The Choice of a Rational Technology for Manufacturing the Hydrogenerators-Motors Rotor Rim
The object of research in the paper is the technology of manufacturing segments of the rotor rim of large hydrogenerators-motors. The subject of study is the design and geometrical state of the rotor rim during the operation of hydraulic units. The goal is to make a three-dimensional mechanical calc...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2024
|
| Online Zugang: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/296889 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Institution
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-296889 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-04-20T06:16:15Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Макаров, П. М. |
| spellingShingle |
Макаров, П. М. The Choice of a Rational Technology for Manufacturing the Hydrogenerators-Motors Rotor Rim |
| author_facet |
Макаров, П. М. |
| author_sort |
Макаров, П. М. |
| title |
The Choice of a Rational Technology for Manufacturing the Hydrogenerators-Motors Rotor Rim |
| title_short |
The Choice of a Rational Technology for Manufacturing the Hydrogenerators-Motors Rotor Rim |
| title_full |
The Choice of a Rational Technology for Manufacturing the Hydrogenerators-Motors Rotor Rim |
| title_fullStr |
The Choice of a Rational Technology for Manufacturing the Hydrogenerators-Motors Rotor Rim |
| title_full_unstemmed |
The Choice of a Rational Technology for Manufacturing the Hydrogenerators-Motors Rotor Rim |
| title_sort |
choice of a rational technology for manufacturing the hydrogenerators-motors rotor rim |
| title_alt |
Вибір раціональної технології виготовлення обода ротора гідрогенераторів-двигунів Вибір раціональної технології виготовлення обода ротора гідрогенераторів-двигунів |
| description |
The object of research in the paper is the technology of manufacturing segments of the rotor rim of large hydrogenerators-motors. The subject of study is the design and geometrical state of the rotor rim during the operation of hydraulic units. The goal is to make a three-dimensional mechanical calculation of the rotor segment for the further determination of the most optimal technology for the rotor rim manufacturing. The following tasks are set: to study the peculiarities of the manufacturing technology of the rotor rim segments; to perform an analytical calculation and a three-dimensional calculation with the determination of the average values of stresses and deformations in the rotor segment. The used methods are: finite element method of mathematical modeling of the thermal stress state of nodes. The following results were obtained: a description of the two main manufacturing technologies of the rotor rim segments, namely the stamping method and the laser cutting method, was provided. The advantages and disadvantages of each technological process were analyzed, and it was determined that the laser cutting method should be used in the production of powerful small-scale hydrogenerators. Three-dimensional models of the rotor segment were developed and a three-dimensional mechanical calculation of this model was performed, as a result of which the value of the displacement of the rotor of the hydrogenerator at the nominal frequency of rotation, as well as the average values of the stresses in the spoke and the rim of the rotor, were obtained. Based on the results of calculations, it was established that significant tolerances in the manufacture of rotor segments can lead to changes in the shape of the rotor during its further operation, the appearance of additional vibrations and further affect the performance of the hydraulic unit. The scientific novelty consists in a combined approach to the estimation of the average values of stresses and deformation of the rotor rim, taking into account the technology of its manufacture, which includes elements of analytical mechanical calculation and calculation in a three-dimensional setting. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/296889 |
| work_keys_str_mv |
AT makarovpm thechoiceofarationaltechnologyformanufacturingthehydrogeneratorsmotorsrotorrim AT makarovpm vibírracíonalʹnoítehnologíívigotovlennâobodarotoragídrogeneratorívdvigunív AT makarovpm choiceofarationaltechnologyformanufacturingthehydrogeneratorsmotorsrotorrim |
| first_indexed |
2025-07-17T12:02:57Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:02:57Z |
| _version_ |
1837895544779833344 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-2968892024-04-20T06:16:15Z The Choice of a Rational Technology for Manufacturing the Hydrogenerators-Motors Rotor Rim Вибір раціональної технології виготовлення обода ротора гідрогенераторів-двигунів Вибір раціональної технології виготовлення обода ротора гідрогенераторів-двигунів Макаров, П. М. The object of research in the paper is the technology of manufacturing segments of the rotor rim of large hydrogenerators-motors. The subject of study is the design and geometrical state of the rotor rim during the operation of hydraulic units. The goal is to make a three-dimensional mechanical calculation of the rotor segment for the further determination of the most optimal technology for the rotor rim manufacturing. The following tasks are set: to study the peculiarities of the manufacturing technology of the rotor rim segments; to perform an analytical calculation and a three-dimensional calculation with the determination of the average values of stresses and deformations in the rotor segment. The used methods are: finite element method of mathematical modeling of the thermal stress state of nodes. The following results were obtained: a description of the two main manufacturing technologies of the rotor rim segments, namely the stamping method and the laser cutting method, was provided. The advantages and disadvantages of each technological process were analyzed, and it was determined that the laser cutting method should be used in the production of powerful small-scale hydrogenerators. Three-dimensional models of the rotor segment were developed and a three-dimensional mechanical calculation of this model was performed, as a result of which the value of the displacement of the rotor of the hydrogenerator at the nominal frequency of rotation, as well as the average values of the stresses in the spoke and the rim of the rotor, were obtained. Based on the results of calculations, it was established that significant tolerances in the manufacture of rotor segments can lead to changes in the shape of the rotor during its further operation, the appearance of additional vibrations and further affect the performance of the hydraulic unit. The scientific novelty consists in a combined approach to the estimation of the average values of stresses and deformation of the rotor rim, taking into account the technology of its manufacture, which includes elements of analytical mechanical calculation and calculation in a three-dimensional setting. Об’єктом дослідження у статті є технологія виготовлення сегментів ободу ротора великих гідрогенераторів-двигунів. Предметом вивчення виступає конструкція й геометричний стан ободу ротора у процесі експлуатації гідроагрегатів. Мета – постановка тривимірного механічного розрахунку сегмента ротора для подальшого визначення найбільш оптимальної технології виготовлення ободу ротора. Задачі: дослідити особливості технології виготовлення сегментів ободу ротора; провести аналітичний розрахунок і тривимірний розрахунок із визначенням середніх значень напружень і деформацій в сегменті ротора. Використовуваними методами є: метод скінченних елементів математичного моделювання термонапруженого стану вузлів. Отримано наступні результати: надано опис двох основних технологій виготовлення сегментів ободу ротора, а саме метод штампування і метод лазерного різання. Проаналізовано переваги й недоліки кожного технологічного процесу, визначено, що при виробництві потужних дрібносерійних гідрогенераторів доцільно застосувати метод лазерного різання. Розроблено тривимірні моделі сегмента ротора й виконано тривимірний механічний розрахунок даної моделі, у результаті чого отримано значення переміщення ротору гідрогенератора при номінальній частоті обертання, а також середні значення напружень у спиці й ободі ротора. За результатами розрахунків встановлено, що значні допуски при виготовлені сегментів ротора можуть призвести до зміни форми ротора при його подальшій експлуатації, появи додаткових вібрацій і в подальшому вплинути на працездатність гідроагрегату. Наукова новизна полягає у комбінованому підході до оцінки середніх значень напружень і деформації ободу ротора з урахуванням технології його виготовлення, що включає в себе елементи аналітичного механічного розрахунку й розрахунку у тривимірній постановці. Об’єктом дослідження у статті є технологія виготовлення сегментів ободу ротора великих гідрогенераторів-двигунів. Предметом вивчення виступає конструкція й геометричний стан ободу ротора у процесі експлуатації гідроагрегатів. Мета – постановка тривимірного механічного розрахунку сегмента ротора для подальшого визначення найбільш оптимальної технології виготовлення ободу ротора. Задачі: дослідити особливості технології виготовлення сегментів ободу ротора; провести аналітичний розрахунок і тривимірний розрахунок із визначенням середніх значень напружень і деформацій в сегменті ротора. Використовуваними методами є: метод скінченних елементів математичного моделювання термонапруженого стану вузлів. Отримано наступні результати: надано опис двох основних технологій виготовлення сегментів ободу ротора, а саме метод штампування і метод лазерного різання. Проаналізовано переваги й недоліки кожного технологічного процесу, визначено, що при виробництві потужних дрібносерійних гідрогенераторів доцільно застосувати метод лазерного різання. Розроблено тривимірні моделі сегмента ротора й виконано тривимірний механічний розрахунок даної моделі, у результаті чого отримано значення переміщення ротору гідрогенератора при номінальній частоті обертання, а також середні значення напружень у спиці й ободі ротора. За результатами розрахунків встановлено, що значні допуски при виготовлені сегментів ротора можуть призвести до зміни форми ротора при його подальшій експлуатації, появи додаткових вібрацій і в подальшому вплинути на працездатність гідроагрегату. Наукова новизна полягає у комбінованому підході до оцінки середніх значень напружень і деформації ободу ротора з урахуванням технології його виготовлення, що включає в себе елементи аналітичного механічного розрахунку й розрахунку у тривимірній постановці. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2024-01-18 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/296889 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 26 No. 4 (2023); 29-37 Проблемы машиностроения; Том 26 № 4 (2023); 29-37 Проблеми машинобудування; Том 26 № 4 (2023); 29-37 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/296889/289883 https://journals.uran.ua/jme/article/view/296889/289884 Copyright (c) 2024 П. М. Макаров http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |