Design, analysis and experimental study of static strength of composite bimetal blade of mine main ventilation fan

Abstract

В роботі розроблені конструкція та метод виготовлення лопатки вентилятора головного провітрювання шахт, яка поєднує у собі сталевий хвіст із остовом та алюмінієве перо, що дозволяє досягти високої міцності її кріплення в машині у поєднанні із відносно низькою вагою робочої частини. Метод полягає у нанесенні алюмінієвого пера лопатки за допомогою процесу лиття у кокіль на сталевий остов із хвостом. Детальній аналіз внутрішньої структури поєднання двох матеріалів продемонстрував суцільність їхнього з'єднання та повний контакт поверхонь. Створена за допомогою проведених скінченно-елементних розрахунків методика спрощеного експериментального дослідження статичної міцності лопатки дозволила підтвердити працездатність з'єднання між сталевою та алюмінієвою частинами та дослідити особливості деформування і руйнування такої комбінації різнорідних елементів, що, в свою чергу, відкриває шлях для випробувань та використання даного інженерного рішення в реальних роторних машинах. Ключові слова: вентилятор, біметалічна лопатка, статична міцність, нелінійний контакт, експеримент, профілювання. В. Г. МАРТЫНЕНКО, Н. И. ГРИЦЕНКО, С. В. МАВРОДИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЕ, АНАЛИЗ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ КОМПОЗИЦИОННОЙ БИМЕТАЛИЧЕСКОЙ ЛОПАТКИ ВЕНТИЛЯТОРА ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ ШАХТЫ В работе разработаны конструкция и метод изготовления лопатки вентилятора главного проветривания шахт, которая сочетает в себе стальной хвост с остовом и алюминиевое перо, позволяющее достичь высокой прочности ее крепления в машине в сочетании с относительно низким весом рабочей части. Метод заключается в нанесении алюминиевого пера лопатки с помощью процесса литья в кокиль на стальной остов с хвостом. Детальный анализ внутренней структуры сочетания двух материалов продемонстрировал целостность их соединения и полный контакт поверхностей. Созданная с помощью проведенных конечно-элементных расчетов методика упрощенного экспериментального исследования статической прочности лопатки позволила подтвердить работоспособность соединения между стальной и алюминиевой частями и исследовать особенности деформирования и разрушения такой комбинации разнородных элементов, что, в свою очередь, открывает путь для испытаний и использования данного инженерного решения в реальных роторных машинах. Ключевые слова: вентилятор, биметаллическая лопатка, статическая прочность, нелинейный контакт, эксперимент, профилирование.