Цель и задачи лабораторной работы

Определение показателей прочностной надежности рабочей лопатки турбины авиационного ГТД

Часть 2. Построение деформированного показателя безотказности и определение
ресурса лопатки по критериям длительной прочности (ДП)

И малоцикловой усталости (МЦУ)

Методическое пособие к лабораторной работе по дисциплинам

«Ресурсные проектирование и испытания АД и ЭУ»

(Специальности: 7.05110202 и 8.05110202 – «АД и ЭУ»

и

«Теплонапряженное состояние и прочностная надежность элементов ТД и ЭУ»

(Специальности: 7.05060102 и 8.05060102 «Теплофизика»)

Харьков

Основные положения

Модели разрушения лопатки

В первой части лабораторной работы № 3 было показано, что определяющими повреждающими факторами, которые приводят к выработке назначенных ресурсов рабочих лопаток турбины авиационного ГТД являются:

· длительное статическое нагружение при повышенных температурах или ДП;

· повторно-статические и циклические нагружения с большим размахом упругопластических деформаций или МЦУ.

Используя информацию о напряжениях σ_i и температурах T_i в критической точке лопатки, параметрах обобщенного полетного цикла (ОПЦ) летательного аппарата и моделях материала лопатки были получены величины повреждения лопатки и за один ОПЦ по критериям ДП и МЦУ.

Тогда модели разрушения лопатки будут иметь вид:

– по критерию ДП:

, (1)

– по критерию МЦУ:

, (2)

N – количество ОПЦ (N=1,2,3 …);

где и накопляемые текущие повреждения за N реализованных ОПЦ.

Запасы долговечности по критериям ДП и МЦУ

1.2.1. Величину относят к некоторому эквивалентному установившемуся режиму, на котором время работы равно а время до разрушения – . Обычно в качестве эквивалентного режима выбирают максимальный режим работы двигателя.

Тогда:

(3)

где – запас долговечности детали по критерию ДП.

Из формул (1) и (3) следует, что

(4)

Из курса лекций по дисциплине известно, что допустимые запасы долговечности и прочности связаны между собой соотношением:

(5)

где m₁ – показатель степени в следующей модели ДП материала лопатки типа:

(6)

1.2.2. Величину также относят к текущему количеству эквивалентных циклов N_экв.

Выполнив преобразования, аналогичные вышеприведенным, можно получить следующие зависимости для определения текущих запасов долговечности по критерию МЦУ:

(7)

Из лекционного курса известно, что допустимые (нормативные) запасы долговечности обычно принимаются ≥ 10.

1.2.3. Таким образом, приведены зависимости (4) и (7) для текущих по наработке запасов долговечности по критериям ДП и МЦУ.

Допустимые запасы долговечности и по ДП следует определять из выражений (5) по обычно известной величине , а по МЦУ принять = 10.

Показатели безотказности работы и ресурс лопатки

Приведенные выше зависимости (4) и (7) для текущих запасов долговечности , по критериям ДП и МЦУ можно принять в качестве детерминированных показателей безотказности детали по наработке N.

Наработка по МЦУ определяется текущим числом ОПЦ – N, а по ДП – в часах ОПЦ , где – длительность ОПЦ. Таким образом, и для ДП наработка может выражаться число ОПЦ – N, (при известном ).

Для оценок ресурсов лопатки по критериям ДП и МЦУ, исходя из допустимых запасов долговечности, необходимо на графики принятых кривых безотказности работы лопатки нанести уровни нормированных допустимых соответствующих запасов, как показано на рис. 1. Точки пересечения указанных уровней с кривыми безотказности отвечают величинам соответствующих ресурсов R по критериям - и .

Рис. 1 – Пример кривой безотказности лопатки и схема определения ее ресурсов

При необходимости для графика рис.1 использовать логарифмическую шкалу: lgN или lgN_p.

Цель и задачи лабораторной работы

Целью этой части лабораторной работы №3 является ознакомление с методом оценивания ресурса деталей ГТД, в частности, рабочей лопатки турбины, основанного на использовании показателей безотказности детали по наработке в эксплуатации.

К выполнению предлагается две задачи:

2.1 Построение детерминированных показателей безотказности лопатки, в качестве которых используются текущие запасы ее долговечности по ДП и МЦУ.

2.2 Определение ресурса (долговечности) лопатки по критериям ДП и МЦУ исходя из построенных кривых безотказности.

Объект исследований

Объектом исследования является рабочая лопатка турбины высокого давления авиационного ГТД, условия работы которой, в том числе и ОПЦ двигателя, детально приведены в первой части лабораторной работы № 3.

Исходными данными для выполнения второй части лабораторной работы являются значения повреждаемостей и по критериям ДП и МЦУ за один ОПЦ.

Для определения по формуле (5) принять , а значение = 10.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: