Разрушение - лопатка
Cтраница 4
 |
Схема нагружения лопастей воздушных винтов и лопаток компрессоров и турбин двигателей. [46] |
Решающее значение в этом случае имеет правильная оценка механизма разрушения, на основе которой осуществляется расчет долговечности лопатки с начальной трещиной. Эта информация может быть достаточно надежно получена в результате анализа причин разрушения лопаток ГТД в эксплуатации при расследовании летных происшествий. [47]
 |
Карта износа элементов проточной части турбин. [48] |
Наиболее сильному разрушению у осевых насосов, как уже указывалось, подвергаются стенки камер рабочих колес. Из-за отрыва потока, вызванного несоответствием углов потока и лопаток, возможно в отдельных случаях усиленное разрушение лопаток выправляющего аппарата. В осевых насосах со спиральным отводом кавитационной эрозии подвергаются стенки спирального отвода в местах их сопряжения с камерой рабочего колеса. [49]
В некоторых случаях эксплуатационного контроля трещины не были выявлены, и их развитие приводило к разрушению лопаток, что вызывало остановки двигателей в полете и служило инцидентом с ВС. [50]
Двигатель НК-8-2у № А82У122108 наработал с начала эксплуатации 16896 ч ( 6587 циклов), в том числе 1910 ч ( 739 циклов) после последнего ( третьего) ремонта. Последний контроль рабочих лопаток III ступени турбины вихретоковым методом был выполнен за 74 ч до момента разрушения лопатки. [51]
Разрушение лопаток высоких ступеней компрессора, которые изготовлены из жаростойких или; жаропрочных материалов, происходят в пределах1 существующего ресурса двигателя крайне редко. Они возникают в результате их повреждений of попадания постороннего предмета, от поврежде -; ний из-за разрушения лопаток предыдущих ступе-1 ней компрессора или из-за наличия в материале1 металлургического или иного дефекта ( табл. 11.6) J Длительность роста трещины в лопатках составляет от одной до нескольких сотен полетов. Одна из таких ситуаций с повреждением лопатки 10 - й сту -: пени КВД, возникшая в двигателе Д - ЗОКУ ( № 1 в табл. 11.6), рассмотрена ниже. [52]
Представленные результаты анализа кинетики усталостных трещин в лопатках компрессоров и турбин двигателей свидетельствуют в первую очередь о том, что в пределах существующих ресурсов двигателей происходят разрушения лопаток только из-за их повреждений. Само распространение трещин определяется вибронагруженно-стью лопаток на резонансных или близких к таковым частотах и с этой точки зрения разрушение лопаток является многоцикловым, а в некоторых случаях и сверхмногоцикловым - развитие трещин от единичных циклов нагружения. Однако количество полетных циклов может составлять всего от нескольких десятков до нескольких сотен циклов. Этот факт должен быть учтен при установлении периодичности эксплуатационного контроля повреждений лопаток в эксплуатации из-за попадания посторонних предметов в проточную часть двигателя. [53]
Характерные места износа рабочих органов осевых насосов показаны на рис. 14.5. Наиболее сильному разрушению подвержены внутренние поверхности камер рабочих колес. Вследствие отрыва потока, вызванного несоответствием угла набегания потока и угла установки лопаток, возможно в отдельных случаях усиленное разрушение лопаток выправляющего аппарата. [54]
Пакетный множитель показывает во сколько раз возмущающая сила, действующая на рабочую лопатку в пакете, меньше, чем сила, действующая на ту же лопатку, но установленную изолировано. Это означает, что отрыв бандажа на пакете лопаток, даже если он не вызвал немедленных разрушений, является предвестником последующего разрушения лопаток от усталости. [55]
Наши расчеты показывают, что скорость роста напряжений в самых неблагоприятных случаях не превышает скорости нагружения образцов при обычных статических испытаниях образцов. В связи с этим пользуемся случаем, чтобы обратить внимание на то, что широко распространенный в иностранной и нашей литературе термин термоудар, применяемый для случаев разрушения лопаток при быстром нагреве, является весьма условным и не совсем удачным. Правильно было бы говорить, что это просто напряжения при нестационарном нагреве. [56]
Эффективным оказывается применение промежуточного ( вторичного) перегрева пара ( рис. 8.9 6), заключающегося в отводе частично расширившегося пара из турбины во вторичный пароперегреватель парогенератора для его нового перегрева и возврата в последующие ступени турбины для дальнейшего расширения. Та - кое видоизменение цикла Ренкина позволяет не только несколько увеличить его термический КПД, но и избежать в конечных ступенях-турбины высокой влажности пара, ухудшающей гидродинамический режим проточной части турбины и вызывающей разрушение лопаток. [57]
Рассмотрим более подробно причины возникновения основных неисправностей, пути их выявления и устранения. Лопатки ОК выходят из строя по следующим причинам: динамические напряжения из-за усилий со стороны потока циклового воздуха и центробежных сил ( от массы), действующих на всех режимах работы ГТУ; низкая конструктивная надежность лопаточного аппарата; плохое состояние поверхности, нарушение посадки лопаток; нарушение технологии изготовления. Разрушение лопаток приводит к нарушению устойчивой работы ОК, возникновению помпажных явлений, в результате чего появляются резкие периодические колебания давления и расхода воздуха в проточной части и снижается соотношение давлений сжатия. Возникновение помпажа приводит к увеличению температуры воздуха перед турбиной, уменьшению частоты вращения, росту вибрации ротора ОК и всего агрегата в целом. Очень редко, но случаются разрушения пазов лопаток с их выбросом в проточную часть, что приводит к крупным поломкам. [58]
В настоящее время проводятся работы по использованию стеклопластиков в конструкции реактивных двигателей, например для направляющих лопаток компрессора. Применение таких лопаток на первых ступенях, где температура у ряда двигателей не превышает 150 - 250, позволило бы снизить вес двигателя. Разрушение лопаток в основном связано с недостаточной усталостной прочностью стали. При изготовлении лопаток из стеклотекстолита или ориентированных стеклопластиков не только уменьшается их вес, но и облегчается конструкция диска, в котором они крепятся, за счет уменьшения центробежных сил, создаваемых лопатками. Лопатки из стеклопластиков обладают высокой демпфирующей способностью, благодаря чему концентрация напряжений в них невысока и уменьшается опасность усталостного разрушения. Интересно отметить, что при работе двигателя при нагрузке лопатки: 110 % от расчетной в течение 15 мин. Лопатки двигателя успешно выдержали испытание при 150 в течение 100 час. [59]
НК-8-2у показывают, что их разрушение имеет усталостный характер, инициированный первоначальным статическим разрушением материала лопатки по одному из крупных зерен или сразу по границам зерен у выходной кромки пера на расстоянии около 110 - 180 мм от подошвы замка. Усталостное развитие разрушения лопаток идет в течение 160 - 190 полетов самолета. Локализация разрушения лопатки с максимальной наработкой в пределах границ зерен материала без признаков его пластической деформации в других объемах пера лопатки указывает, что это разрушение явилось результатом исчерпания длительной прочности материала лопатки при ее эксплуатации и не связано с особенностями состояния материала, которые отвечают за высокий уровень остаточных напряжений. Некачественное проведение контроля лопаток в эксплуатации существующим методом не исключает пропуска лопаток с уже имеющимися трещинами таких размеров, что до проведения следующего контроля лопатка может обрываться в полете. Поэтому дальнейшая эксплуатация двигателя НК-8-2у с повреждающимися в эксплуатации лопатками III ступени должна быть осуществлена при более тщательном проведении контроля, эффективность которого подтверждена фактом многочисленного выявления трещин разных размеров. Длительность распространения трещин позволяет их выявлять в эксплуатации с существующей периодичностью контроля даже при однократном пропуске. [60]
Страницы: 1 2 3 4