Испытания лопаток в условиях эксплуатации

ИСПЫТАНИЯ ЛОПАТОК В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ [c.198]

Здесь рассмотрены вопросы влияния коррозионной среды — морской воды на трещиностойкость при циклическом нагружении ряда материалов. Частота нагружения составляет 400—500 Гц. Условия испытаний близки к условиям эксплуатации компрессорных лопаток судовых ГТД и лопаток базовых паровых турбин большой мощности. В последнем случае из-за концентрации солей в каплях воды в зоне конденсации пара минерализация воды сравнима с морской, особенно в районах, где соленость вод повышена. [c.176]

Третья группа — натурные методы могут быть либо имитирующими (в лабораторных условиях или непосредственно на стендах), либо испытаниями в условиях эксплуатации. Сюда относятся, например, испытания паропроводов электростанций, турбинных лопаток в газовом потоке, тепловыделяющих элементов атомных реакторов и т. п. Как и при других натурных исследованиях, результаты таких испытаний, будучи близкими к реальным условиям, в то же время с трудом поддаются обобщению и переносу на другие условия нагружения. Очевидно, необходимо оптимальное сочетание различных видов испытаний с окончательной проверкой полученных выводов в условиях, возможно более близких к эксплуатационным. [c.222]

В начале изучались изнашивающая среда, условия изнашивания, характер разрушения рабочей поверхности лопаток и разрабатывалась методика испытаний материалов, которая позволила бы получить достоверные результаты. Затем были проведены исследования изнашиваемого материала, включающие тип металлической матрицы и количества упрочняющей фазы и их взаимосвязь с износостойкостью металла в условиях эксплуатации лопаток. По результатам этого этапа исследований сформулированы требования, предъявляемые к износостойким сплавам в реальных условиях изнашивания, что позволило выбрать для дальнейшего изучения из существующих [c.49]

Столь существенные различия в уровне износостойкости материалов нри испытаниях на различных лабораторных установках не только не могут помочь в выборе наиболее износостойкого металла для лопаток асфальтосмесителей, но и приводят к противоположном выводам о приемлемости того или иного сплава. Поэтому при проведении исследований по увеличению износостойкости конкретной детали следует с осторожностью относится к результатам испытаний в лабораторных условиях. Различие в механизме изнашивания на лабораторных установках и в реальных условиях эксплуатации может явиться причиной получения недостаточно обоснованных выводов и рекомендаций по увеличению срока службы деталей. [c.52]

Рассмотрим некоторые примеры разрушения рабочих лопаток при испытаниях ГТУ в стендовых условиях и в эксплуатации. [c.14]

Поскольку разрабатываемые исследователями защитные высокотемпературные покрытия для лопаток газовых турбин являются, как правило, многоцелевыми (используемыми для лопаток разных ГТД), предназначенными для различных условий эксплуатации, отличающихся составом среды, температурами и действующими напряжениями, эффективность их выбора и внедрения в практику в значительной мере зависит от того объема экспериментальных данных по их характеристикам и служебным свойствам, который к данному моменту времени накоплен. Существует, правда и другая практика, согласно которой конструктор выбирает покрытие не на основе объективных данных, его характеризующих, а в соответствии с выданными ему рекомендациями организации, авторитет которой не вызывает у него сомнения, или же с целью ускорения вопросов внедрения ориентируется главным образом на результаты опытной проверки лопаток с новым покрытием на соответствующем двигателе во время его ускоренных испытаний. Указанная практика в ряде случаев оказывается оправданной для решения задач создания двигателя в максимально короткие сроки, однако не может считаться оптимальной с точки зрения надежности. Кроме того, она в некоторой степени дезорганизует разработчиков покрытий. [c.341]

Режим ускоренных испытаний ГТД примем эквивалентным (по поврежденности компрессорных лопаток) реальным условиям его эксплуатации за весь ресурс, если при том же самом значении параметра в лопатках воображаемого ГТД (хотя бы одной) [c.559]

При натурных испытаниях в каждом конкретном случае, например для материалов паропроводов, турбинных лопаток, штампов горячего деформирования, применяют методику, имитирующую условия работы детали при эксплуатации. Такие исследования, проводя- [c.128]

Поскольку, как уже отмечалось, развитие усталостных трещин и выносливость материалов существенно зависят от условий испытаний, для оценки несущей способности реальных изделий при испытаниях стараются максимально отразить эксплуатационные факторы. Связь пороговых коэффициентов интенсивности напряжений и пределов выносливости исследовали на примере материалов, применяемых для изготовления компрессорных лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Компрессорные лопатки в эксплуатации подвержены воздействию высокочастотных вибраций при сравнительно низких амплитудах напряжений и ввиду отсутствия временных эффектов (например, ползучести) представляют собой идеальный объект для применения линейной механики разрушения. Присутствие коррозионной среды — морской воды при работе компрессорных лопаток судовых ГТД является основанием для коррозионно-усталостных эффектов. При оценке эксплуатационной пригодности материалов для турбинных лопаток необходимо рассмотреть влияние высоких температур. Учитывая, что лопатки работают в поле центробежных сил, порождающих асимметрию нагружения., необходимо исследовать его влияние. [c.89]

Натурные методы. Испытания проводятся в условиях эксплуатации или имитируются эксплуатационные условия на лабораторных стендах. Сюда относятся ислытания паропроводов, турбинных лопаток, тепловыделяющих элементов атомных реакторов и т. п. Как и другие натурные испытания, они носят частный характер, трудно обобщаются и результаты их не поддаются переносу на другие условия нагружения. [c.264]

Для определения надежности лопаточного аппарата применяют, в основном, три разновидности испытаний статические, т. е. на неподвижном роторе турбины или на отдельных оправках, дисках, и динамические — в кемпбелл-машиие и в условиях эксплуатации. Первая разновидность испытаний заключается в выявлении спектра частот колебаний, установлении опасных форм и подготовки сведений, необходимых для отстройки лопаток. Вторая и третья разновидности позволяют получить динамические частоты колебаний. При этом последняя разновидность используется для получения сведений о напряженном состоянии лопаток при различных режимах их эксплуатации. Последний вид испытаний в области стационарной энергетики в настоящее время очень громоздок и требует затраты большого труда и времени, исчисляющегося многими месяцами. Поэтому статические испытания, на которые затрачивается во много раз меньше труда и времени, также оказываются весьма полезными. [c.194]

Прочность при растяжении. Как условная fp, так и ис-тиная а прочности зависит от ряда факторов. Поэтому при лабораторных испытаниях резины применяют образцы установленной формы и размеров в виде двухсторонней лопатки, а испытание ведут со скоростью перемещения нижнего зажима 500 мм/мин. Для инженерных расчетов необходимо знать зависимость между прочностью резины в стандартных условиях испытания и изделий в условиях эксплуатации. Некоторое представление о такой зависимости мы имеем на основании данных [18], полученных при растяжении резиновых стандартных лопаток различной толщины (рис. 1.3), [c.12]

Первые опыты по технологии наплавки стеллита, испытания и работа лопаток из стали 2X13 в условиях эксплуатации на относительно маломощных турбинах показали удовлетворительные результаты [83]. Учитывая эти результаты, проводят исследования по наплавке стеллита на гораздо большие лопатки из других марок хромистых сталей, которые должны будут работать в более тяжелых условиях. [c.208]

Таким образом, анализ литературных данных о материалах для изготовления рабочих органов асфальтосмесителей показал, что имеются немпогочислеппые крайне противоречивые рекомендации, касающиеся небольшого количества сплавов, которые существенно отличаются по степени легированности, исходной твёрдости и структурному - фазовому состоянию. Отсутствие обоснованных сведений относительно необходимых свойств материалов, а также наличие расхождений в оценке износостойкости одинаковых сплавов свидетельствует о бессистемном подходе при выборе металла для работы в условиях эксплуатации лопаток. Представленные данные отражают частные попытки в применении тех или иных материалов, по результатам испытаний которых невозможно определить связь между сопротивляемостью сплавов изнашиванию в указанных условиях эксплуатации и их химическим составом, структурой, физико-мехапическими свойствами. [c.41]

Анализ результатов изнашивания в условиях эксплуатации лопаток асфальтосмесителей и данных, полученных нри испытаниях на различных лабораторных установках [66], свидетельствует не только о значительном расхождении уровней износостойкости испытанных материалов, но и явной инверсии рядов износостойкости (табл. 4.1). Так, в условиях изнашивания на установках "вращающаяся чаша" и Х4-Б износостойкость металла, наплавленного электродами ЦС-1 "Сормайт" в несколько раз ниже износостойкости металла, наплавленного электродами Т-590 и порошком КБХ. В тоже время, проведенные испытания на установке ВНИИСТОММАШ показали практически одинаковую износостойкость этих материалов. [c.52]

Таблица 4.5 - Термообработка фазовый состав и свойства образцов из стали Х12Ф1 и Х12, испытанных в условиях эксплуатации лопаток асфальтосмесителя

Таким образом, испытания образцов обеих сталей во всём возможном диапазоне структур металлической матрицы позволило установить, что в условиях эксплуатации лопаток роторов асфальтосмесителей потенциальные возможности остаточного аустенита к упрочнению обеспечивающие в других условиях [38] существенное повышение поверхностной твёрдости и износостойкости в нашем случае практически не реализуются. Максимальная износостойкость сплавов достигается при их наивысшей исходной твёрдости, а снижение твёрдости как, за счёт увеличения в структуре феррита, так и аустенита приводит к увеличению интенсивности изнашивания. Влияние количества карбидной фазы на износостойкость сплавов в условиях лопаток выявлено при сравнении интенсивности сталей Х12 и Х12Ф1 (рис. 4.11), которые аналогичны по химическому составу и практически отличаются только количеством карбидов (в 1,5-1,6 раза) из-за различной массовой доли углерода (1,20-1,45%С в стали Х12Ф1 и 2,00-2,20%С в стали Х12). [c.64]

Проведенные испытания показали (табл. 4.6), что низкой износостойкостью ( =1,32) обладает снлав ЗХ2В8 (№11), структура которого состоит из перлитной основы с незначительными выделениями по границе зёрен карбидной фазы (рис. 4.11). Небольшую износостойкость имеют также материалы, обеспечивающие в наплавлеппом металле чисто аустенитную (ПП-АН105) и мартенситную (ЭН-Н60) структуры. Так, металл, наплавленный порошковой проволокой ПИАН 105, имеет структуру марганцовистого аустенита и в условиях эксплуатации лопаток [c.66]

Рисунок 4.13 - Поверхность трения после изнашивания материалов, испытанных в условиях эксплуатации лопаток асфальтосмесителей х500х2

В тоже время, нри разработке износостойкого материала с высоким содержанием карбидов выбор металлической матрицы должен заключатся в получению основы несколько с высокой микротвёрдостью, что может стать причиной значительной хрупкости, сколько со способностью матрицы сплава прочно удерживать упрочняющую фазу. Таким образом, результаты испытаний стандартных и опытных наплавочных материалов показали, что в условиях эксплуатации лопаток асфальтосмесителей сплавы, имеющие в структуре малое количество карбидов, хотя и менее склонны к образованию трещин. [c.69]

В случае агрессивного воздействия газового потока на поверхность лопаток, вызывающего обеднение поверхностного слоя легирующими элементами и, следовательно, изменение характеристики термоусталостной прочности материала, это влияние может быть учтено заменой единицы в правой части равенства (7.13) на 1/Л, где значение А определяется по данным соответствующих специальных испытаний (например, описанных в п. 6.2). Особенно больших значений может достигать величина А при эксплуатации лопаток в условиях длительных выдержек при imax, когда коррозионные повреждения развиваются избирательно - преимущественно по границам зерен. [c.460]

Статические испытания позволяют получить спектр частот колебаний лопаток и соответствующие им формы. Кроме этого, могут быть нолучены для каждой формы колебаний относительные значения напряжений в различных сечениях лопатки. Получить абсолютные значения напряжений при статических испытаниях невозможно, так как неизвестны ни величина возмущающих усилий, ни декремент колебаний. Кроме этого, получив сиектр резонансных частот и соответствующие им формы колебаний, не иредставлнется возможным, базируясь лишь на результатах статических испытаний, выделить опасные формы колебаний. Данн.ые об уровне напряжений можно получить лишь в результате испытаний лопаток неиосредственно па турбине в условиях се эксплуатации. Вместе с тем, как уже отмечалось, в настоящее время эти испытания весьма сложны и громоздки и требуют затраты большого количества времени. Основная трудность при этом для многоцнлнндровых турбин заключается в обеспечении надежного вывода проводников от тензометров через ряд последовательно соединенных роторов, имеющих в большей части своей длины высокую температуру. [c.198]

Изыскание износостойкого материала для лонаток смесителей требует проведения всесторонних испытаний различных материалов. Однако использование при исследованиях только лабораторных установок, механизм изнашивания, на которых не строго адекватен изнашиванию в реальных условиях эксплуатации лопаток, может привести не только к недостаточно достоверным, но и противоположным результатам [122]. [c.50]

Таким образом, разработанная нами методика испытаний образцов, включающая конструкцию экспериментальной лопатки и способ замера величины износа образцов после изнашивания, обеспечивает при небольших затратах времени и средств надёжное определение уровня износостойкости большого количества различных материалов в реальных условиях эксплуатации лопаток асфальтосмесителей [24]. Использование этой методики позволило определить закономерности изнашивания лонаток, на основе этих знаний разработать износостойкие материалы, а также технологические процессы изготовления из них рабочих органов машин с высоким сроком службы. В результате увеличения срока службы лопаток асфальтосмесителей было достигнуто повышение производительности установки, а также снижение ремонтно-эксилутационных затрат. [c.52]

Сравнение износостойкости материалов, полученных при испытаниях на различных лабораторных установках и в реальных условиях работы лопаток асфальтосмесителя, показали, что различие в механизме изнашивания в лабораторных и реальных условиях эксплуатации является причиной недостаточно обоснованных выводов по выбору материала для конкретных деталей. Исследование энергии разрушения абразивных частиц, по разработанной методике с использованием усовершенствованной установки имитирующей условия заклинивания и дробления гранитных зёрен в зоне радиального зазора между рабочей кромкой и броней смесителя позволяет получить достоверные результаты о характере взаимодействия поверхности лопатки и абразивных частиц и полнее оценить вклад изнашивающей среды в процесс изнашивания детали. Таким образом, анализ данной проблемы показал, что только учёт всех обстоятельств изпашивапия, включающих свойства абразивных тел, внешние условия изнашивания характер воздействия изнашивающих сред, величины их давления на рабочую поверхность детали, температуру в месте их контакта, скорость перемещения и степень коррозионного воздействия на металл позволяет сформулировать требование по химическому составу и структуре, которым должен удовлетворять износостойкий материал. [c.55]

Эксплуатация установок ГТ-750-100 АО ЛМЗ, работающих на жидком газотурбинном или дизельном топливе в условиях сравнительно частых пусков (через каждые 3-4 ч - пуск), также сопровождалась появлением отдельных повреждений рабочих лопаток [9]. На лопатках ступени I из сплава ЭИ893 были о(5наружены усталостные трещины по галтели шейки Т-образного хвоста, на лопатках ступени II - хрупкие разрушения у отверстия под демпферную связь. Другим примером усталостного повреждения лопаток является разрушение лопатки ступени II из сплава ЭИ765 после 320 ч испытаний на стенде газовой турбины ГТУ-15 (рис. 1.7). Осмотр ротора позволил [c.17]

Методика испытаний клиновидных образцов. Широкое применение среди методов второй группы получили испытания клиновидных образцов (см. табл. 2.23, тип 7) с нагревом в газовом потоке (ГОСТ 9.910 - 88) и псевдокипящих ваннах [126]. С помощью клиновидных образцов типа 7 моделируются условия термонагруженности кромок лопаток для них разработаны методы моделирования и расчетного определения температурных полей и упругих напряжений. В условиях газодинамических стендов можно имитировать влияние на термопрочность коррозионных сред, характерных для условий эксплуатации лопаток. [c.197]

При значительных размаха деформаций Ае, характерных для испытаний с Ттш - 1501-250 С, число циклов до образования микрото щин в основном металле обычно больше п. В цикле с Tmin 350 С, что характерно для реальных условий эксплуатации лопаток, Nom, как правило, меньше Nn. [c.383]

При доводке двигателей F107, начавшейся с конца 1974 г., был устранен ряд конструкторско-производственных дефектов по суфлированию и уплотнению полости опоры, расположенной между турбинами, по подбору типа консистентной смазки для переднего подшипника, по устранению вибраций ротора высокого давления, по системе запуска в высотных условиях, по устранению вибрационных поломок рабочих лопаток первой ступени вентилятора и т. д. В результате этого предполетные испытания двигателя были завершены в октябре 1975 г., и с марта следующего года двигатель проходил летные испытания. Первые поставки годных к эксплуатации крылатых ракет AL M начались в 1980 г. В соответствии с имеющимися планами в течение 1981—1987 гг. намечено заказать около 3400 крылатых ракет, запускаемых со стратегического бомбардировщика В-52, который может нести 12— 20 ракет на подкрыльевых пилонах [51]. [c.211]

Сложность конструктивной формы, высокая интенсивиость тепловых потоков в эксплуатации не позволяют, как правило, при стендовых испытаниях точно моделировать тепловые и механические процессы. В связи с этим несомненный интерес представляет методика исследования процессов термомеханического нагружения опасных зон (кромок) лопаток путем испытания клиновидных образцов [101, 102]. Метод позволяет моделировать условия работы лопатки при различных внешних термомеханических воздействиях. [c.159]

Основным фактором, ограничивающим ресурс турбинных лопаток современных газотурбинных установок (ГТУ) разного назначения, является высокотемпературная коррозия. Известно, что интенсивность коррозии и ее механизмы зависят от рабочей температуры материала лопаток и состава покрытий, а главное - ОТ окружающей среды и состава отложений на поверхности лопаток. Несмотря на многочисленные исследования, проведенные в России и за рубежом в области изучения закономерностей су/о>фидно-оксидной коррозии жаропрочных сплавов в настоящее время отсутствуют четкие представления, позволяющие выбирать материал и тип покрытия, гарантирующие надежную эксплуатацию лопаток ГТУ в данных условиях. Это, в частности, связано с некачественным моделированием процессов коррозии в лабораторных и стендовых условиях, в результате чего испытания образцов на ограниченной базе не позволяют надежно прогнозировать долговечность лопаток из данного материала в реальных эксплуатационных условиях. [c.409]

Для диагностики состояния турбокомпрессоров в эксплуатационных условиях без их снятия с дизеля и разборки некоторую информацию дает замер давления наддувочного воздуха, который получают при безреостатном испытании. Однако режим работы турбокомпрессора в этом случае не характерный и информации недостаточно. Более информативными являются замер вибраций ротора и кривая выбега ротора по частоте вращения после остановки дизеля. Нарушение балансировки ротора приводит к разбиванию подшипников, падению частоты вращения и снижению к. п. д. турбокомпрессора на 8— 12% и параметров наддува. Поэтому его следует выявлять и устранять по возможности на ранних стадиях. Одной из причин, систематически вызывающей нарушение балансировки ротора, является неравномерное оседание нагара на лопатках проточной части турбины. Как показали исследования, очистка лопаток ротора от нагара в эксплуатации в 70% случаев восстанавливает балансировку ротора, а в 30% случаев нарушение балансировки вызвано другими причинами (повреждены лопатки и др.). В связи с этим перед диагностикой состояния турбокомпрессора его турбину следует промывать от отложений нагара, не снимая с дизеля и не разбирая. [c.344]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...