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Transiente Simulation eines Reibdämpfers

Reduzierte Schwingung der Turbinenschaufeln

Transiente Simulation eines Reibdämpfers

Aufgabe

Im Auftrag von Siemens wurde das räumlich dynamische Bewegungsverhalten von Reibdämpfern am Fuß von Turbinenschaufeln untersucht. Der Reibdämpfer wird eingesetzt, um auftretende Schwingungen zu reduzieren und damit die Lebensdauer der Turbinenschaufel zu erhöhen. Die bisher verwendeten analytischen Ansätze zur Untersuchung des Verhaltens von Reibdämpfer und Turbinenschaufel bilden wesentliche Eigenschaften gut ab. Sie sind aber nicht in der Lage, konstruktive Details näher zu berücksichtigen, z.B. räumliche Verteilung der Kontaktpressung.

Lösung

Mit ANSYS Mechanical wurde ein detailliertes Modell zur Abbildung der relevanten Schwingform betrachtet und für diese das Kontaktverhalten zwischen Schaufel und Dämpfer bestimmt. Dazu wurde der nichtlineare Kontakt des Reibdämpfers orts- und zeitabhängig aufgelöst. Die hier auftretende Kraftübertragung zwischen Schaufel und Dämpfer konnte gezielt analysiert werden, indem das Kontaktverhalten und die Gleitwege während der Schwingungen ausgewertet wurden. Daraus ließ sich die durch die Dämpfung umgesetzte Verlustleistung ermitteln, die dem schwingenden System entzogen wurde, um ein Aufschwingen der Turbinenschaufeln zu vermeiden.

Nutzen für den Kunden

Mit dem von CADFEM erarbeiteten Analysekonzept ist Siemens in der Lage, den Einsatz von Reibdämpfern am Fuß von Turbinenschaufeln weiter zu optimieren. So lässt sich mit dem ermittelten Lasttransfer die analytische Lösung absichern und erweitern. Durch die transiente Schwingungsanalyse mit ANSYS Mechanical wurden beispielsweise die bisherigen Annahmen bezüglich der Gleitwege weitgehend bestätigt. Außerdem wird mit der geometrischen Auflösung der Kontaktsituation die Analytik ergänzt und im Bedarfsfall können weitere Detailinformationen ermittelt werden.

Anwendungsfall_SIEMENS_Reibdaempfer.pdf

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