Турбины и двигатели»

Расчетно-графическая работа по курсу «Вибрационная надежность и диагностика энергоустановок»

на тему:

«Расчет частот и форм собственных колебаний ротора турбомашины с помощью программного комплекса DyRoBes»

Преподаватель:                                                                            

Студент:

Екатеринбург

2020

Оглавление

Введение …………………………………………………………………………..3

Подготовка расчетной модели ротора………….………………………………..4

Построение модели ротора ………………………………………………………4

Выполнение расчетов……………………………………………………………..8

Вывод……………………………………………………………………………..11

Введение

В данной расчётно-графической работе необходимо провести расчёт ротора турбомашины, определить частоту собственных колебаний при меняющейся жёсткости, найти формы колебаний при постоянной жёсткости.

        В качестве расчётного ротора был выбран ротор ССТ газотурбинного двигателя ГТК-10-4. Ротор ССТ имеет один диск.

        Для расчёта использовался программный комплекс DyRoBes. В данной программе для расчёта используются конечные элементы цилиндрического или конического вида. Ротор с чертежа разбивается на конечно-элементную модель. Точность расчета зависит от количества элементов, на которые был разбит ротор, соответственно, чем больше разбиений, тем точнее расчет.

        Чертеж ротора ССТ газотурбинного двигателя ГТК-10-4 представлен на рисунке 1. Полученная модель ротора газотурбинного двигателя ГТК-10-4 представлена на рисунке 5. Модель была разбита на 20 элементов. Между номерами 7, 8 и 16, 17 показаны опоры, в которых расположены подшипники.

[pic 1]

Рисунок 1 – Чертеж ротора ССТ двигателя ГТК-10-4

Подготовка расчетной модели ротора

Для подготовки расчётной модели ротора необходимо иметь упрощенный эскиз ротора с длинами и диаметрами каждого расчётного участка. Разбиваем на прямоугольные участки, как показано на рисунке 1.

Разбить ротор на элементы нужно таким образом, чтобы длина L (мм) этого участка была меньше его диаметра D (мм), в противном случае точность расчёта сильно упадёт.

[pic 2]

Рисунок 1 – Прямоугольный участок ротора

Построение модели ротора

1. Во вкладке Units/Description выбираем пункт 4 «Engineering Metric units (s, mm, N, kg).
2. Во вкладке Material задаемся свойствами материала (рис. 2).

[pic 3]

Рисунок 2 – Таблица свойств материала ротора

1. Во вкладке Shaft Elements задаем размеры упрощенных элементов ротора турбомашины (рис. 3.1 – 3.2).

[pic 4]

Рисунок 3.1 – Таблица конечных элементов

[pic 5]

Рисунок 3.2 – Таблица конечных элементов

1. Задаемся местами установки подшипников. Затем задаемся типом подшипника (0 – Liner Constant Bearing) и жесткостью подшипника. Добавляем 2 подшипника на 3 и 16 точки (рис. 4.1 - 4.2).

[pic 6]

Рисунок 4.1 – Параметры первого подшипника в точке 3

[pic 7]

Рисунок 4.2 – Параметры второго подшипника в точке 16

1. Получаем упрощенную модель ротора ССТ ГТК – 10 – 4 (рис. 5).

[pic 8]

...