ористовувався метод кінцевих елементів і його реалізація у вигляді пакету DesignSpace (комбінація модуля рішення пакета ANSYS з модулем підготовки геометрії пакета SolidWorks). При виконанні розрахунків було прийнято припущення про симетрії як конструкції, так і температурного поля щодо вертикальної площини.
Модель конструкції була розбита на 23 тисячі кінцевих елементів - тетраедрів. Передбачалося, що розподіл температури по кожному окремому елементу може бути досить точно описано квадратичною функцією координат точки в елементі. При цьому завдання розрахунку температурного поля зводилася - за допомогою відомих прийомів методу скінченних елементів - до розв'язання системи лінійних рівнянь з 33 тисячами невідомих.
При розрахунку приймалося, що температура води в розвантажувальної камері дорівнює 160 ° С (рис. 2а);
температура конденсату, що подається в пусковий підшипник, 60 ° С (рис. 2б);
перед відведенням в деаератор потоки змішуються. Кількість води, що надходить з розвантажувальної камери, приблизно в 3 рази перевищує кількість подаваного конденсату, тому - при ідеальному перемішуванні - суміш має температуру 135 ° С (рис. 2в);
контакт корпусу пускового пристрою і кришки насоса є ідеальним (тепловий опір контакту дорівнює нулю);
по зовнішніх поверхнях деталей відбувається конвективний теплообмін з навколишнім повітрям (температура повітря 20 ° С, коефіцієнт тепловіддачі 0,5-10-6 Вт/м2С - усереднене довідкове значення);
розглядалося тільки усталене температурне поле (перехідні процеси не аналізувалися).
Останнє припущення веде до того, що оцінена такими розрахунками небезпека теплових деформацій може виявитися заниженою - якщо на якомусь з пропущених перехідних режимів комбінація температур і деформацій виявиться більш несприятливою.
Результати розрахунку розподілу температур показані на рис. 3, де для зображення температур використані умовні кольору (відповідна колірна шкала в правій частині малюнка проградуірована в градусах Цельсія). Отримані результати слід розглядати лише як оціночні через наближеного завдання граничних умов, проте їх, мабуть, достатньо для відповіді на питання, чи можуть теплові деформації корпусу пускового пристрою бути однією з причин руйнування валу.
За результатами розрахунку температур виконаний розрахунок напружено-деформованого стану. Використовувався метод кінцевих елементів з тим же розбиттям конструкції на елементи і припущенням про квадратичному розподілі переміщень по елементу; число невідомих переміщень в системі рівнянь - близько 90 тисяч. Дані про властивості матеріалу (20Х13) взяті з [3]. При розрахунку передбачалося, що корпус пускового пристрою і кришка насоса контактують щільно - без розкриття стику і прослизання в ньому (втім, пробні розрахунки показали, що навіть припущення про можливість прослизання не надто сильно позначається на результатах - кількісні відмінності не перевищують 10 ... 15 %).
Розраховані зміщення точок конструкції показані на рис. 4. Чорними лініями показано вихідне положення конструкції, кольором - деформований (для наочності масштаб переміщень обраний більшим, ніж масштаб розмірів). Умовні кольори відповідають вертикальним переміщенням точок конструкції; за умовно-нерухому точку прийнята вісь кришки насоса.
З рис. 4 видно, що нерівномірний нагрів призводить до нерівномірного тепловому розширенню корпусу пускового пристрою. ...
