Диски компрессора

Pq — внутреннее рабочее циклическое давление в сосуде под давлением Рд — безразмерная характеристика относительного уровня напряжения в дисках компрессоров (турбин) по этапам полета ВС Г/, — радиус зоны пластической деформации, формируемой в полуцикле разгрузки материала Rj — радиус диска компрессора (турбины) [c.23]

Из указанных выше узлов или элементов конструкции развитие усталостной трещины в полете до критических размеров в лонжероне лопасти приводит к полному разрушению вертолета. В этом случае предельное состояние определяется критической длиной трещины, которая не должна быть достигнута в процессе эксплуатации. Разрушение диска компрессора или турбины, как правило, приводит к предпосылке летного происшествия. Согласно требованиям к проектированию ВС и силовых установок, возникающие внутренние разрушения элементов конструкции двигателя [c.27]

Таким образом, основное положение подхода к расчетно-экспериментальному определению ресурса дисков ГТД заключено фактически в представлении реакций материала на разные формы цикла нагружения идентичными, что позволяет считать влияние на поведение материала эффекта взаимодействия нагрузок и выдержек при постоянной нагрузке несущественным. Это, в свою очередь, позволяет при составлении программ ЭЦИ дисков представлять типовые ПЦН дисков в виде циклов простой формы, в которых отсутствует большинство этапов смены режимов работы двигателя, и этапы работы двигателя на длительно используемых режимах. В результате этого при определении долговечности, например, титановых дисков компрессоров, по аналогии с определением [c.43]

Не редки случаи появления дефектов материала в титановых дисках компрессоров ГТД [56, 81, 88], в том числе в ступичной части, где диски наиболее нагружены, а также и в других зонах. Как правило, это зоны газонасыщенного материала с повышенным содержанием кислорода (рис. 1.12). Однако в одном случае, который привел к аварии самолета, имел место дефект в виде включения нитрида титана [80]. Многолетние эксперименты и анализ технологического цикла изготовления диска не позволили однозначно выявить возмож- [c.50]

Рис. 1.12. Участки поверхности в очаге усталостного разрушения с дефектом материала в виде насыщенного кислородом альфированного слоя в диске компрессора из титанового сплава ВТЗ-1 (а) — двигателя АИ-24 (б) — двигателя Д-30 (окончание на с. 52)

Рис. 1.12 (окончание). Участки поверхности в очаге усталостного разрушения с дефектом материала в виде насыщенного кислородом альфированного слоя (в) — структура нитридного включения в очаге усталостного разрушения диска компрессора двигателя НК8-2у из титанового сплава ВТ8 [c.52]

Характерным примером такого контроля является применение ультразвукового контроля дисков компрессоров из титанового сплава ВТ-8 [117, 120]. В эксплуатацию был введен контроль диска по эталону с гладкой поверхностью. Однако один из дисков разрушился после введения контроля, и это потребовало решения вопроса о том, насколько эффективен контроль с точки зрения частоты его проведения и чувствительности используемого метода. Разрушение контролируемых дисков в эксплуатации происходит с формированием развитого в пространстве рельефа, что оказывает существенное влияние на рассеивание ультразвукового сигнала. Поэтому были выполнены испытания образцов с моделированием процессов роста трещины, подобных эксплуатационным с созданием развитой поверхности разрушения. Оказалось, что в зависимости от шероховатости поверхности разрушения ослабление сигнала может происходить в несколько раз [120]. Поэтому помимо исходной информации о чувствительности метода контроля по эталону с гладкой поверхностью необходимо иметь оценки чувствительности метода по реально формируемой поверхности разрушения, которая характерна именно для контролируемого процесса разрушения (коррозия, ползучесть и др.). [c.69]

С другой стороны, элементы конструкции с усталостной трещиной могут длительное время находиться под нагрузкой. Такая ситуация возникает, например, с дисками компрессоров ГТД из титановых сплавов ВТ-8 и ВТЗ-1. Их разрушение имеет место в период крейсерского режима, когда двигатель не меняет своих оборотов и поэтому динамическая нагрузка от двухосного растяжения дисков остается неизменной [92]. Кронштейны уборки-выпуска поддона самолета ИЛ-76, изготовленные из титанового сплава ВТ-5, разрушались в период крейсерского полета ВС, когда поддон располагался в подвешенном состоянии на кронштейнах и нагружал их собственным весом. [c.113]

Длительность выдержки материала дисков компрессоров в цикле нагружения [c.363]

Результаты исследований сплавов ВТЗ-1 и ВТ5 также выявили существенное снижение долговечности образцов при разной длительности выдержки X [68, 100, 101]. Исследования сплава ВТЗ-1 были выполнены на полноразмерных дисках компрессоров, изготовленных по серийной технологии, путем их нагружения на специальном стенде, имитировавшем многоосное растяжение диска в эксплуатации через зоны установки лопаток. Были исследованы циклы треугольной, трапецеидальной формы и блок нагружения с наложением циклов малых амплитуд в период выдержки материала под нагрузкой с асимметрией 0,7-0,8. Постепенное снижение частоты нагружения с переходом к выдержке под нагрузкой привело последовательно к возрастанию СРТ и снижению долговечности и живучести дисков (табл. 7.1). [c.364]

Рис. 7.15. Зависимость скорости роста трещины d /dN от коэффициента интенсивности напряжения АКу в дисках компрессоров из сплава ВТЗ-1 при трапецеидальной форме цикла и при наличии малых амплитуд нагружения каждые 500 циклов с асимметрией 0,7-0,8, после чего имела место полная разгрузка

Чувствительность титанового сплава ВТЗ-1 к выдержке под нагрузкой в цикле нагружения, как рассмотрено выше, была исследована путем натурных испытаний дисков компрессоров [100, 101]. [c.368]

Исследования чувствительности титанового сплава ВТ8 к форме цикла нагружения осуществляли на образцах, вырезанных из дисков компрессоров в условиях изгиба [72]. Исследовали влияние на механизмы и кинетику разрушения материала в области малоцикловой усталости выдержки под нагрузкой в цикле нагружения в сравнении с треугольной формой цикла. Принципиальная особенность данного исследования влияния выдержки под нагрузкой на рост усталостных трещин состояла в том, что были исследованы три диска одной плавки. Методические детали изготовления образцов из дисков и испытания образцов представлены в работе [72]. [c.368]

Рис. 7.16. Фрактограммы разрушенных образцов из дисков компрессоров № I (а), (б), № II (в), (г) и № III (д), е) при треугольной (а), (в), (д) и трапецеидальной (б), (г), (е) формах цикла нагружения — сплав ВТ8

Рис. 7.17. Зависимость скорости роста da/dN усталостных трещин (а) и шага бороздок S (б) длины а в образцах из дисков компрессора (I, II, III), сплав ВТ8, имеющих разную чувствительность к форме цикла нагружения

Итак, первая серия проведенных экспериментов показала, что технология производства титановых дисков допускает возможность получения даже в пределах одной плавки материала, обладающего разной чувствительностью к условиям нагружения. Причем параметры структуры и механические характеристики у материалов с разной чувствительностью к условиям нагружения находятся в допустимых пределах по Техническим условиям изготовления дисков компрессоров ГТД и могут быть практически одинаковыми. Следует подчеркнуть, что применительно к исследованным дискам работа разрушения, являющаяся одной из основных характеристик, по которой судят о чувствительности материала к хрупкому разрушению, составляла от 10,2 до 19,5 Дж/см , что существенно превышает минимально рекомендуемое значение КСТ, равное 8,0 Дж/см . Причем у всех трех исследованных дисков значения КСТ были близкими. В связи с этим есть основания предполагать, что работа разрушения образца с трещиной не позволяет гарантированно выявлять склонность материала к разрушению по границам фаз. [c.372]

Рис. 7.19. Карта распределения остаточных напряжений в дисках компрессоров из сплава ВТ8 (I) после первого этапа штамповки и (II) после изготовления

Для определения того, насколько в материале запасена энергия, позволяющая ему сопротивляться росту трещин, в процессе производства дисков компрессоров из Ti-сплавов производится оценка работы разрушения. [c.381]

ГЛАВА 9. ДЛИТЕЛЬНОСТЬ РОСТА ТРЕЩИН В ТИТАНОВЫХ ДИСКАХ КОМПРЕССОРОВ ГГД 465 [c.465]

Рис. 9.1. Общий вид (а-в) состояния КВД двигателей Д-30 и Д-ЗОКУ после разрушения дисков компрессоров I, IV и V ступеней КВД. Фрагменты разрушенных дисков на всех снимках (а-в) указаны стрелками

Рис. 9.2. Распределение усталостных трещин и разрушений титановых дисков компрессоров ГТД (а) Д-30 и (б) Д-ЗОКУ с двумя максимумами. Первый максимум отвечает дискам с повреждениями материала в производстве, а второй — дискам, материал которых проявляет чувствительность к условиям нагружения

Таким образом, проблема разрушения дисков компрессоров из титановых сплавов затрагивает области конструирования дисков, их производства и эксплуатации и не может быть полностью решена проведением мероприятий в какой-то одной из этих областей. Решение данной проблемы превращается в задачу обеспечения эксплуатации разрушающихся дисков по принципу безопасного повреждения с учетом всех факторов, влияющих на долговечность и период роста трещины, что позволяет избежать остановки всего парка двигателей до замены дисков на новые. [c.468]

Сталь ЭИ96 хромовольфрамовая мартенситнога класса с добавлением никеля, молибдена и ванадия применяют для изготовления лопаток и дисков компрессора ГТД при температуре 200-500Т. [c.54]

Сталь ЭИ961 (1Х12Н2ВМФШ) мартенситного класса содержит 1,6 - 2,0% W, в основном применяется для изделий, работающих при температурах до 550°С. Из нее изготавливают лопатки и диски компрессора ГТД [c.96]

Диски компрессоров и турбин авиационных двигателей часто рассматриваются как пластинки перемепной толщины. [c.16]

Вместе с тем применительно к авиационным конструкциям проблема использования титановых сплавов для изготовления дисков компрессоров различных ступеней ГТД состоит в существовании чувствительности титановых сплавов к условиям их эксплуатационного нагружения [66-72]. Снижение скорости деформации и переход к трапецеидальной форме цикла нагружения сопровождаются увеличением скорости роста трещины и сменой механизма роста трещины. Это касается титановых сплавов типа Ti-Al-Mo с пластинчатой и глобулярной структурами в двухфазовом и однофазовом состоянии. [c.360]

Диски компрессоров из двухфазовых (а + 3 ) Ti-сплавов обьгано имеют пластинчатую структуру, но встречается также смешанная пластинчато-глобулярная (равноосная) структура с доминированием пластин и фрагментами глобулей. Наличие развитых межфазных границ играет решающую роль в зарождении усталостных трещин в таких сплавах, и соотношение размеров элементов двухфазовой структуры может сзтцественно повлиять на длительность периода зарождения трещины и ее кинетику. [c.360]

Рис. 7.14. Зависимости скорости роста усталостной трещины d /dN для уголковых трещин Б дисках компрессоров из сплава ВТЗ-1 и шага усталостных бороздок 6 от коэффициента интенсивности напряжения AfTj при (а), (б) разной частоте нагружения и (в) длительности выдержки в цикле, а также (г) сопоставление их величин при длительности выдержки т = 60 с

Рис. 7.18. Зависимость скорости роста da/dNусталостных трещин от (а), (в), (г) и шага бороздок S (б)-(г) от коэффициента интенсивности напряжения Kj в образцах из дисков компрессора (I, II, III), сплав ВТ8, имеющих разную чувствительность к форме цикла нагружения

Рис. 7.20. Псевдомультифрактальные характеристики структуры титанового сплава ВТ8, полученные путем анализа (а) распределения а-пластин и (б) р-пластин для трех (I, II, III) дисков компрессоров (комментарии смотри в тексте)

Кинетика поверхностных (полуэллиптиче-ских по форме фронта) трещин при прочих равных условиях существенно зависит от их размеров в направлениях развития по поверхности и в глубь материала. Отношение полуосей полуэллипса определяет направление опережающего роста трещины и интервал изменения скоростей вдоль ее фронта. Наиболее существенно влияние указанного соотношения на начальном этапе развития трещин, которому обычно отвечает большая часть всей живучести деталей, разрушающихся в эксплуатации, в том числе и титановых дисков компрессоров. [c.374]

Применительно к Ti-сплавам влияние окружающей среды также выражено в увеличении СРТ [128-132]. Механизмы охрупчивания материала, связанные с проникновением водорода у вершины трещины, в большей степени аналогичны механизмам влияния окружающей среды на рост трещины в сталях. Особенно заметными они становятся в случае длительной выдержки материала под нагрузкой в условиях эксплуатации, что характерно для дисков компрессоров двигателей. Однако, как было показано в предыдущих разделах, необходимо зачитывать чувствительность структуры материала по границам пластинчатой, глобулярной или моноструктуры после изготовления детали на выдержку его под нагрузкой, а уже затем давать оценку роли окружающей среды в кинетике трещин. Очевидно, что для структурно чувствительных к выдержке под нагрузкой Ti-сплавов роль окружающей среды в кинетике трещин может оказаться значительной. Применительно к сплавам, не чувствительным к выдержке под нагрузкой, рост трещин сопровождается формированием усталостных бороздок, которые наблюдают даже в вакууме [131]. [c.389]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...