Растяжение лопаток

Растяжение лопаток под действием центробежных сил существенно и составляет при большой их длине до 0,35 —0,45 мм, что должно учитываться при назначении радиального зазора. Таким образом, увеличение диаметра по вершинам лопаток последних ступеней может достигать 0,55—0,85 мм на сторону. [c.50]

Рассмотрим опреде.ление напряжений, возникающих в результате растяжения лопаток. Как показывают подсчеты, эти напряжения значительно больше напряжений от других типов нагружения, и, следовательно, являются основными. [c.90]

На основании принятого допущения напряжения, возникающие в результате растяжения лопаток, определяются по формуле [c.91]

Центробежные силы, связанные с вращением колес турбомашин, вызывают растяжение лопаток. При определении растягивающих напряжений лопатку рассматривают как консольный стержень переменного поперечного сечения (рис. 1). На малый элемент лопатки объемом Р (гх)<1гу действует центробежная сила [c.270]

Опасным режимом является пусковой, когда лопатки и периферия ротора быстро разогреваются под действием рабочих газов, а ступица еще остается холодной. В этом случае напряжения растяжения у ступицы достигают максимума. На рабочем режиме температура ротора выравнивается, вследствие чего термические напряжения уменьшаются. На холостом ходу, когда температура лопаток уменьшается, наблюдается обратное явление периферия ротора становится более холодной, чем ступица (рис. 246, б), вследствие чего на периферии возникают термические напряжения растяжения, а у ступицы — напряжения сжатия. Пик суммарных растягивающих напряжений переходит на периферию. Так как обороты на холостом ходу невелики, то этот режим менее опасен для прочности, чем режим пуска. [c.375]

В конструкции 3 зубья выполнены по отношению к пазам е зазорами Й1, /72, /7з, последовательно возрастающими от хвостовика к цоколю. При растяжении лопатки рабочие поверхности зубьев смыкаются с упорными поверхностями пазов ротора, нагрузка между зубьями распределяется более равномерно, отчего соединение становится прочнее. Практически в конструкции елочных соединений учитывают еще тепловые деформации, вызванные неравномерным нагревом лопаток и межлопаточных участков ротора, а также ползучесть материала хвостовика. [c.587]

В лопатках турбомашин по сравнению с напряжениями растяжения существенно ограничиваются напряжения изгиба. Это объясняется значительным возрастанием последних за счет появления неучтенной динамической составляющей при колебаниях лопаток. [c.278]

Напряжения от растяжения и изгиба для хвостов лопаток допускаются в тех же пределах, что и для профильной части напряжения смятия могут быть приняты с коэффициентами запаса /Сд = = 1,25, = 0,9. [c.279]

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]

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]

Рассматриваемое разрушение лопаток является смешанным. Даже на начальном этапе развития трещины по границам зерен на нее оказывает влияние вибрационная нагрузка от набегающего газового потока. Особое значение имеет тот факт, что лопатка в этом потоке подвергается скручиванию, создающему сдвиговые напряжения. Они способствуют облегченному разрушению по границам зерен и более быстрому зарождению трещин при всех механизмах разрушения по сравнению с растяжением (изгибом) при одноосном напряженном состоянии материала. Поэтому данные по испытаниям материала на длительную прочность при растяжении не в полной мере отражают реальную долговечность материала при возникновении в нем начальных межзеренных трещин. [c.627]

В ЦНИИТмаше создан стенд для испытания на усталость лопаток турбин и компрессоров при одновременном воздействии изгиба и растяжения в условиях высоких температур и специальных сред с частотой от нескольких десятков до нескольких тысяч герц. [c.226]

Для лопаток турбины наиболее опасный режим — аварийная остановка агрегата, когда отключается камера сгорания, резко снижается температура потока и вследствие перекосов температурного поля возникают высокие напряжения растяжения, складывающиеся с напряжением растяжения от центробежных сил. [c.86]

При анализе критериев и границ существования приспособляемости наряду с использованием простейшей диаграммы деформирования идеально пластичного тела привлекаются механические дискретные и статистические структурные модели тел В дискретных моделях [37] рассматривается система одновременно деформирующихся на одинаковую величину подэлементов, наделенных различными упругопластическими и реологическими свойствами. Это позволяет описать влияние скорости деформирования на диаграмму растяжения металла, эффект Баушингера и циклическое упрочнение при малоцикловом нагружении, ползучесть и релаксацию при выдержках, а также воспроизвести деформационные процессы при сложном, в том числе неизотермическом нагружении. Тем самым использование моделей способствует введению надлежащих уравнений состояния в вычислительные решения задач о полях упругопластических деформаций при термоциклическом нагружении. На этой основе рассматривались вопросы неизотермического деформирования лопаток и дисков газовых турбин, образцов при термоусталостных испытаниях и, ряд других приложений. [c.30]

Плоские модели замков лопаток были изготовлены из смолы R-39 в масштабах 5 1 или 10 1. Модели нагружались растягивающей нагрузкой или одновременно растяжением и изгибом в приспособлении, показанном на фиг. 9.18. Нагруженные модели просвечивались в полярископе, и регистрировались картины полос для обоих видов нагружения (фиг. 9.19 и 9.20). [c.250]

МРК, имеющего окружную скорость на периферии 514 м/с, показывают, что максимальный уровень напряжений в основной части диска при температуре рабочего тела 553 К составляет около 400 МПа. В сплошных кольцевых участках у центра и периферии диска прочность определяется окружными напряжениями, которые значительно превышают радиальные. В области диска между окнами происходит перераспределение напряжений. Превалирующими становятся радиальные напряжения, и напряженное состояние близко к случаю простого растяжения. Это полностью согласуется с результатами экспериментальных исследований дисков с круглыми эксцентричными отверстиями. Прочность диска в области трапециевидных окон определяется не окружным, а радиальными напряжениями. Оценка прочности диска методом двух расчетов с учетом присоединенных масс окон и лопаток дает в области окон уровень радиальных напряжений меньший, чем окружных, т. е. имеется качественное отличие от, результатов, полученных МКЭ. Вместе с тем точные расчеты (рис. 2.29) показывают, что радиальные напряжения в районе окон не превышают допустимых. [c.106]

Л е й к и н А. С. Исследование распределения напряжений в елочных замках лопаток турбины при растяжении и изгибе, — Вопросы прочности материалов и конструкций, изд-во АН СССР, 1960, [c.180]

Кажущееся падение собственных частот. Действие центробежных сил, вызывающих растяжение консольных лопаток, повышает их собственные частоты. Однако это не всегда подтверждается [c.114]

На выбор конструктивных форм и размеров рабочих лопаток большое влияние оказывают соображения прочности. Размеры профилей лопаток постоянного сечения определяются допустимыми напряжениями на изгиб от парового усилия. Для лопаток переменного сечения размеры профилей по высоте находят, кроме того, исходя из допустимых напряжений растяжения от центробежных сил. [c.33]

РАСЧЕТ НА РАСТЯЖЕНИЕ РАБОЧИХ ЛОПАТОК [c.35]

Для расчета рабочих и направляющих лопаток на растяжение и изгиб необходимо определить геометрические характеристики сечений площади, моменты инерции и сопротивления, координаты центра тяжести. Аналитический расчет этих характеристик представляет значительные трудности ввиду сложной конфигурации лопаточных профилей, поэтому на практике используют приближенные методы определения геометрических характеристик сечений [104, 145, 159], Все они основаны на применении графоаналитического метода. Рассмотрим метод средних прямоугольников, который дает точность, удовлетворяющую требованиям расчетов лопаток, а также позволяет вести расчет на ЭЦВМ. [c.53]

Наибольшее внимание привлекают алюминиевые сплавы, армированные волокнами из бора, углерода, нержавеющей стали и бериллия титановые сплавы, армированные волокнами молибдена и бериллия, и никелевые сплавы, армированные волокнами вольфрама, молибдена и их сплавов. Данные о прочности некоторых волокон и армированных материалов приведены в табл. 156 и 157. Такие материалы наиболее перспективны для деталей, работающих в условиях, близких к одноосному растяжению, например лопаток турбин я компрессоров. Максимальные рабочие температуры этих материалов близки к температуре плавления матрицы. На рис. 465 в качестве примера показаны температурные зависимости прочности для алюминия, армированного стеклянными и кварцевыми волокнами. Для сравнения на графике приведены свойства дисперсноупроч ненного алюминия и алюминиевого сплава. На рис. 466 показана макро- и микроструктура прутка из сплава нихром, армированного волокнами вольфрама (50%). [c.640]

В наиболее прочных и легких диековых конструкциях 7 — 12 центробежные силы лопаток воспринимаются дисками, работающими на растяжение. Диски соединяют затяжкой на центральном валу (роторы 7—9) или периферийными болтами (ротор 10). В конетрукции 7 диеки затянуты на центральном валу по ступице, вследствие чего в них создаются нежелательные напряжения изгиба. Этот недостаток устранен в конструкции 8, где диски затянуты по ободам. В конструкции 9 диски расположены между лопатками, что облегчает изготовление пазов и монтаж лопаток. [c.137]

Отношение плош,адей выбирают таким образом, чтобы напряжения растяжения не иревышали доиускаемых вместе с тем FJFa должно быть не меньше 0,33 для компрессорных и не меньше 0,25 для турбинных лопаток. [c.277]

Секущими плоскостями А—А и В—В (рис. 8.5) выделим кольцо, включающее один ряд лопаток, из которого затем выделим сектор DEF. На полученный таким. образом элемент барабана действует центробежная сила масс самого элемента dP и центробежная сила лопаток dPj,. Под действием указанных сил на боковых гранях элемента возникают нормальные напряжения растяжения равнодействующая которых на каждой грани — тангенциальная сила Т [c.285]

Полученные выражения для напряжений позволяют исследовать характер их распределения при растяжении как образцов-лопаток (г > 1), так и образцов-полосок (т 1). Влияние физических параметров материала образца а = Ех1Ег и Р = Ех/йхг — — 2у х на значения напряжений лучше проследить по изменению значений наибольших напряжений а ( , ц) на [c.28]

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при растяжении слоистых материалов с относительно невысокой степенью анизотропии упругих свойств, присущей ортогонально-армированным материалам, характер распределения деформаций по длине и толщине образца мало зависит от его формы (параметра /П1). Так, для стеклопластика. Г-4С с укладкой волокон 5 1 при нагружении в направлении большей степени ориентации волокон изменение значений Щ] в 1,7 раза практически не сказывается на относительном изменении деформаций нижней и верхней поверхностей ("П = +1) рабочей части образца. Относительные показатели деформаций при т) = о образцов-лопаток незначительно выше, чем образцов-полосок. Примерно то же наблюдается в случае испытаний ортогонально-армированных углепластиков. Увеличение степени анизотропии упругих свойств способствует повышению чувствительности относительных деформаций к изменению формы образца. Это хорошо иллюстрируют данные, полученные при растяжении образцов из однонаправленных углепластиков в направлении волокон. [c.33]

Изучались вновь изготовленные лопатки, а также лопатки, испытанные в течение 130, 450 и 900 час. Микротвердость измерялась на косых шлифах, вырезанных из различных зон пера лопаток, на приборе ПМТ-3 при нагрузке на индентор 50 г. Механические свойства определялись при кратковременном растяжении при 20° С на плоских микрообразцах, толщиной 0.5 мм. Часть образцов вырезалась непосредственно из поверхностного слоя деталей (как со стороны сшшки, так и со стороны корыта лопаток), другая часть — из сердцевины лопаток. [c.166]

Рассматриваемый элемент конструкции представляет собой массивную консоль, которая в процессе эксплуатации в полете и на земле подвергается динамическому растяжению при вращении вала двигателя, циклическому изгибу и скручиванию от набегающего потока (рис. 11.1). Условия нагружения лопастей и лопаток двигателя аналогичны, и с этой точки зрения накопление ими повреждений за полет может быть рассмотрено аналогичным образом. Вместе с тем лопасти испытывают суммарно настолько интенсивное нагружение при обтекании воздушного потока, что с течением времени в них могут возникать и развиваться усталостные трещины. Это тем более возможно, что алюминиевые сплавы, из которых изготавлива- [c.568]

Разработана [154] электродинамическая установка длк испытания на усталость лопаток турбин и компрессоров в условиях высоких температур. Частота нагружения от 200 до 3000 Гц, температура испытания до 1200°С. Испытания на усталость замковых соединений лопаток турбин и компрессоров проводят при совместном действии статического растяжения и переменного изгиба на машине резонансного типа [50]. Установка УЛ-(1 предназначена для исследования усталостной прочности лопаток и образцов в резонансном режиме [3]. Разновидностью электромагнитной установки для испытания лопаток является выпускаемая в ЧССР машина Турбо . Лопатки турбомашин испытывают на резонансных частотах Возбуждение колебаний лопаток может осуществляться пульсирующей воздушной струей [50]. Создана многообразцовая электромагнитная машина для испытания на усталость лопаток при одновременном статическом растяжении в условиях высоких температур и специальных сред, а также установка для испытания на усталость диска турбины с укрепленными на нем лопатками с электродинамическим возбудителем колебаний. Имеются установки для испытания лопаток и образцов при растяжении и изгибных колебаниях, а также на термическую уста-лость . [c.226]

Для исследования были выбраны литейные сплавы ШСбУ (как наиболее жаропрочный) и ВЖЛ12У (как самый пластичный из литых лопаточных материалов). Образцы были получены по технологии изготовления лопаток и подвергнуты контролю на рентгеновском дефектоскопе. Изучение рельефа деформации образцов и их механических свойств в вакууме проводили на установке ИМАШ-5С-65. Влияние воздушной среды и скоростного воздушного потока на свойства сплавов определяли на экспериментальной аэродинамической установке. Испытания на кратковременную прочность проводили при температуре 1000° С и скорости растяжения 0,15 мм/с, а па термостойкость по режиму нагрев до 1100° С — 20 с, выдержка 10 с, охлаждение до 150° — 30 с. При этом на образец действовала постоянная нагрузка 10 кгс/мм Образцы исследовали в литом состоянии и после термической обработки по режимам, указанным в таблице. Исходная структура сплавов представляет собой твердый раствор с сильно выраженной дендритной ликвацией, в которой видны как крупные первичные выделения, представляюш ие эвтектику упрочняющей [c.153]

При совместном действии растягивающей и изгибающей нагрузок неравномерность распределения контактных усилий становится более существенной и будет зависеть от величины изгибающего момента в корне пера лопатки. Задача оказывается нелинейной, так как в результате изгиба возникает поворот осей координат, связанных с хвостовиком. На рис. 9.15 показано распределение напряжений в МПа в соединении для случая, когда в результате растяжения и изгиба лопатки в ее корне действуют растягивающие напряжения Ор=80 МПа и напряжения изгиба с сгитах = = 150 МПа (такие напряжения характерны для лопаток последних ступеней компрессора). Штриховые линии на этом рисунке соответствуют растяжению при Ор=80 МПа (<Ти=0). [c.173]

Для оценки хрупкости пластических масс при растяжении предназначен прибор ПХР-1 (рис. 6). В захватах 9 кассеты 11 устанавливают пять образцов 10 с длиной рабочей части 40 или 60 мм и ширнной 5 мм, выполненные в виде лопаток толщиной 0,25—2 мм или полосок из пленочных материалов толщиной 0,005—2 мм. [c.148]

В аксиальных турбинах лопатки подвергаются растяжению под действием центробежной силы и изгибу от воздействия пара, в то время как в радиальных турбинах лопатки изгибаются от воздействия на них потока пара и центробежных сил, вызываемых массой лопаток. Поэтому максимальная окружная скорость для лопаток радиальных турбин ограничивается 180 м/сек и оказывается, таким образом, энаштельно меньше допустимой окружной скорости для лопаток аксиальных турбин (300—400 м/сек). [c.235]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...