Метод конечных элементов в задачах сопротивления материалов и линейной теории упругости

Викладені основи методу скінченних елементів при розв’язанні за- дач опору матеріалів і теорії пружності. Наведені приклади розрахунків напружено-деформованого стану різних конструкцій. Для студентів спеціальності «Динаміка і міцність», а також для студентів інженерних спеціальностей, що факультативно вивчають метод скінченних елементів. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/281

Static and dynamic analysis of the closing rotor balancing device of the multistage centrifugal pump

The closing rotor balancing device of the multistage centrifugal pump with regulator of pressure difference acts as the end seal and the hydrostatic bearing with self-regulating gap and fluid leakages. The main advantages of this design are absence of end seals and bearings and leakage of working fluid. As an example for feed pump PE 600-300 were stated static characteristics: pressures in chambers of the hydraulic path, face gap and leakages through available throttles. The minimum pressure difference, critical value of the discharge pressure and closing fluid flow rate are stated. Amplitude frequency characteristic and dynamic stability of the system are investigated. The lowest resonance frequency is 2.9 times more the operating frequency. At this stage dynamic stability of the system is implemented by numerical verification by linearized equations. In perspective it is necessary to define conditions and boundaries for dynamic stability by Hurwitz criterion and investigate mathematical model without linearization on the basis of numerical methods for solving nonlinear systems of differential higher order equations.У статті представлені методи статичного і динамічного аналізу запірно-врівноважуючого пристрою ротора багатоступінчатого відцентрового насоса. На прикладі живильного насоса ПЕ 600-300 визначені статичні і динамічні характеристики. Визначені резонансні частоти і досліджена стійкість системи "ротор насоса - автоматичний урівноважуючий пристрій - регулятор перепаду тиску". Визначена залежність для різниці тисків і умови забезпечення надійної роботи запірно-врівноважуючого пристрою.В статье представлены методы статического и динамического анализа затворно-уравновешивающего устройства ротора многоступенчатого центробежного насоса. На примере питательного насоса ПЭ 600-300 определены статические и динамические характеристики. Определены резонансные частоты и исследована устойчивость системы "ротор насоса - автоматическое уравновешивающее устройство - регулятор перепада давления". Определена зависимость для разности давлений и условий для обеспечения надежной работы затворно-уравновешивающего устройства.In this paper the methods of static and dynamic analysis of the closing rotor balancing device of the multistage centrifugal pump are represented. On an example of the feed pump PE 600-300 static and dynamic characteristics are determined. Defined the resonance frequencies and investigated stability of the system “pump rotor – automatic balancing device – pressure difference regulator”. The dependence for the pressure difference and conditions to ensure reliable operation of the locking rotor balancing device are determined

Методика розрахунку запірно-врівноважуючого пристрою багатоступінчатих відцентрових машин для турбулентного режиму руху середовища

Отримані результати можуть бути застосовані для уточненого проектного і перевірочного розрахунків запірно-врівноважуючих пристроїв багатоступінчатих відцентрових машин високих подач і тисків.У роботі на прикладі насоса ПЭ 600-300 і компресора К 180-131 наведені методики статичного і динамічного розрахунків автоматичної системи осьового врівноваження ротора з системою подачі запірного середовища, на основі створеної нелінійної математичної моделі, яка описує рівняння осьового руху ротора і балансу витрат через елементи гідравлічного тракту. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30589В работе на примере насоса ПЭ 600-300 и компрессора К 180-131 приведены методики статического и динамического расчетов автоматической системы осевого уравновешивания ротора с системой подачи запорного среды, на основе созданной нелинейной математической модели, описывающей уравнения осевого движения ротора и баланса расходов через элементы гидравлического тракта. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30589In this paper methods for static and dynamic analysis of automatic rotor-balancing device for pump PE 600-300 and compressor K 180-131 were states based on nonlinear mathematical model describing the equation of axial rotor movement and balances of costs through elements of hydraulic path. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3058

Храми Святої Трійці: від старовини до сучасності

Наук. кер.: В.А. Нестеренк

Експериментальний стенд для дослідження комбінованих опорно-ущільнюючих автоматичних систем осьового урінвноваження роторів відцентрових машин

Оснащена контрольно-вимірювальними приладами експериментальна установка дозволяє здійснювати експерименти, спрямовані на дослідження гідродинамічних процесів в автоматичному розвантажувальному пристрою з метою побудови статичних, витратних та інших характеристик, що дають уявлення про ефективність цього пристрою. Стенд також може бути застосований для досліджень гідродинаміки торцевого дроселя з різноманітною геометрією робочої поверхні розвантажувального диска, а також для дослідження гідроп’ят з пружними конструктивними елементами і підведенням затворного середовища. Широкий діапазон зміни робочих параметрів (тиск на вході, подача, частота обертання ротора)сприяють всебічному дослідженню і подальшому досконаленню комбінованих опорно-ущільнюючих автоматичних систем осьового урівноваження роторів відцентрових машин, розробці нових і вдосконаленню існуючих методик їх розрахунку. Установка дозволяє вимірювати витоки робочої рідини через торцевий дросель, отримувати інформацію про осьові коливання ротора і кутові коливання торцевого диска, визначати розподіл гідродинамічного тиску по довжині торцевого зазору різної конфігурації, проводити дослідження впливу геометрії кромок диску гідроп’яти на коефіцієнти місцевих втрат.У роботі описано стенд, створений з метою проведення всебічного дослідження автоматичних розвантажувальних пристроїв і подальшою розробкою рекомендацій щодо використання його результатів. Сферою застосування установки є розробка нових енерго- і ресурсозберігаючих конструкцій систем автоматичного урівноваження; підвищення надійності, економічності та екологічної безпеки відцентрових машин на підприємствах і організаціях, які займаються їх розробкою, виготовленням і дослідженням. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2954В работе описан стенд, созданный с целью проведения всестороннего исследования автоматических разгрузочных устройств и дальнейшей разработки рекомендаций по использованию его результатов. Сферой применения установки является разработка новых энерго-и ресурсосберегающих конструкций систем автоматического уравновешивания, повышение надежности, экономичности и экологической безопасности центробежных машин на предприятиях и организациях, занимающихся их разработкой, изготовлением и исследованием. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2954In this paper the experimental bench, which created to conduct a comprehensive study of automatic unloading devices and further develop recommendations on the use of its results, is described. The scope settings are developing new energy-saving designs and automatic balancing, increased reliability, efficiency and environmental safety of centrifugal machines in enterprises and organizations involved in their development, production and research. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/295

Підвищення надійності автоматичних урівноважуючих пристроїв відцентрових машин

Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної науково-практичної задачі підвищення герметичності та надійності автоматичних систем осьового урівноваження роторів відцентрових машин за рахунок застосування запірно-врівноважуючого пристрою як складної гідромеханічної системи автоматичного регулювання, яка складається з двох підсистем – гідроп’яти і регулятора перепаду тиску – і одночасно виконує функції кінцевого ущільнення та гідростатичного підшипника з саморегульованими торцевим зазором і витратами. У роботі проаналізована надійність традиційних конструкцій автоматичних систем осьового урівноваження за середнім напрацюванням до відмови в області допустимих витоків робочої рідини, а також розроблена пропозиція до її підвищення шляхом застосування запірно-врівноважуючого пристрою. Створені математичні моделі процесів, що перебігають у сучасних конструкціях автоматичних систем осьового урівноваження роторів відцентрових машин з урахуванням різних режимів руху середовища у дроселях. Розроблені методика і програма автоматизованого розрахунку запірно-врівноважуючих пристроів роторів багатоступінчатих відцентрових насосів і компресорів, які дозволяють виявити залежності між основними параметрами: тиском нагнітання і величиною торцевого зазору та витратами запірного середовища, частотою обертання ротора і амплітудою його осьових коливань. Проведена імовірнісна оцінка статичної, витратної і амплітудних частотних характеристик автоматичних систем урівноваження осьових сил та побудовані довірчі області. Експериментально визначені коефіцієнти місцевих гідравлічних втрат і втрат на тертя по довжині торцевого дроселя, а також уточнені провідності дроселів автоматичної системи осьового урівноваження методами теорії оцінювання. У цілому, отримані теоретичні та експериментальні результати досліджень дозволяють створювати нові автоматичні системи осьового урівноваження роторів відцентрових машин – запірно-врівноважуючі пристрої,– що можуть використовуватись підприємствами насосного і компресорного машинобудування. Результати роботи впроваджені у процес розробки і модернізації насосних агрегатів у ВАТ «Науково-дослідний і проектно-конструкторський інститут атомного та енергетичного насособудування «ВНДІАЕН» і ПАТ «Сумське машинобудівне НВО ім. М. В. Фрунзе», а також використовуються у навчальному процесі в Сумському державному університеті студентами напряму «Механіка» та спеціальності «Комп’ютерна механіка». При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/36689Диссертационная работа посвящена решению актуальной научно-практической задачи повышения герметичности и надежности автоматических систем осевого уравновешивания роторов центробежных машин за счет применения затворно-уравновешивающего устройства как сложной гидромеханической системы автоматического регулирования, которая состоит из двух подсистем – гидропяты и регулятора перепада давления – и одновременно выполняет функции концевого уплотнения и гидростатического подшипника с саморегулирующимися торцовым зазором и расходом затворной среды. В работе проанализирована надежность традиционных конструкций автоматических систем осевого уравновешивания по средней наработке до отказа в области допустимых протечек рабочей среды, а также разработано предложение к её повышению путем применения затворно-уравновешивающего устройства. Созданы математические модели процессов, протекающих в современных конструкциях автоматических систем осевого уравновешивания роторов центробежных машин с учетом различных режимов движения среды в дросселях. Разработаны методика и программа автоматизированного расчёта затворно-уравновешивающих устройств роторов многоступенчатых центробежных насосов и компрессоров, которые позволяют выявить зависимости между основными параметрами: давлением нагнетания и величиной торцового зазора и расходом затворной среды, частотой вращения ротора и амплитудой его осевых колебаний. Проведена вероятностная оценка статической, расходной и амплитудных частотных характеристик автоматических систем уравновешивания осевых сил, а также построены доверительные области. Экспериментально определены коэффициенты местных гидравлических потерь и потерь на трение по длине торцового дросселя; уточнены проводимости дросселей автоматической системы осевого уравновешивания методами теории оценивания. В целом, полученные теоретические и экспериментальные результаты исследований позволяют создавать новые автоматические системы осевого уравновешивания роторов центробежных машин – запорно-уравновешивающие устройства,– которые могут использоваться предприятиями насосного и компрессорного машиностроения. Результаты работы внедрены в процесс разработки и модернизации насосных агрегатов в ОАО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения «ВНИИАЭН» и ПАО «Сумское машиностроительное НПО им. М. В. Фрунзе», а также используются в учебном процессе в Сумском государственном университете студентами направления «Механика» и специальности «Компьютерная механика». При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/36689Thesis deals with scientific and technical problem of increase tightness and reliability of the automatic axial rotor-balancing devices of the centrifugal machines by applying the locking automatic balancing device as a complex hydromechanical automatic control system, which consists of two subsystems – traditional design and the regulator of pressure difference – and simultaneously performs the functions of the end seal and the hydrostatic bearing with self-adjusting gap and leakage. The reliability of traditional designs of automatic axial rotor-balancing systems was analyzed by mean time to failure for allowable leakages of the working environment, and developed a proposal to its increase by using the locking automatic balancing device. Mathematical models of the processes occurring in the modern designs of automatic axial rotor-balancing systems of centrifugal machines taking into account different modes of fluid flow in throttles are created. A technique and computer aided design program for locking automatic rotor balancing devices of multistage centrifugal pumps and compressors are designed to identify the relationship between the main parameters: the discharge pressure and the mechanical gap value and flow leakage, angular velocity and the amplitude of axial vibration of the rotor. Carried out a probabilistic analysis of the static, flow and amplitude frequency characteristics of automatic balancing systems and trusting areas were built. Experimentally determined coefficients of local hydraulic losses and friction losses along the length of the axial gap; conductivities of throttles by methods of the estimation theory were refined. In general, theoretical and experimental results of the research allow to creating new automatic axial rotor-balancing system of centrifugal machines – the locking automatic balancing device – which can be used by enterprises of pump and compressor engineering. Methods and computer program are used to designing of automatic balancing devices on practice of JSC “Research and design institute of atomic and power pump building “VNIIAEN”; PJSC “Sumy Frunze machine-building research and production association”, and also on educational process of the Department of general mechanics and dynamics of machines of Sumy State University in the direction “Mechanics” and specialty “Computer mechanics”. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3668

Статический расчёт затворно-уравновешивающего устройства центробежного насоса

Затворно-уравновешивающее устройство центробежного насоса, являясь системой автоматического регулирования торцового зазора и несущей способности, выполняет одновременно функции бесконтактной опоры и концевого уплотнения, работающего в режиме отсутствия протечек рабочей жидкости в атмосферу. Анализ показывает, что рабочий диапазон применения затворно- уравновешивающих устройств значительно шире по сравнению с применением гидропят стандартной конструкции, а величина торцового зазора меняется незначительно с отклонением значения внешнего воздействия от номинального.У роботі викладена методика статичного розрахунку принципово нової конструкції гідропяти - затворної-врівноважуючого пристрою відцентрового насоса. Цей пристрій автоматичного урівноваження осьової сили є складною гідромеханічною системою автоматичного регулювання, яка складається з двох підсистем: гідроп`яти і регулятора перепаду тиску та має ряд переваг порівняно з пристроями традиційного виконання. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2922В работе изложена методика статического расчёта принципиально новой конструкции гидропяты – затворно-уравновешивающего устройства центробежного насоса. Данное устройство авторазгрузки осевой силы представляет собой сложную гидромеханическую систему, которая является системой автоматического регулирования, состоящей из двух подсистем: гидропяты и регулятора перепада давления и обладает рядом преимуществ по сравнению с устройствами традиционного исполнения. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2922In this paper the algorythm of static analysis of the new design of the automatic balancing device of the centrifugal pump is stated. This unloading device of axial force is a complex hydromechanical system, which is a system of the automatic control, consisting of two subsystems: the hydraulic balancing device and pressure difference regulator, and has several advantages compared with traditional devices. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/292

Влияние деформации разгрузочного диска на характеристики гидропяты при турбулентном режиме течения жидкости

В центробежных многоступенчатых насосах на ротор действует сложная система сил, из которых преобладающей является осевая сила, достигающая десятков тонн. Поэтому актуальной является проблема разгрузки осевой силы. В последнее время широкое распространение получили автоматические разгрузочные устройства – гидропяты, предназначенные для уравновешивания осевой силы в широком диапазоне её изменения.У статті розглянуто турбулентний рух рідини у торцевому конусному каналі з довільно змінним зазором. У результаті розв`язання рівнянь Рейнольдса отримані вирази для розподілу тиску по радіусу торцевої шпарини і витоків робочої рідини через вузол автоматичного урівноваження осьової сили. Досліджено вплив деформації розвантажуючого диска на статичну і витратну характеристики гідроп`яти. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2925Рассмотрено турбулентное течение жидкости в торцовом конусном канале с произвольным плавно изменяющимся зазором. В результате решения уравнений Рейнольдса получены выражения для распределения давления по радиусу торцовой щели и протечки рабочей жидкости через узел автоматического уравновешивания осевой силы. Исследовано влияние деформации разгрузочного диска на статическую и расходную характеристики гидропяты. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2925In this article the turbulent fluid flow in the face cone channel with arbitrary varying gap is considered. The solution of the Reynolds equations are obtained the expression for the pressure distribution along the radius and hydraulic fluid leaking through the automatically balancing device. The strain effect on static and leacking characteristics of hydraulic balancing device is stated. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/292