Способ испытания лопаток турбин на трещиностойкость при термоциклическом нагружении

Способ испытания лопаток турбин на трещиностойкость при термоциклическом нагружении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЛОПАТОК ТУРБШ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ПРИ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ, заключающийся в том, что определяют место максимального отношения растягивающих термических напряжений к пределу текучести материала лопатки, находят в зтом месте концентратор напряжений, лопатку консольно закрывают , определяют нейтральное положение ее периферийного сечения, циклически нагревают, измеряют амплитуду (JT перемещений периферийного сечения пера лопатки от нейтрального положения в направлении наибольшего изменения амплитуды, периоди- .чески измеряют приращение дпины развивающейся трещины и по скорости изменения амплитуды перемещений судят о текущей скорости распространения трещины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытания, концентратор наносят , начиная от кромки пера лопатки , в виде двух поверхностных надрезов , расположенных на спинке и корытце лопатки в одной плоскости перпендикулярно оси лопатки, по окончании циклического нагрева образец выдерживают при постоянной температуре и повторноопределяют нейтральное положение периферийного сечения, а текущую скорость рас§ пространения трещины определяют по формуле (Л йб Л 8т с N ь8т-лБ ан то Е где длина трещины; Н - число циклов нагрева; Ьо .f - приращение амплитуды перемещений перифер}1йного сечения пера лопатки за данный период испытанийJ йОто приращение остаточного прогиба оси лопатки в месте периферийного сечения пера лопатки за данный период испытанийi дЕ приращение трещины.

(19) (I I) SU

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 N 3/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3706319/25-28 (22) 29.02.84 (46) 15.08.85. Бюл. еее 30 (72) А.И.Петренко (71) Институт проблем прочности

АН УССР (53) 620.172 (088.8) (56) Борздыка А.И, Методы горячих механических испытаний металлов.

M., Металлургиздат, 1962, с. 460-464.

Авторское свидетельство СССР

Р 888012, кл. С 01 N 3/60, 1980 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЛОПАТОК

ТУРБИН НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ПРИ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ, заключающийся в том, что определяют место максимального отношения растягивающих термических напряжений к пределу текучести материала лопатки, находят в этом месте концентратор напряжений, лопатку консольно закрывают, определяют нейтральное положение ее периферийного сечения, циклически нагревают, измеряют амплитуду О перемещений периферийного сечения пера лопатки от нейтрального положения в направлении наибольшего изменения амплитуды, периоди.чески измеряют приращение длины развивающейся трещины и по скорости изменения амплитуды перемещений судят о текущей скорости распространения трещины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытания, концентратор наносят, начиная от кромки пера лопатки, в .виде двух поверхностных надрезов, расположенных на спинке и корытце лопатки в одной плоскости перпендикулярно оси лопатки, по окончании циклического нагрева обра. зец выдерживают при постоянной температуре и повторно определяют нейтральное положение периферийного сечения, а текущую скорость распространения трещины определяют по формуле де .e ee, Ж ье,-ae„ag где е, — длина трещины;

Н вЂ” число циклов нагрева, Ь - приращение амплитуды перемещений периферийного сечения пера лопатки sa данный период испытаний;

Ь ее — приращение остаточного прогиба.оси лопатки в месте периферийного сечения пера лопатки sa данный период испытаний, — приращение трещины.

1173254

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытайии лопаток турбин ,на трещиностойкость при термоцикли- ческом нагружении. 5

Цель изобретения — повышение точности испытаний.

На фиг. 1 изображена схема установки для реализации способа; на фиг.2 — сечение лопатки в месте нане-10 сения концентратора; на фиг,З вЂ” схема измерения приращения амплитуды перемещений Ь8 и остаточного прогиба h3 оси лопатки в месте периферийного сечения пера за данный 15 период испытаний.

Установка для реализации способа содержит продувочную камеру 1, сое.— диненную с источником (не показан) газа с заданным диапазоном регули- 20 руемых параметров. Снаружи продувочной камеры 1 размещен захват 2 для крепления испытуемой лопатки З,перо которой размещено в камере 1. На верхней части пера лопатки 3 зак- 25 реплен удлинитель 4, связанный с датчиком 5 перемещений, который соединен через усилитель 6 с регистрирующим прибором 7. !

Способ реализуется. следующим образом.

В лопатке 3, подлежащей испытанию предварительно определяют рас пределение температурных полей для 35 различных моментов времени заданного температурного цикла. По полученным температурным полям рассчитывают нормальные к поперечным сечениям пера термические напряжения в лопатке 3. 40

По результатам расчета определяют на кромке пера лопатки 3 место максимального отношения растягивающих термических напряжений к пределу текучести материала лопатки 3. В этом 45 случае перед испытаниями, начиная от кромки пера лопатки 3, наносят концентратор напряжений в виде двух поверхностных надрезов 8 и 9, распо-. ложенных на спинке и корытце лопатки 50

3 в одной плоскости перпендикулярно оси лопатки 3. Указанное выполнение концентратора напряжений локализует место разрушения, так как в нем действуют наибольшие растягивающие 55 термические напряжения, и устраняет появление в этой зоне дополнительных термоусталостных трещин, которые могут повлиять .на величину скорости распространения исследуемой трещины.

Кроме того, такое выполнение концентратора напряжений-с самого начала способствует образованию сквозной, а не поверхностной трещины.Нанесение двух поверхностных надрезов

8 и 9, расположенных симметрично относительно средней линии профиля в области кромки, предотвращает появление изгибной составляющей напряжений, которая могла бы иметь место в случае одностороннего надреза и влиять на точность определения трещиностойкости, Затем лопатку 3 с удлинителем 4 консольно закрепляют в неподвижном захвате 2, определяют нейтральное положение. периферийного сечения лопатки 3, включают источник. газа и подвергают лопатку 3 циклическому температурному воздействию, В результате неравномерного нагрева и охлаждения, обусловленного более быстрым нагревом и охлаждением тонких кромок по сравнению с массивной средней частью, лопатка 3 периодически отклоняется то в сторону корытца, то в сторону спинки, вызывая перемещение конца удлинйтеля 4. Перемещение удлинителя 4 с помощью датчика 5 перемещений преобразуется в электрические сигналы, усиливаемые усилителем 6 и регистрируемые прибором 7 в виде диаграммы перемещеф ний. По полученным диаграммам определяют изменение амплитуды 3 перемещений периферийного сечения пера лопатки 3 в. направлении наибольшего ее изменения, зависящее от количества циклов нагрева, и определяют приращение 65 амплитуды перемещений периферийного сечения пера лопатки 3 за данный период испытаний. После циклического нагрева лопатку 3 выдерживают при постоянной температуре.

Повторно определяют нейтральное положение периферийного сечения лопатки 3 при равномерной температуре пера и наличии суммарного искривления оси лопатки .3 от всех предшествующих периодов испытаний и определяют приращение Ьц остаточного то прогиба оси лопатки 3 в месте периферийного сечения пера за данный период испытаний. Текущую скорость распространения трещины, по которой судят о трещиностойкости материала лопатки 3, определяют по формуле где 8 — длина трещины; - приращение трещины, — число циклов нагрева.

Указанная формула пригодна также для случая, когда ос— таточный термический прогиб оси лопатки 3 отсутствует . В этом случае А о = О.

1! 73254

4 д1

Соотношение позволяет учн. т 4о тцвать различные величины скоростей распространения трещины и изменения

5 амплитуды перемещений периферийного . сечения пера лопатки 3.

Изобретение позволяет повысить точность испытания за счет создания иа кромке пера лопатки напряжений, !

О близких к реальным, исключения дополнительных иэгибных напряжений и учета искривления лопатки в процессе термоциклического нагружения.

Риз.!

II73254

Составитель В. Гриненко

Редактор О. Колесникова Техред Л.Микеш Корректор В. Бутяга

Заказ 5041/40

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4