+3 8(066) 185-39-18
fПредмет:
Тип роботи:
Автореферат
К-сть сторінок:
34
Мова:
Українська
огляду на зазначені особливості та враховуючи зсувний механізм деформування і експериментальну залежність критичних напружень зсуву від температури та часу до руйнування, на основі отриманих розподілів максимальних головних і приведених дотичних напружень у найбільш небезпечних перетинах пера, були визначені коефіцієнти запасу К, що відповідають розрахунковим КГО, значення яких приведені на рис. 6 у вигляді діаграми. Встановлено, що відхилення поздовжньої осі лопатки від напрямку <001> до напрямку <111> приводить до зниження її статичної міцності в 1.2-1.3 рази і, як наслідок, зменшенню надійності і ресурсу. При цьому імовірність руйнування в тій чи іншій зоні пера лопатки залежить від її КГО, як аксіальної, так і азимутальної, оскільки зміна азимутальної орієнтації лопатки може привести до зміни небезпечної зони лопатки, якій відповідає мінімальний коефіцієнт запасу міцності.
На прикладі неохолоджуваної лопатки було розглянуто також вплив азимутальної орієнтації на напруженість її хвостовика. Показано, що зміна зазначеної орієнтації практично не впливає на рівень максимальних головних напружень у хвостовику, хоча для лопатки з кристалографічним напрямком <111> в порівнянні з <001> він у 1.3 рази нижче. При цьому її вплив на рівень максимальних приведених дотичних напружень складає 13%, а їх різниця для лопаток із КГО <111> і <001> не перевищує 7%.
На основі проведеного аналізу результатів досліджень з вивчення впливу КГО на статичну міцність робочих лопаток турбін з урахуванням конструктивно-технологічних і експлуатаційних факторів розроблені рекомендації з раціонального вибору КГО щодо підвищення їх надійності і ресурсу.
Аналіз стану бандажованих робочих лопаток після експлуатації ГТД показує, що в ряді випадків спостерігається інтенсивне вироблення контактуючих поверхонь полиць, поява тріщин і залишкових напружень, зміна їх геометрії та втрата натягу. Тому, внаслідок відсутності досить достовірних методик прогнозування надійної роботи бандажних полиць протягом необхідного ресурсу, виникла необхідність у вивченні впливу особливостей взаємодії лопаток по бандажних полицях на їх напружений стан з урахуванням характерних для них експлуатаційних режимів навантаження, результати якого представлені в четвертому розділі.
Характерне для сучасних ГТД підвищення температури газу перед турбіною обумовлює зростання швидкості повзучості і, як наслідок, збільшення темпу накопичення її деформацій. На основі проведених досліджень було встановлено, що внаслідок цього спостерігається зменшення натягу по бандажних полицях і виникнення залишкового розвороту пера робочих лопаток турбіни в умовах експлуатації двигуна, а також значний перерозподіл і зміна рівня їх напружень. Зі зростанням напрацювання двигуна, незалежно від температури газу перед турбіною, відбувається зменшення напружень у пері лопатки. Але його темп істотно залежить від перетину лопатки і температури газу перед турбіною. Отримані закономірності дозволяють прогнозувати величини залишкового розвороту лопатки, втрату натягу по контактуючим поверхням бандажних полиць і зміни напруженості лопаток ще на стадії проектування двигуна.
Основною умовою ефективності бандажування робочих лопаток є гарантований натяг по контактуючим поверхням їх полиць на всіх режимах роботи двигуна протягом заданого ресурсу, що значною мірою визначається величиною попереднього монтажного натягу. Тому були проведені обчислювальні експерименти, за результатами яких отримані залежності контактних напружень по полицях і максимальних головних напружень у різних перетинах пера лопатки від напрацювання двигуна для значень монтажного натягу, рівних 0.1; 0.2 і 0.3 мм. Встановлено, що зі зростанням напрацювання відбувається зменшення зазначених характеристик напруженого стану лопаток і його швидкість тим вище, чим більша величина монтажного натягу. Слід зазначити, що, як видно з приведених залежностей, характер зміни максимальних головних напружень від напрацювання залежить як від величини монтажного натягу, так і перетину лопатки, який розглядається.
Збільшення величини монтажного натягу може обумовити також зростання величини залишкового розвороту і, як наслідок, зменшення натягу по полицях, внаслідок чого його ефективність знижується.
Використовуючи отримані результати розрахунків, була показана можливість вибору на стадії проектування двигуна такого попереднього монтажного натягу, який забезпечував би гарантований натяг по бандажних полицях протягом необхідного ресурсу робочих лопаток.
Інтенсивне вироблення контактуючих поверхонь, а також характер дефектів свідчать як про наявність контактних напружень, так і процесів тертя. Тому знання закономірностей його впливу на напруженість робочих лопаток турбін є необхідною умовою при розробці заходів щодо забезпечення їх надійності.
Використовуючи розроблені розрахункові моделі взаємодії контактуючих поверхонь бандажних полиць і замкових з'єднань, були виконані розрахунки з визначення закономірностей впливу тертя контактуючих поверхонь на напружений стан робочих лопаток турбін. Показано, що зміна величини коефіцієнта тертя в одному із з'єднань лопаток (бандажному чи замковому) при незмінній його величині в іншому не викликає істотного впливу на напруженість пера лопатки.
З отриманих даних випливає, що збільшуючи величину коефіцієнта тертя в замковому з'єднанні, можна зменшити в ньому рівень контактних напружень і тим самим підвищити надійність і довговічність лопаточного апарату. Крім того, необхідний рівень контактних напружень в бандажному з'єднанні може бути досягнуто не тільки за рахунок збільшення попереднього монтажного натягу, що, як правило, приводить до росту напруженості лопатки, але і за рахунок вибору коефіцієнта тертя в зоні контакту бандажних полиць.
Показано, що напруженість бандажних полиць в процесі експлуатації двигуна піддається значним змінам. Основною причиною такого явища є процес повзучості матеріалу в умовах підвищених температур і навантажень, що обумовлює високі залишкові напруження в бандажних полицях, які можуть значно впливати на роботоздатність розглянутих робочих лопаток турбін. Встановлено теж, що повзучість матеріалу впливає не тільки на