Спосіб випробування на утомленість лопаток турбомашин і пристрій для його здійснення

1. Способ испытания на усталость лопаток турбомашин, заключающийся в том, что производят установку лопатки на вибростенде путем закрепления ее хвостовой части и нагружают ее путем колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что колебания лопатки создают совместно с устанавливаемым соосно ей резонансным элементом моментом с инерции корневого сечения, большим мо мента инерции лопатки, таким образом, что центр масс расположен по линии действия нагружающего усилия, а частота колебаний резонансного элемента равна или кратна частоте колебаний лопатки. 2. Устройство для испытания на усталость лопаток турбомашин, содержащее корпус, установленный на нем зажим с выступом для взаимодействия со впадиной на хвостовой части лопатки и приспособление для крепления зажима в корпусе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено резонансным элементом, выполненным в виде стержня, установленного соосно корпусу, и груза, установленного на стержне с возможностью его осевого перемещения, и ложементами, закрепленными на корпусе и предназначенными для взаимодействия с шейкой хвостовой части лопатки. С > ел 00 Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к способам испытания лопаток турбомашин на усталость на вибростендах. Известен способ крепления турбинной лопатки с елочным хвостовиком на вибростенде при усталостных испытаниях, когда лопатку дополнительно фиксируют за полку, а зажатие хвостовика осуществляют в крайней точке со стороны его свободного конца, например, за первый зуб хвостовика [1]. Известный способ не позволяет испытывать лопатки с тонкой нижней полкой изза ее разрушения, кроме того, даже при такой схеме закрепления, в случае испытания жестких и крупно-габаритных лопаток. мощности стенда может быть недостаточно для проведения испытаний на уровне напряжений выше предела выносливости изза перегрева стенда. При испытании крупногабаритных лопаток происходит разрушение полок, а также впадин между зубьями в результате фреттинг-износа контактных поверхностей. При испытаниях лопаток большой длины, а значит несимметричности массы относительно центра тяжести катушки возбуждения, происходит ее перекос, в результате растут потери мощности. В основу изобретения поставлена задача снижения энергозатрат на проведение испытаний лопаток турбомашин. О 15879 Способ испытания на усталость лопаток турбомашин заключается в том, что производят установку лопатки на вибростенде путем, закрепления ее хвостовой части и нагружают ее путем колебаний, колебания 5 лопатки создают совместно с устанавливаемым соосно ей резонансным элементом с моментом инерции корневого сечения, большим момента инерции лопатки, таким образом, что центр масс расположен по ли- 10 нии действия нагружающего усилия, а частота колебаний резонансного элемента равна или кратна частоте колебаний лопатки. Устройство для испытания на усталость 15 лопаток турбомашин, содержащее корпус, установленный на нем зажим с выступом для взаимодействия со впадиной на хвостовой части лопатки и приспособление для крепления зажима в корпусе, снабжено ре- 20 зонансным элементом, выполненным в виде стержня, установленного соосно корпусу и груза, установленного на стержне с возможностью его осевого перемещения, и ложементами, закрепленными на корпусе и 25 предназначенными для взаимодействия с ш*ейкой хвостовой части лопатки. Сущность способа заключается в том, что лопатку устанавливают в зажим и вставляют в приспособление. Устанавливают так- 30 же профильные ложементы и на корпус приспособления соосно лопатке устанавли-, вают резонансный элемент. Создают синфазные колебания лопатки и резонансного элемента с помощью перемещающегося 35 груза. Момент инерции корневого сечения резонансного элемента выбирают больше момента мнерции испытываемой лопатки. Центр масс собранного устройства располагают по линии действия толкающего усилия. 40 Устройство'состоит из корпуса приспособления 1 с прикрепленным к нему грузом 2 для обеспечения перемещения центра масс на линию действия толкающего усилия, соединенным с резонансным элемен-о 45 том 3, зажима 4, выполненного в виде однозубового захвата и профильных ложементов 5, установленных на ножке замка лопатки 6. Винты 7 и 8 служат для закрепления лопатки в приспособлении. На резонан- 50 сном элементе 3 расположен груз 9. Способ осуществляется следующим образом. Устанавливают лопатку 6 в зажим 4 и вставляют в приспособление 1. Вставляют профильные ложементы 5. Затягивают винты 7 и 8. Определяют частоту собственных колебаний лопатки. Устанавливают противовес 2 к корпусу приспособления. К нему прикрепляют резонансный элемент 3 с расположенным на нем грузом 9. Перемещая груз 9, добиваются того, что частота колебаний резонансного элемента 3 была равна или кратна частоте собственных колебаний лопатки. При этом добиваемся максимального снижения мощности возбуждения лопатки. П р и м е р. По предложенному способу осуществлялось испытание лопатки вентилятора двигателя Д-18Т. Испытание велось отдельно корневой и надполочной частей. Общая длина лопатки около 1000 мм, ширина - 270 мм, толщина - 12 мм, вес лопатки до 10 кг. Материал лопатки - титановый сплав ТВЗ-1, модуль упругости Ед - 1,275*104 кгс/мм , корневая часть лопатки весом б кг и длиной 400 мм, закреплялось в приспособлении без резонансного элемента. При этом амплитуда колебаний составила 15 мм при уровне напряжений 30 кгс/мм 2 , резонансная частота составила 128 Гц, мощность потребная на возбуждение составила 18 кВт. Для реализации описанного способа на приспособление устанавливался противовес весом 12 кг, устанавливается резонансная балка длиной 400 мм, на которой располагался груз весом 0,8 кг. При расстоянии 320 мм от места крепления резонансного элемента частота колебаний лопатки и резонансного элемента были равны. Мощность потребная на возбуждение уменьшилась до 7,5 кВт. Проведены испытания лопаток серийного изготовления на базе N = 2-10 ц и напряжении 30 кгс/мм . Использование предложенного способа позволяет: - снизить мощность потребную на возбуждение более, чем в 2 раза; - исключить перенос катушки возбуждения и ее замыкание о статор; - исключить случаи разрушения нижней банжаной полки. 15879 Упорядник Замовлення 4205 Техред М.Моргентал Коректор Л.Лукач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101