Influence of Thermal and Mechanical Factors on the Stressed State of Large Components of Hydrogenerator-Motors
The work presented contains a detailed analysis of the existing ultimate power air-cooled hydrogenerator-motor design. It is shown that the umbrella-type hydrogenerator crosspiece perceives dynamic loads caused by forces acting in three planes. At the same time, to take them into account by analytic...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Russian |
| Опубліковано: |
Journal of Mechanical Engineering
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/144173 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Репозитарії
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-144173 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian |
| topic |
hydrogenerator mechanical stresses thermal process metal defects UDC 621.313.322-82 турбогенератор механические напряжения тепловой процесс дефекты металла УДК 621.313.322-82 турбогенератор механічні напруження тепловий процес дефекти металу УДК 621.313.322-82 |
| spellingShingle |
hydrogenerator mechanical stresses thermal process metal defects UDC 621.313.322-82 турбогенератор механические напряжения тепловой процесс дефекты металла УДК 621.313.322-82 турбогенератор механічні напруження тепловий процес дефекти металу УДК 621.313.322-82 Tretyak, Aleksey V. Shut, Aleksandr Yu. Gakal, Pavel G. Influence of Thermal and Mechanical Factors on the Stressed State of Large Components of Hydrogenerator-Motors |
| topic_facet |
hydrogenerator mechanical stresses thermal process metal defects UDC 621.313.322-82 турбогенератор механические напряжения тепловой процесс дефекты металла УДК 621.313.322-82 турбогенератор механічні напруження тепловий процес дефекти металу УДК 621.313.322-82 |
| format |
Article |
| author |
Tretyak, Aleksey V. Shut, Aleksandr Yu. Gakal, Pavel G. |
| author_facet |
Tretyak, Aleksey V. Shut, Aleksandr Yu. Gakal, Pavel G. |
| author_sort |
Tretyak, Aleksey V. |
| title |
Influence of Thermal and Mechanical Factors on the Stressed State of Large Components of Hydrogenerator-Motors |
| title_short |
Influence of Thermal and Mechanical Factors on the Stressed State of Large Components of Hydrogenerator-Motors |
| title_full |
Influence of Thermal and Mechanical Factors on the Stressed State of Large Components of Hydrogenerator-Motors |
| title_fullStr |
Influence of Thermal and Mechanical Factors on the Stressed State of Large Components of Hydrogenerator-Motors |
| title_full_unstemmed |
Influence of Thermal and Mechanical Factors on the Stressed State of Large Components of Hydrogenerator-Motors |
| title_sort |
influence of thermal and mechanical factors on the stressed state of large components of hydrogenerator-motors |
| title_alt |
Влияние тепловых и механических факторов на напряженное состояние крупных узлов гидрогенераторов-двигателей Вплив теплових і механічних факторів на напружений стан великих вузлів гідрогенераторів-двигунів |
| description |
The work presented contains a detailed analysis of the existing ultimate power air-cooled hydrogenerator-motor design. It is shown that the umbrella-type hydrogenerator crosspiece perceives dynamic loads caused by forces acting in three planes. At the same time, to take them into account by analytical methods is impossible. In order to perform a three-dimensional calculation, it is necessary to take into account both the thermal and mechanical factors, as well as the specific features of the rolled metal. In the course of solving the problem set out above, taking into account thermal loads, a discrete crosspiece partition into the n-th number of sections is proposed. The convergence criterion for the solution to the inverse problem is based on maintaining the structure overall thermal balance, taking into account the limited accuracy of measuring devices. The main difference of the work was the justification of the choice of permissible stresses, taking into account the presence of bubbles in the metal structure, not exceeding their class of continuity for the selected rolled metal. It is proposed that an 'elementary defect' be introduced into the zone with the lowest safety margins as a circle with geometric data according to the restrictions on continuity. In this case, the correction of the selection of the finite element mesh parameters for the introduced defect is carried out as for the plate with eccentrically located holes. The mesh reduction continues to be carried out until the moment when the difference in the maximum stresses in the same mesh nodes is no more than 0.04%. Mechanical loads are specified in the classical formulation. In the course of the work it was found that the strength reserves of large generator components should be regulated by the quality of the rolled metal used, and the mechanical calculations should take into account thermal factors. |
| publisher |
Journal of Mechanical Engineering |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/144173 |
| work_keys_str_mv |
AT tretyakalekseyv influenceofthermalandmechanicalfactorsonthestressedstateoflargecomponentsofhydrogeneratormotors AT shutaleksandryu influenceofthermalandmechanicalfactorsonthestressedstateoflargecomponentsofhydrogeneratormotors AT gakalpavelg influenceofthermalandmechanicalfactorsonthestressedstateoflargecomponentsofhydrogeneratormotors AT tretyakalekseyv vliânieteplovyhimehaničeskihfaktorovnanaprâžennoesostoâniekrupnyhuzlovgidrogeneratorovdvigatelej AT shutaleksandryu vliânieteplovyhimehaničeskihfaktorovnanaprâžennoesostoâniekrupnyhuzlovgidrogeneratorovdvigatelej AT gakalpavelg vliânieteplovyhimehaničeskihfaktorovnanaprâžennoesostoâniekrupnyhuzlovgidrogeneratorovdvigatelej AT tretyakalekseyv vplivteplovihímehaníčnihfaktorívnanapruženijstanvelikihvuzlívgídrogeneratorívdvigunív AT shutaleksandryu vplivteplovihímehaníčnihfaktorívnanapruženijstanvelikihvuzlívgídrogeneratorívdvigunív AT gakalpavelg vplivteplovihímehaníčnihfaktorívnanapruženijstanvelikihvuzlívgídrogeneratorívdvigunív |
| first_indexed |
2024-06-01T14:43:58Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:43:58Z |
| _version_ |
1800670322708447232 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-1441732018-10-11T16:04:49Z Influence of Thermal and Mechanical Factors on the Stressed State of Large Components of Hydrogenerator-Motors Влияние тепловых и механических факторов на напряженное состояние крупных узлов гидрогенераторов-двигателей Вплив теплових і механічних факторів на напружений стан великих вузлів гідрогенераторів-двигунів Tretyak, Aleksey V. Shut, Aleksandr Yu. Gakal, Pavel G. hydrogenerator mechanical stresses thermal process metal defects UDC 621.313.322-82 турбогенератор механические напряжения тепловой процесс дефекты металла УДК 621.313.322-82 турбогенератор механічні напруження тепловий процес дефекти металу УДК 621.313.322-82 The work presented contains a detailed analysis of the existing ultimate power air-cooled hydrogenerator-motor design. It is shown that the umbrella-type hydrogenerator crosspiece perceives dynamic loads caused by forces acting in three planes. At the same time, to take them into account by analytical methods is impossible. In order to perform a three-dimensional calculation, it is necessary to take into account both the thermal and mechanical factors, as well as the specific features of the rolled metal. In the course of solving the problem set out above, taking into account thermal loads, a discrete crosspiece partition into the n-th number of sections is proposed. The convergence criterion for the solution to the inverse problem is based on maintaining the structure overall thermal balance, taking into account the limited accuracy of measuring devices. The main difference of the work was the justification of the choice of permissible stresses, taking into account the presence of bubbles in the metal structure, not exceeding their class of continuity for the selected rolled metal. It is proposed that an 'elementary defect' be introduced into the zone with the lowest safety margins as a circle with geometric data according to the restrictions on continuity. In this case, the correction of the selection of the finite element mesh parameters for the introduced defect is carried out as for the plate with eccentrically located holes. The mesh reduction continues to be carried out until the moment when the difference in the maximum stresses in the same mesh nodes is no more than 0.04%. Mechanical loads are specified in the classical formulation. In the course of the work it was found that the strength reserves of large generator components should be regulated by the quality of the rolled metal used, and the mechanical calculations should take into account thermal factors. Выполнен детальный анализ конструкции гидрогенератора-двигателя предельной мощности с воздушным охлаждением. Показано, что крестовина гидрогенератора зонтичного типа воспринимает динамические нагрузки, обусловленные силами, действующими в трех плоскостях. При этом их учет аналитическими методами не представляется возможным. Для трехмерного расчета необходимо учесть тепловые и механические факторы, а также особенности применяемого листового проката. В ходе решения поставленной задачи с учетом тепловых нагрузок предлагается дискретное разбиение крестовины на n-е количество участков. Критерий сходимости для решения обратной задачи основан на сохранении общего теплового баланса конструкции с учетом ограниченной точности измерительных приборов. Обоснован выбор допускаемых напряжений с учетом наличия раковин в структуре металла, не превышающих своего класса сплошности для выбранного металлопроката. Предлагается в зону с наименьшими запасами прочности ввести "элементарный дефект" как окружность с геометрическими данными согласно ограничениям по сплошности. При этом коррекция подбора параметров сетки конечных элементов для введенного дефекта осуществляется, как и для пластины с эксцентрично расположенными отверстиями. Сетку уменьшают до того момента, при котором разница по максимальным напряжениям в одних и тех же узлах станет не более 0,04%. Механические нагрузки задаются в классической постановке. В ходе работы установлено, что запасы прочности крупных узлов генератора должны регламентироваться качеством используемого металлопроката, а механические расчеты учитывать тепловые факторы. Виконано детальний аналіз конструкції гідрогенератора-двигуна граничної потужності з повітряним охолодженням. Показано, що хрестовина гідрогенератора зонтичного типу сприймає динамічні навантаження, обумовлені силами, що діють у трьох площинах. Проте їхній облік аналітичними методами є неможливим. Для тривимірного розрахунку необхідно врахувати теплові та механічні фактори, а також особливості застосовуваного листового прокату. Під час розв’язання поставленої задачі з урахуванням теплових навантажень пропонується дискретне розбиття хрестовини на n-e кількість ділянок. Критерій збіжності для розв’язання оберненої задачі ґрунтується на збереженні загального теплового балансу конструкції з урахуванням обмеженої точності вимірювальних приладів. Обґрунтовано вибір припустимих обмежень з урахуванням наявності раковин у структурі металу, що не перевищують свого класу суцільності для вибраного металопрокату. Пропонується в зону з найменшими запасами міцності ввести «елементарний дефект» як окружність з геометричними даними згідно з обмеженнями по суцільності. Проте корекція підбору параметрів сітки скінченних елементів для введеного дефекту здійснюється? як і для пластини з ексцентрично розташованими отворами. Сітку зменшують до того моменту, за якого різниця по максимальних напруженнях в одних і тих же вузлах стає не більше 0,04%. Механічні навантаження задаються в класичній постановці. В процесі роботи встановлено, що запаси міцності крупних вузлів генератора мають регламентуватися якістю використовуваного металопрокату, а механічні розрахунки – враховувати теплові фактори. Journal of Mechanical Engineering Проблемы машиностроения Проблеми машинобудування 2018-10-11 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/144173 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 21 No. 3 (2018); 31-38 Проблемы машиностроения; Том 21 № 3 (2018); 31-38 Проблеми машинобудування; Том 21 № 3 (2018); 31-38 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/144173/142074 https://journals.uran.ua/jme/article/view/144173/142075 Copyright (c) 2018 Aleksey V. Tretyak, Aleksandr Yu. Shut, Pavel G. Gakal https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |