Прочностной расчет вала насоса с изношенным рабочим колесом

Автор: Овчинников Николай Петрович

Журнал: Инженерные технологии и системы @vestnik-mrsu

Рубрика: Процессы и машины агроинженерных систем

Статья в выпуске: 4, 2017 года.

Бесплатный доступ

Введение. В настоящее время центробежные насосы используются практически во всех отраслях народного хозяйства. В агропромышленной отрасли они применяются главным образом для полива различных сельскохозяйственных культур, обеспечения сельского населения питьевой водой и различных нужд животноводческих ферм. Вследствие важности роли водоснабжения в сельском хозяйстве повышение эффективности функционирования насосного оборудования является важной научно-практической задачей. Практика показывает, что рабочее колесо центробежного насоса в процессе откачки воды подвержено различным необратимым физико-механическим и физико-химическим процессам, что впоследствии может привести к определенному снижению его массы. Данная статья посвящена исследованию влияния износа рабочего колеса на напряженно-деформированное состояние вала центробежного насоса. Материалы и методы. Для достижения поставленной цели использовался комплексный подход, включающий анализ достаточного количества отечественных и зарубежных публикаций по тематике исследования; параметрические исследования, проводимые на лабораторной насосной установке с использованием современного вибродиагностического оборудования; известные математические модели нагружения вала центробежного насоса и конечно-элементное моделирование в программной среде «APM Win Machines, модуль «APM Beam». Результаты исследования. В результате сравнения максимальных эквивалентных динамических напряжений, полученных по предлагаемой и существующей методике проведения проверочного прочностного расчета вала центробежного насоса, было установлено, что учет изношенности рабочего колеса достаточно сильно меняет картину его напряженно-деформированного состояния. Обсуждение и заключения. Предложенные поправки в проверочный прочностной расчет вала центробежного насоса позволят производить более достоверную оценку его напряженно-деформированного состояния в определенных производственных ситуациях.

Еще

Центробежный насос, вал, расчет прочности, рабочее колесо, износ

Короткий адрес: https://sciup.org/14720277

IDR: 14720277   |   DOI: 10.15507/0236-2910.027.201704.592-606

Список литературы Прочностной расчет вала насоса с изношенным рабочим колесом

  • Корнеев А. А., Любимова А. С. Анализ причин выхода из строя центробежных насосов сферы ЖКХ и технологические методы: их восстановления//Сервис в России и за рубежом. 2012. № 8 (35). С. 172-179. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-prichin-vyhoda-iz-stroya-tsentrobezhnyh-nasosov-sfery-zhkh-i-tehnologicheskie-metody-ih-vosstanovleniya
  • Модернизация насосных станций водоснабжения, используемых в сельском хозяйстве г. Доб-руджа/А. Константин //Вестник Нижегородского государственного инженерно-экономического университета. 2011. Т. 2, № 4 (5). С. 56-72. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modernizatsiya-nasosnyh-stantsiy-vodosnabzheniya-ispolzuemyh-v-selskom-hozyaystve-g-dobrudzha
  • Shaikh A. A. M. H., Wang L. Solar power pumping in agriculture: a review of recent researsh//Agri Res & Tech: Open Access J. 2017. Vol. 4, no. 3. P. 1-2. URL: https://www.researchgate.net/publication/316862924_Solar_Power_Pumping_in_Agriculture_a_Review_of_Recent_Research
  • Muhammad W., Deen Maijraj K. M. Failure analysis of water pump shaft//Journal of Failure Analysis and Prevention. 2010. Vol. 10, no. 2. P. 161-166. URL: https://www.researchgate.net/publication/225630126_Failure_Analysis_of_Water_Pump_Shaft
  • Федько А. А., Сорокин А. А. Защита насосных агрегатов от «сухого хода»//Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 1. С. 48-50. URL: https://cyberleninka. ru/article/n/zaschita-nasosnyh-agregatov-ot-suhogo-hoda
  • Васильев В. А., Ницкий А. Ю. Анализ поломок валов питательных насосов мощных энергоблоков//Вестник Южно-Уральского государственного университета. 2005. № 1 (41). С. 78-93. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-polomok-valov-pitatelnyh-nasosov-moschnyh-energoblokov
  • Lonkar A. D., Karande A. V. Optimization and FEA of centrifugal pump shaft//International Journal for Scientific Research & Development. 2016. Vol. 4, no. 5. P. 18-19. URL: http://ijsrd.com/articles/IJSRDV4I50039.pdf
  • Dauletbikuly O., Bayjumanov K. D. Methods of increase of wear resistance and resource of operation of soil pumps//International Journal of Mathematics and Physics. 2015. Vol. 1. P. 4-7. URL: http://www.kazntu.kz/en/publication/view/391/7562
  • Patsera S., Protsiv V., Kosmin V. Feasible ways to improve the durability of the pumps' parts operating with hydroabrasive mixtures//Mechanics, Materials Science & Engineering. 2015. Vol. 1. P. 133-137. Agroengineering systems of processes and machines DOI: 10.13.13140/RG.2.1.4039.5286
  • Adam A., Adam H., Mariusz L. Resonance of torsional vibrations of centrifugal pump shafts due cavitation erosion of pump impellers//Engineering Failure Analysis. 2016. Vol. 70. P. 56-72. URL: https://www.researchgate.net/publication/305751032_Resonance_of_torsional_vibrations_of_centrifugal_pump_ shafts_due_to_cavitation_erosion_of_pump_impellers
  • Овчинников Н. П. О работоспособности электронасоного агрегата с новым и изношенным рабочими колесами//Гидротехническое строительство. 2017. № 4. С. 35-39. URL: https://elibrary. ru/item.asp?id=29345867
  • Rick K. Considerations is selecting a positive displacement slurry pump//Mining World. 2016. Vol. 13, no. 4. P. 34-37. URL: http://www.abelpumps.com/en/Press/2016/MiningWorld_diaphragm_pump_ slurry_pump.pdf
  • Gohil P. P., Saini R. P. Effect of temperature, suction head and flow velocity on cavitation in a Francis turbine of small hydro power plant//Energy. 2015. Vol. 93, no. 1. P. 613-624. URL: http://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544215012529?via%3Dihub
  • Arun M. Сavitation modelling and characteristic study of a centrifugal pump impeller//International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering. 2014. Vol. 1, no. 10. P. 268-273. URL: http://ijirae.com/volumes/vol1/issue10/44.NVME10091.pdf
  • Викулов М. А., Овчинников Н. П. Расчет статической прочности вала//Мир современной науки. 2012. № 6. С. 7-14. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22584982
  • Викулов М. А., Овчинников Н. П. Исследование напряженно-деформированного состояния ротора насоса//Мир современной науки. 2013. № 2. С. 26-32. URL: https://elibrary.ru/item. asp?id=18950612
  • Вахлярский Д. С., Гуськов А. М. Численный анализ динамики ротора центробежного насоса//Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 6 (6). С. 34-19 DOI: 10.18698/23086033-2012-6-259
  • Pramod J., Bachche, R. M. Tayade. Finite element analysis of shaft of centrifugal pump//IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2013. Vol. 7, no. 3. P. 37-42. URL: http://iosrjournals.org/iosr-jmce/papers/vol7-issue3/F0733742.pdf
  • Бабаченко Ю. В., Авдюшенко А. Ю. Расчетное исследование радиальных сил, действующих на ротор радиально-осевой гидротурбины//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15, № 4 (2). С. 547-552. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raschetnoe-issledovanie-radialnyh-sil-deystvuyuschih-na-rotor-radialno-osevoy-gidroturbiny
  • Cropper M. Better pumps right away//Sulzer technical review. 1998. № 1. P. 10-13. URL: http://www.sulzer.com/nb/-/media/Documents/Cross_Division/STR/1998/1998_01_10_cropper_e.pdf
  • Improvement of the abrasive wear resistance of pump shaft (AISI 316L stainless steel) by Salt Bath Nitriding/E. Ghelloudj //Journal of Chemistry and Materials Research. 2017. Vol. 6, no. 2-3. P. 58-63. URL: http://www.oricpub.com/Vol.%206%20(2-3),%202017,%2058-63.pdf
  • Доан Ван Т., Мамонтов В. А. Расчет долговечности судовых валов с трещинами, наклонными к оси вала//Вестник Астраханского государственного технического университета. 2008. № 5 (46). С. 39-13. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raschet-dolgovechnosti-sudovyh-valov-s-treschinami-naklonnymi-k-osi-vala
  • Тимухин С. А., Чураков Е. О., Ислентьев А. О. Оценка напряженно-деформированного состояния валов шахтных секционных насосов//Известия Уральского Горного университета. 2017. № 2 (46). С. 75-77. URL: http://iuggu.ru/download/+Timukhin-2-17.pdf
  • Исследование влияния попадания постороннего предмета в рабочее колесо насоса на энергетические характеристики приводного двигателя/И. Ю. Семыкина //Вестник Чувашского университета. 2017. № 1. С. 177-184. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-vliyaniya-popadaniya-postoronnego-predmeta-v-rabochee-koleso-nasosa-na-energeticheskie-harakteristiki-privodnogo
  • Васьковский Ю. Н., Гераскин А. А. Вибродиагностика эксцентриситета ротора асинхронных машин на основе анализа вибровозмущающих сил//Вгсник Национального техшчного ушвер-ситету «Харювський полггехтчний институт». 2014. № 38 (1081). С. 52-62. URL: http://repository. kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/13402
  • Нихамкин М. Ш., Черняев А. И., Семенов С. В. Методика расчета показателей надежности роторных систем на основе статистического моделирования вибраций//Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2016. № 47. С. 198-214 DOI: 10.15593/2224-9982/2016.47.11
  • Прудников А. Ю., Боннет В. В., Логинов А. Ю. Метод определения эксцентриситета ротора асинхронного двигателя//Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2015. № 5. С. 68-72. URL: https://cyberleninka.ru^article/n/metod-opredeleniya-ekstsentrisiteta-rotora-asinhronnogo-dvigatelya
  • Викулов М. А., Овчинников Н. П. Динамический расчет ротора насоса//Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. № 9. C. 359-364. URL: http://www.giab-online.ru/files/Data/2014/09/59_359-364_Vikulov.pdf
  • Экспериментальные исследования эксплуатационных свойств насосной установки с изношенным рабочим колесом/Н. П. Овчинников //Горный журнал. 2016. № 9. С. 85-88 DOI: 10.17580/gzh.2016.09.17
  • Fabian S., Cacko P. Experimental measurement and examination of independent and combined interaction of vibrodiagnostic and tribotechical methods//Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 308. P. 51-56 DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.308.51
  • Turbine blade vibration measurement methods for turbocharges/G. Janicki //American Journal of Sensor Technology. 2014. Vol. 2, no 2. P. 13-19. URL: http://pubs.sciepub.com/ajst/2/2/1
  • Galka T. Influence of load and interference in vibration-based diagnostic of rotating machines//Advances and applications in mechanical engineering and technology. 2011. Vol. 3. no. 1/2. P. 1-19. URL: http://scientificadvances.co.in/admin/img_data/443/images/%20AAMET%200112001%20Tomasz%20 Galka%201-19.pdf
  • Effects of stator-rotor interaction on unsteady aerodynamic load of compressor rotor blades/H. Yuan //Journal of Vibroengineering. 2015. Vol. 17, no. 5. P. 2591-2608. URL: https://elibrary. ru/item.asp?id=28021807
  • Zegarac Nickola P. Research into the causes of increased vibration levels on the diesel-electric generators set at the air traffic control -Belgrade airport//Vojnotehnicki glasnik. 2016. Vol. 64, no. 2. P. 465-182. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/research-into-the-causes-of-increased-vibration-levels-on-the-diesel-electric-generators-set-at-the-air-traffic-control-belgrade-airport
  • Герике П. Б., Блюменштейн В. Л. Результаты вибродиагностики оборудования центробежных насосов применительно к созданию единого критерия оценки фактического состояния//Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2016. № 6. С. 89-96. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rezultaty-vibrodiagnostiki-oborudovaniya-tsentrobezhnyh-nasosov-primenitelno-k-sozdaniyu-edinogo-kriteriya-otsenki-fakticheskogo
  • Герике П. Б. Создание предпосылок для разработки критериев предельного состояния грохотов на основе анализа параметров механических колебаний//Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015. № 1 (107). С. 24-29. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sozdanie-predposylok-dlya-razrabotki-kriteriev-predelnogo-sostoyaniya-grohotov-na-osnove-analiza-parametrov-mehanicheskih-kolebaniy-1
  • Александров В. И., Собота И. Вибродиагностика технического состояния грунтовых насосов//Записки Горного института. 2016. Т. 218. С. 242-250. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vibrodiagnostika-tehnicheskogo-sostoyaniya-gruntovyh-nasosov
  • Писарев П. В. Численньгй расчет НДС лопаток центробежного насоса, нагруженных потоком жидкости//Математическое моделирование в естественных науках. 2016. Т. 1. С. 275-280. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=2674288043
  • Высоковский В. Л., Фаттахов Р. Р. Определение коэффициента динамичности при расчете балки, падающей на упоры//Вестник Южно-Уральского государственного университета. 2007. № 22 (5). С. 13-14. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-koeffitsienta-dinamichnosti-pri-raschete-balki-padayuschey-na-upory
Еще
Статья научная