Григоров Игорь Юрьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроительных технологий и оборудования
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Igor Yu. Grigorov, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Mechanical Engineering Technologies and Equipment Department
50 Let Oktyabrya str., 94, Kursk 305040
Казаков Данила Юрьевич, магистрант, кафедра машиностроительных технологий и оборудований
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Danila Yu. Kazakov, Master Student, Mechanical Engineering Technologies and Equipment Department
50 Let Oktyabrya str., 94, Kursk 305040
Целью исследования является получение числовых значений появления резонанса исследуемой конструкции и оценка влияния количества сварных швов на резонанс рабочего колеса промышленного вентилятора в программном комплексе APM FEM.
Методы. В данной статье используется расчет методом конечных элементов сварной конструкции рабочего колеса промышленного вентилятора в программном комплексе APM FEM для КОМПАС-3D v23.0.0.8. Конструкция моделировалась в программе КОМПАС V23, сварные швы конструкции по ГОСТ 14771–76-Т3 смоделированы с помощью приложения «Неразъемные соединения». В местах расположения сварных швов применено преобразование швов в тело, для учета их при генерации сетки конечных элементов.
Результаты. На основании проведённого анализа можно утверждать, что конструкция обладает высоким запасом вибрационной устойчивости при номинальных нагрузках. Увеличение количества сварных швов с двух до четырёх на каждую лопатку рабочего колеса промышленного вентилятора при проектировании конструкции, незначительно повышает значения появления резонанса. Таким образом, конструкция может быть рекомендована к изготовлению с минимальным количеством сварных швов, а именно по два на каждую лопатку.
Заключение. Проведённый анализ сварной конструкции рабочего колеса промышленного вентилятора с использованием программного комплекса APM FEM показал, что при исследовании на наличие собственных частот, конструкция сохраняет прочностную и геометрическую устойчивость, а полученные числовые значения появления резонанса сильно превышают значения, возможные при эксплуатации. Для варианта с двумя швами на лопатку собственные частоты пяти первых форм составили: 357,42; 363,01; 363,36; 365,73 и 367,13 Гц. Для варианта с четырьмя швами соответствующие частоты составили: 383,33; 391,77; 394,39; 396,63 и 397,18 Гц. Полученные числовые значения предполагаемого вхождения в резонанс соответствуют требованиям нормативных документов.
Purpose of the study is to obtain numerical values for the occurrence of resonance of the studied structure and to evaluate the influence of the number of welds on the resonance of the impeller of an industrial fan in the APM FEM software package.
Methods. This article uses the finite element method (FEM) analysis of a welded industrial fan impeller structure using the APM FEM software package for KOMPAS-3D v23.0.0.8. The structure was modeled using KOMPAS V23, and the welds were modeled using the "Permanent Joints" application in accordance with GOST 14771–76-T3. Weldto-solid conversion was applied to the weld locations to account for them when generating the finite element mesh.
Results. Based on the analysis, it can be concluded that the design has a high vibration resistance margin under nominal loads. Increasing the number of welds from two to four per blade of the industrial fan impeller during design slightly increases the resonance risk. Therefore, the design can be recommended for manufacturing with a minimum number of welds, namely two per blade.
Conclusion. An analysis of the welded structure of an industrial fan impeller using the APM FEM software package showed that when examined for the presence of natural frequencies, the structure retains its strength and geometric stability, and the obtained numerical values of resonance occurrence significantly exceed the values possible during operation. For the variant with two welds per blade, the natural frequencies of the first five modes were 357.42; 363.01; 363.36; 365.73 and 367.13 Hz. For the variant with four welds, the corresponding frequencies were 383.33; 391.77; 394.39; 396.63 and 397.18 Hz. The obtained numerical values of the expected occurrence of resonance comply with the requirements of regulatory documents.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.