Спосіб випробування лопаток турбомашини на утомленість

15679 „, СІ УКРАЇНА «05 CLQLM 3/04 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІ Б ВИПРОБУВАННЯ ЛОПАТОК ТУР БОМАШИНИ НА УТОМЛЕНІ СТЬ 1 (20) 94322369, 23.07.93 (21)4871684/SU (22)08.10.90 (24) 30.06.97 (46) 30.06.97. Бюл. Nfe 3 • (56) 1. Авторское свидетельство СССР І* 996894, к л. G 01 М 7/ 00, 1985. 2. Авторское свидетельство СССР Ьк 1276937, кл. G 01 M 7/ 00, 1989. (72) Резнік Михайло Іванович, За ставська Олена ВІкторовна, Мєкердичан Леонід Пет рович, Степанов Микола Васильович (73) Підприємство "Мотор Січ" (UA) Изобретение относится к области испытания лопаток турбомашин, в частности, к способам испытания лопаток турбомашин на усталость и испытательной технике. Известен способ испытания на усталость лопаток турбомашин, при котором лопатку зажимают на вибростенде консольно, за замок, зажатие замка осуществляют за пару противоположных зубьев или впадин со стороны его свободного конца, а полку лопатки фиксируют с двух сторон в направлении усилия зажатия замка [1]. Недостатком этого способа является то, что при закреплении лопатки за хвостовик максимальные динамические напряжения действуют в корневом сечении в отличие от распределения напряжений в пере лопатки при работе ее в реальных условиях и колебаниях по высокочастотным формам. Зажатие нижней бандажной полки точечными упорами приводит к разрушению пслки от фреттинга. Кроме того, при значительной длине лопатки, тонкой и высокой бандаж (57) Способ испытания лопаток турбомашины на усталость путем размещения хвостовик а лопа тк и в эле ме нта х к ре пле ния приспособления, установку последнего на вибростенде с последующим возбуждением к оле ба ний, отлича ющийся те м, ч то при выполнении элементов крепления упругими, дополнительно устанавливают периферийное сечение пера лопаток в эле мент крепления, а колебания осуществляют с заданной частотой по основному тону для 2-х опорной схемы крепления. ной полке возникают разрушения как в радиусе перехода профильной части пера в бандажную полку, так и самой полке. Разрушения такого рода приводят к необходимости проведения повторного испытания, что увеличивает стоимость исследования. Наиболее близким техническим ре шением является способ усталостных испытаний лопаток турбомашин, заключающийся в том, что лопатку при испытаниях дополнительно фиксируют за полку, а зажатие хвостовика осуществляют в крайней точке со стороны его свободного конца, например, за первый зуб хвостовика [2]. К недостаткам этого способа следует отнести действие значительных статических напряжений от зажатия бандажной полки с последующим разрушением. В основу изобретения поставлена задача приближения условий испытаний к эксплуатационным. Это достигается тем, что в способе испытания лопаток турбомашин на усталость производят закрепление лопатки ел ON о 15679 в приспособлении, устанавливают на вибростенд и создают колебания. Закрепляют лопатку в приспособлении за хвостовик и периферийное сечение профиля пера, причем элементы крепления фиксируют на упругих элементах, соединенных с основанием приспособления и возбуждают колебания лопаток по основному тону для двухопорной схемы закрепления. На чертеже изображена схема закрепления лопатки в двухопорном приспособлении. Сущность заявляемого способа заключается в том, что испытываемую лопатку закрепляют за хвостовик и периферийное сечение профиля в приспособлении с двумя упругими элементами, соединенными с основанием приспособления и возбуждают колебания по основному тону для двухопорной схемы закрепления. Замок лопатки 1 устанавливают в зажиме 2, который при помощи болтов жестко крепят в раме 3. Другой конец лопатки часть пера у верхней бандажной полки, жестко крепят в профильном ложементе 4. Рама 3 и про фи льный ло жем ент 4 расположены на упругих элементах 5, которые с помощью болтов прикреплены к основанию приспособления 6, установленному на стол вибростенде. При возбуждении колебаний по первой изгибной форме распределения напряжений вдоль пера лопатки характеризуется пологим максимумом, расположенным на расстоянии 0,5-0,7 длины лопатки от подошвы хвостовика, напряжение в ножке лопатки при этом в 1,6-2,0 раза ниже, чем в месте максимальных напряжений. Величину амплитуды перемещения лопатки контролируют в средней части пера. Пример: Для отработки методики проведения усталостных испытаний при двухопорном закреплении были использованы лопатки III ступени турбины вентилятора Д18Т. Для построения эпюры распределения напряжений и проведения динамической тарировки 6 штук лопаток были препарированы тензорезисторами типа КФ базой 5 мм. Динамический модуль упругости для сплава ЖСЗДК Ед - 2,12- 104 кгс/мм2. Из эпюры действия напряжений следует, что распределение напряжений вдоль пера ло5 патки характеризуется пологим максимумом, расположенным на расстоянии 150-180 мм от подошвы хвостовика. Напряжение в ножке лопатки при этом в 1,6-2 раза ниже, чем в месте максималь10 ных напряжений. В результате тарировки получили зависимость а= 15 кгс/мм 2 -»2А«1,0. Испытание по определению предела выносливости приводили при комнатной 15 температуре стандартным методом в соответствии с требованиями ОСТ 100870-77. База испытаний для лопаток из сплава ЖС ЗДК N - 20- 106 циклов. Частота колебаний лопаток III ступени по основному тону при 20 двухопорном закреплении f - 350 Гц. При закреплении такой же лопатки по схеме прототипа f » 350 Гц. За предел выносливости принимали уровень напряжения, при котором заданную базу испытаний отрабо25 тали без разрушения не менее 8 лопаток. Точка контроля амплитуды условно находится на входной кромке на расстоянии В/2, где В - 230 мм, - расстояние между элементами крепления замка лопатки и пе* 30 риферийного сечения. Разрушение лопаток происходило по входной и выходной кромке на расстоянии 140-200 мм от подошвы хвостовика, в то время как при испытании по способу прототипа имели место разруше35 ния по ножке и полке замка. В результате проведенных работ установлено, что - метод позволяет повысить частоту ко лебаний в 2-3 раза, что ускоряет проведение 40 испытаний; - позволяет контролировать большую часть пера лопатки, расположенную на рас стоянии 0,5-0,7 длины лопатки от подошвы хвостовика, что приближает условия работы 45 к реальным; - исключает разрушение нижней бан дажной полки лопатки и ножки замка. 15679 І Упорядник Замовлення 4195 Техред М.Моргентал Коректор М. Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство УкраТни, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101 J