Лопатки компрессора

Отливки из титановых сплавов применяют в судостроении (гребные винты, насосы), в турбиностроении (лопатки турбин, диски), в авиации (диски и лопатки компрессоров), в электронной и вакуумной технике и других отраслях. [c.173]

Примером использования свойства вихревых труб по созданию подогретых масс газа, расположенных по периферии камеры энергоразделения может служить способ и устройство обогрева стойки входного устройства и направляющего аппарата первой ступени лопатки компрессора [72] с целью предотвращения образования льда при работе во влажном воздухе и температуре, близкой к [c.377]

Быстровращающиеся детали (диски и лопатки компрессоров, сепараторы быстроходных подшипников качения) — из стеклопластов, полиамидов, текстолита, волокнита, обладающих малой плотностью и достаточной прочностью. [c.42]

Из стеклопластиков изготовляют направляющие лопатки компрессоров, авиационных и ракетных двигателей, что дает возможность снизить вес этих аппаратов. [c.43]

Лопатки компрессоров изготовляют из хромистых сталей, а также из сплавов на основе титана (ВТЗ-1, ВТ-5). [c.274]

Охрупчивание материала при возрастании частоты нагружения может возникнуть в условиях эксплуатации, например, применительно к лопаткам компрессора высоких ступеней газотурбинного двигателя. В условиях вынужденных колебаний от газодинамического потока имеющие место повреждения лопатки создают предпосылки возникновения резонансных явлений, когда при высоком уровне частоты нагружения в несколько тысяч герц могут иметь место возрастающие по уровню нафузки от резонанса. Однако следует оговориться, что возрастание частоты нагружения, особенно при резонансе, сопровождается снижением амплитуды колебаний. Поэтому с возрастанием частоты нагружения трещина может распространиться на все сечение детали только в припороговой области ее скоростей. [c.342]

Развитие усталостных трещин в лопатках компрессоров и турбин в пределах существующего ресурса двигателя явление частое, наблюдаемое по различным причинам. Появление трещин, например, может быть связано с различными повреждениями лопаток в результате попадания постороннего предмета и возникновением в результате этого вмятин, надрывов и изгибов пера лопатки. У поврежденной лопатки могут изменяться или оставаться теми же резонансные колебания. Она попадает на короткий период времени в условия резонансных колебаний по одной из частот, которые типичны для проходных режимов работы двигателя, что приводит к накоплению в лопатке усталостных повреждений. При наличии высокой концентрации напряжений в результате появления повреждения происходит резкое снижение периода зарождения трещины и в лопатке возникает и развивается усталостная трещина. Такая ситуация может быть реализована на разных стадиях эксплуатации двигателя. [c.566]

Лопатки турбин в условиях эксплуатации, как правило, накапливают повреждения более устойчиво, чем лопатки компрессора. Это связано с тем, что они подвергаются постоянному нагреву при длительном статическом растяжении под действием динамической нагрузки от вращения ротора. В этом случае возможно возникновение такого явления, как ползучесть или термоциклическое разупрочнение материала в результате теплосмен по циклу ПЦН. Каждый механизм исчерпания долговечности лопатки имеет свою длительность действия, и поэтому разрушение лопатки на разных стадиях эксплуатации отвечает разным критериям прочности. В результате этого распределение долговечности лопаток может иметь не один, а несколько максимумов по числу случаев разрушения, в зависимости от того, какие виды механизмов разрушения могут последовательно доминировать при исчерпании ресурса лопатки. [c.567]

Лопатки компрессоров и турбин газотурбинных двигателей (ГТД) в процессе нормальных условий эксплуатации подвергаются растяжению под действием динамической нагрузки от вращения ротора с изгибом и скручиванием под действием газодинамического потока. Частота и форма колебаний лопатки неоднородны по ее высоте, что соответствует переменному двухосному напряженному состоянию. Для различных ступеней частота собственных колебаний лопаток различна и составляет от несколько сот герц для первых ступеней вентилятора до нескольких тысяч герц для последних ступеней компрессора. [c.567]

Лопатки компрессоров низкого и высокого давления [c.588]

Наработка двигателя после последнего осмотра лопаток по бюллетеню № 808-БЭГ составила 29 ч, что меньше продолжительности развития j усталостной трещины в разрушившейся лопатке. Значит, к моменту последнего осмотра на лопатках компрессора уже имелись повреждения от ударов посторонних предметов, попавших в проточную часть двигателя, однако они не были выявлены при осмотре. Это указывает на то, что качество послед- [c.599]

Применительно к ротору (рабочим лопаткам) компрессора оценка длительности роста трещины по числу повторяющихся блоков усталостных линий и площадки между двумя соседними линиями [c.603]

СТАЛЬНЫЕ и ЖАРОПРОЧНЫЕ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРОВ [c.609]

Исследование удара осуществляется как экспериментальными, так и аналитическими методами, однако сопоставление теоретических и экспериментальных результатов практически отсутствует. Наибольший объем исследований посвящен проблеме защиты от ударного воздействия таких объектов, как птицы или град, на лопатки компрессора турбореактивных двигателей из композиционных материалов. Экспериментальное изучение этой проблемы, связанное с большими затратами, привело к разработке конструкции протектора, защищающего переднюю кромку, и введению стальной сетки между слоями материала [12]. Теоретические разработки находятся в настоящее время в начальной стадии [114-117]. [c.312]

Чтобы оценить перспективу применения этих результатов, необходимо сделать несколько замечаний об элементах конструкций. Фактически не существует элементов, подверженных строго одноосному напряженному состоянию. Рассмотрим, например, лопатку компрессора газовой турбины. Хотя турбина преимущественно подвержена действию центробежных сил, лонатка испытывает также изгиб и кручение и должна быть усилена у основания, где возникают контактные напряжения. Соображения лучшей работы лопатки требуют усложнения ее конфигурации меняется площадь поперечного сечения и его форма вдоль длины лопатки, профиль закручивается и лопатка должна плавно переходить в замок. [c.392]

Коррозионно-усталостная прочность металлов. Разрушения от коррозионной усталости встречаются практически во всех отраслях техники и являются весьма опасным видом разрушений, часто приводящим к катастрофическим последствиям. Коррозионно-усталостному разрушению подвергаются лопатки компрессоров н турбин, валы, гребные винты, детали автомобилей, сам - [c.80]

Вследствие коррозионной усталости разрушаются гребные винты и валы морских судов, детали самолетов, тепловозов, автомобилей, а также бурильные трубы, лопатки компрессоров и турбин реактивных двигателей, паропроводы, водопроводы и другое оборудование. Этот вид разрушения чрезвычайно распространен и встречается практически во всех отраслях промышленности. [c.45]

Наиболее эффективно реализуются преимущества композиционных материалов в деталях и узлах конструкций с непрерывным расположением волокон. Примером такой детали может служить лопатка компрессора авиадвигателя или диск компрессора, сконструированный таким образом, что лопатки составляют с ним одно целое. [c.190]

Силовые детали двигателей в условиях эксплуатации работают в широком интервале частот циклического нагружения. Так, лопатки компрессоров имеют собственные частоты колебаний по 1-й изгибной форме от 150—200 до 2000 Гц, лопатки турбин — от 500 до 3000 Гц, а лопатки ТНА ракетных двигателей — до 7000—10 000 Гц. Наблюдались случаи усталостных разрушений лопаток и при более высоких формах колебаний с частотой нагружения до 25—30 кГц. [c.233]

Лопатки компрессоров, детали двигателей в самолетах. До 100"" С Свариваются роликовой и точечной сваркой, плохо—электродуговой и газовой, легко деформируются в горячем и холодном состоянии. [c.9]

Лопатки компрессоров, крыльчатки, диски и кольца турбореактивных и турбовинтовых двигателей и другие кованые детали, работающие при повышенных температурах [c.337]

Области применения сплавов. Титан и его сплавы используют там, где главную роль играют высокая удельная прочность и хорошая сопротивляемость коррозии. Титановые сплавы применяют в авиации (обшивка самолетов, диски и лопатки компрессора и т. д.), в ракетной технике (корпуса двигателей, баллоны для сжатых и сжиженных газов, сопла и т. д.) — в химическом машиност])оении (оборудование для таких сред, как хлор и его растворы, теплообменники, работающие в азотной кислоте и т. д.), судостроении (гребные винты,[обшивкн морских судов, подводных лодок и торпед), в энергомашиностроении (диски и лопатки стационарных турбин), в криогенной технике и т. д. [c.320]

Назначение — детали, работающие при высокой температуре и давлении (лопатки компрессоров и сопловых аппаратов, печные онвейеры, шнекл, крепежные детали и др.). Сталь коррозионно-стойкая, жаростойкая до 1000 °С, жаропрочная аустенито-ферритного класса. [c.607]

Рис. 49. Схемы компрессоров А) одноступенчатый центробежный компрессор (а — входной патрубок, Ь — рабочее колесо с крыльчаткой, с — диффузорный выходной аппарат, с1 — выходные патрубки) В) осевой компрессор (дх — входной и сх — выходной направляющие аппараты, Ьх — рабочее колесо, — ось вращения рабочего колеса). Внизу изображена решетка, образующаяся в результате развертки на плоскость поверхности круглого цилиндра с о ью 5 , пересекающего лопатки компрессора. Если радиус этого цилиндра велик по сравнению с размерами сечения лопаток, то в ряде случаев можно пренебрегать радиальным движением газа и с хорошим приближением рассматривать движение газа по цилиндрической поверхности как плоскопараллельное движение через решетки, На рисунке указаны направления абсолютных, относительных и переносных скоростей в соответствуюших сечениях.

Ротор ТВД состоит из диска (одно-, двух- или трехвенечного), укрепленного на консоли вала барабанного типа воздушного компрессора. Вал турбокомпрессора состоит из пробки 5 и бочки 7. Рабочие лопатки компрессора установлены на бочке, внешний диаметр которой постоянный. Вал вращается в двух подшипниках, один из которых опорно-упорный. Номинальная частота вращения вала указана в табл. 7. Диск ТВД посажен на консоль вала турбокомпрессора с натягом и укреплен шпонками. [c.227]

Основное назначение стеклокерампческой пленки на алюмпнид-ной поверхности лопатки компрессора — защитить ее от электрохимической коррозии, которая протекает при пониженных температурах. Электродный потенциал покрытия ДифА-СФ имеет более отрицательное значение по сравнению с потенциалом материала лопатки, поэтому само покрытие будет являться протектором в случае появления забоины на лопатке компрессора. Характер разрушения поверхностных слоев лопаток с покрытием ДифА-СФ при коррозионных испытаниях подтверждает анодный характер покрытия. [c.167]

Испытания лопаток из титановых сплавов и образцов, имитирующих условия консольного нагружения лопаток, показали, что при прочих равных условиях последовательное возрастание частоты нагружения на воздухе в естественных условиях окружающей среды приводит к постепенному охрупчиванию материала. В образцах из титанового сплава ВТЗ-1 испытания на консольный изгиб образцов, имитировавщих лопатки компрессора ГТД, показали, что последовательное увеличение частоты нагружения 40 90 —> 900 Гц вызывает подавление процесса формирования усталостных бороздок. Образцы имели типичную для лопаточного материала двухфазовую (а + (3) глобуляр- [c.342]

До недавнего времени все лопатки компрессоров и турбин ГТД проектировали по принципу безопасного ресурса. Лопатки отстраивали по основному тону их колебаний таким образом, чтобы резонансные колебания либо вообще не возникали, либо их появление имело кратковременный характер на переходных режимах работы двигателя. Однако реальная эксплуатация двигателей показывает, что разрушение лопаток происходит при различной наработке двигателя и является частым событием по различным причинам [3, 4]. Возможна высокая концентрация напряжений по зонам галтельного перехода у основания лопаток, проявление фреттиига по контактирующим поверхностям основания лопатки и межпазового выступа диска, а также весьма распространены ситуации повреждения пера лопатки из-за попадания постороннего предмета в газовоздушный тракт ГТД или возникновения коррозионных язв. Следствием этого является фактическая эксплуатация лопаток с развивающимися в них усталостными трещинами. [c.567]

Лопатки компрессоров низкого и высокого давления двигателей (КНД и КВД) изготавливают из сплавов ВТЗ-1, ВТ8 и ВТ9. Их повреждение в эксплуатации может происходить при различной наработке, поскольку большая часть случаев разрушения лопаток обусловлена попаданием посторонних предметов. Процесс роста трещины после нанесения на лопатки повреждений реализуется, как правило, в области многоцикловой усталости. Поэтому основными параметрами рельефа излома, по которым можно судить о длительности процесса роста трещины, являются усталостные макролинии. В зависимости от того, каким образом и сколько раз за полет лопатка подвергается кратковременному воздействию резонансных нагрузок, можно наблюдать различную геометрию усталостных линий, морфологию рельефа излома между линиями и последовательность формирования блоков усталостных линий на разных этапах подрастания трещины. Различия в морфологии рельефа излома имеют существенную неоднородность от лопатки к лопатке, поскольку сечение разрушения не имеет строгой упорядоченности относи- [c.588]

Максимальные вибрационные напряжения в лопатке компрессора действуют при ее колебаниях на резонансной частоте. При выходе лопатки из резонанса вибронапряженность лопатки резко уменьшается, что приводит к резкому уменьшению скорости роста трещины или ее полной остановке и образованию на изломе следа в виде мак-роусталостной линии. Поэтому отмеченные выше повторяющиеся элементы рельефа излома в виде гладкого участка и ступеньки (или темного и светлого участков) соответствуют прохождению колебаний лопатки через резонанс при увеличении и уменьшении оборотов двигателя в полетном цикле. Это подтверждается фактическими данными по напряженности лопатки VII ступени КВД двигателя НК-8-2у. [c.593]

Однако несмотря на данные рекомендации спустя некоторое время в 1996 году при выполнении рейса самолетом Ту-154Б № 85212 по маршруту Домодедово-Пермь на исполнительном старте в а/п вылета после вывода двигателей на взлетный режим произошел помпаж двигателя НК-8-2у "3-й СУ". Помпаж сопровождался скачкообразными изменениями температуры газов от 550 до 610 ° С и снижением оборотов. Двигатели были переведены на режим малого газа, в процессе перевода сработала сигнализация "Остапов Т газов" двигателя "3-й СУ". Двигатель был выключен стоп-краном. Система пожаротушения не была эффективна. Самолет перегнали на базу с неработающим двигателем "3-й СУ" для расследования инцидента на базе. Оно показало, что отказ двигателя "3-й СУ" произошел вследствие его внутреннего разрушения. На лопатках компрессора имели место многочисленные забоины, отсутствовало 2/3 одной ра- [c.598]

Наиболее продолжительным в эксплуатации был реализован процесс роста трещины в стальной лопатке компрессора двигателя АИ-24. Трещина стартовала от дефекта материала, причем зона очага разрушения составила несколько миллиметров в направлении роста трещины (рис. 11.25). Очаг разрушения полуэллиптической формы с размером большой оси около 5 мм по спинке и длиной около 2 мм по корыту был образован в результате статического надрыва материала лопатки по выходной кромке при изготовлении лопатки в процессе формирования профиля пера, когда материал лопатки был разогрет до высоких температур. Усталостное разрушение шло с формированием на изломе четких макролиний усталостного разруше- [c.611]

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. Для каждой лопатки разброс периода роста трещины может быть получен из-за того, что возникающие повреждения располагаются на разном расстоянии от основания лопатки, т. е. сечение развития трещины оказывается различным образом нагружено. Этот факт должен быть учтен при установлении периодичности эксплуатационного контроля повреждений лопаток в эксплуатации из-за попадания посторонних предметов в проточную часть двигателя. [c.615]

Представленный обзор закономерностей роста трещин в лопатках компрессоров и турбин различ-1 ных типов двигателей показывает, что они нагружаются в области сверхмногоцикловой усталости. [c.627]

Важность исследования импульсных напряжений в конструкциях из композиционных материалов может быть проиллюстрирована на примере лопатки компрессора реактивного двигателя [61]. Лопатки рассчитывают с учетом восприятия центробежных и вибрационных нагрузок. Кроме того они должны быть рассчитаны на случай соударения с посторонними объектами, такими как птицы, град, камни, гайки и болты. Скорость соударяющегося тела относительно лопатки может составлять около 450 м/с. Импульсное воздействие малого тела продолжается очень недолго (<С50 мкс) и вызывает в начальный момент сосредоточение энергии удара в малой области лопатки. При этом удар может вызвать не только образование местного кратера или трещины, но и сопровождается повреждениями вдали от места контакта, вызываемыми отражением волн напряжений от границ и эффектом фокусировки из-за изменения геометрии лопатки. Обеспечение прочности лопатки при соударении с внешними объектами требует специальных конструктивных решений, таких как введение в материал высокопрочной сетки и установка на ведущую кромку противоударного протектора. [c.265]

Влияние коррозионных повреждений на усталостную прочность в сильной степени определяется свойствами материала. Наблагоприятное влияние фреттинг-коррозии увеличивается с зостом прочности материала и размера детали. Было показано 65, 66], в частности, что более существенное коррозионное повреждение на стали 11Х11Н2ВМФ (применяемой на лопатках компрессора авиадвигателя) в состоянии отпуска при 680°С привело к меньшему падению усталостной прочности, чем меньшие повреждения на той же стали с отпуском при 580°С. В тех же работах было показано, что контактная коррозия в титановых сплавах может происходить не только при комнатной, но и при повышенных до 400°С температурах. [c.139]

Направляющие лопатки компрессора с нулевой по одиннадцатую ступень — постоянного профиля. Они имеют цилиндрический хвостовик с резьбой и узкую полочку в форме параллелограмма, которая является переходом от профильной части к резьбовому хвостовику. Каждую лопатку после установки в паз сегмента и обойму закрепляют при помощи колпачковой гайки, предотвращающей утечки воздуха по резьбе. После первой и второй обойм часть воздуха через противопомпажные клапаны сбрасывается в атмосферу при запуске ГТУ, а часть отбирается на уплотнения турбин и другие технологические цели. [c.34]

В газотурбинных двигателях (ГТД) наиболее нагруженными деталями являются рабочие лопатки компрессора и турбины. Они работают в условиях высоких и быстросменяющихся температур и агрессивной газовой среды. В материале лопатки возникают большие напряжения растяжения от центробежных сил и значительные вибрационные напряжения изгиба и кручения от газового потока, амплитуда и частота которых меняются в широких пределах. Быстрая и частая смена температуры приводит к возникновению в лопатках значительных термических напряжений. [c.3]

Сопротивление усталости основных силовых деталей двигателя можно повысить металлургическими, конструктивными, технологическими и эксплуатационными методами, причем технологические методы являются наиболее эффективными. Не все технологические методы обеспечения надежности еще использованы. Например, лопатки компрессора ГТД из титанового сплава ВТЗ-1 в состоянии поставки металлургической промышленностью первоначально имели сопротивление усталости около 25 кгс/мм . Технологическими методами (электрохимическая обработка, ви-броконтактное полирование и деформационное упрочнение и др.) удалось повысить сопротивление усталости примерно в 2 раза. [c.3]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...