Способ испытаний лопаток турбин на трещиностойкость

Способ испытаний лопаток турбин на трещиностойкость

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

И3ОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 888012 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.04.80 (21) 2916507/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 01 N 3/60

Гее1 дарстееинмй кемитет

СССР

Опубликовано 07.12.81. Бюллетень № 45

Дата опубликования описания 17.12.81 (53) УДК 620.178..38 (088.8) IIo делам изебретеиий и еткрмтий (72) Автор изобретения

А. И. Петрен ко

Институт проблем прочности АН Укр (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ЛОПАТОК ТУРБИН

НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании. лопаток турбин на трещиностойкость.

Известен способ испытания лопаток турбин на трещиностойкость, заключающийся в том, что испытуемую лопатку закрепляют, подвергают циклическому температурному воздействию и по количеству циклов до появления трещины судят о трешиностойкости (1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ испытаний лопаток турбин на трещиностойкость, заключающийся в том, что испытуемую лопатку консольно закрепляют, подвергают циклическому температурному воздействию, измеряют от нейтрального положения амплитуд

8т перемещений периферийного сечения пера лопатки, периодически прерывают температурное воздействие и измеряют длину трещины, по скорости распространения которой судят о трещиностойкости (2) .

Общим недостатком этих способов является низкая точность испытаний, обусловленная невозможностью учета изменения текущей скорости распространения трещины.

Цель изобретения — повышение точности испытаний.

Цель достигается тем, что перед испытаниями наносят трещину заданных размеров на кромку пера лопатки в месте максимального отношения растягивающих термических напряжений к пределу текучести материала лопатки, амплитуду 8 измеряют в направлении наибольшего ее изме1р нения, а скорость распространения трещины определяют по формуле:

df. y d8 g

dN dH гдето — длина трещины;

N — число циклов температурного воздействия.

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 — график зависимости изменения амплитуды о. от количества температурных воздействий; на фиг. 3 — график зависимости изменения длины трещины от амплитуды е

Устройство для реализации способа содержит продувочную камеру 1, соединен888012 ную с источником горячего газа (не показан), внутри которой размещены подвижный и неподвижный захваты 2 и 3 для крепления испытуемой лопатки 4. Подвижный захват 2 связан через тягу 5 с рычагом 6, один конец которого закреплен с помощью шарнира 7, а другой конец связан с датчиком 8 перемещений, соединенным через усилитель 9 с регистрирующим прибором 10.

Способ реализуют следующим образом.

В лопатке 4, подлежащей испытанию, предварительно определяют распределение температурных полей для различных моментов времени цикла температурного воздействия в условиях заданного циклического режима испытаний. По полученным температурным полям, используя известные методики, рассчитывают нормальные к поперечным сечениям пера термические напряжения в лопатке 4. По результатам расчета определяют на кромке пера место, где имеется максимальное отношение растягивающих термических напряжений к пределу текучести материала лопатки. В этом месте перед испытаниями наносят трещину заданных размеров, локализуя тем самым место разрушения и устраняя появление в этой зоне дополнительных термоусталостных трещин, которые могут повлиять на величину скорости распространения исследуемой трещины. Затем лопатку 4 консольно закрепляют в неподвижном захвате 3, соединяют периферийное сечение лопатки 4 с подвижным захватом 2 и подвергают циклическому температурному воздействию, в результате чего из-за неравномерного нагрева и охлаждения, обусловленного сложным сечением лопатки, она периодически отклоняется от своего нейтрального положения то в сторону ее спинки, то в сторону корыта, перемещая за собой рычаг 6. Перемещения рычага 6 преобразуются с помощью датчика 8 в электрические сигналы, усиливаемые усилителем 9 и регистрируемые прибором 10 в виде диаграмм изменения амплитуды 6 перемещений периферийного сечения лопаток 4 от количества циклов температурных воздействий.

По диаграмме определяют амплитуду 0 перемещений в направлении ее наибольшего изменения, что позволяет с большей точностью судить о текущей скорости распространения трещины, поскольку в одном случае при стесненном температурном удлинении кромок лопатки берега трещины смыкаются на протяжении части температурного цикла, препятствуя существенному изменению величины амплитуды перемещений, а в другом случае таких препятствий не будет, берега трещины расходятся, и ампли туда bT перемещений изменяется быстрее с ростом трещины. Скорость распространения трещины определяют по формуле: е s

5 Д 1,1 / Д где 1 — длина трещины;

N — число циклов температурного воздействия.

Из этой формулы видно, что при постоянной величине амплитуды от перемещений скорость расппостранения трещины равна нулю, т. е. —,ф = 0 (фиг. 2, участок 1) .

Зависимость изменения амплитуды От перемещений от числа N циклов температурных воздействий дифференцируют по числу циклов, определяя величину скорости распространения трещины в расчетный момент времени.

Способ позволяет повысить точность испытаний за счет определения истинной ско20 рости роста и трещины.

Формула изобретения

Способ испытаний лопаток турбин на трещиностойкость, заключающийся в том, что испытуемую лопатку консольно закрепляют, подвергают циклическому температурному воздействию, измеряют от нейтрального положения амплитуду 0 перемещений периферийного сечения пера лопатки, пеЗ0 риодически прерывают температурное воздействие и измеряют длину трещины, по скорости распространения которой судят о трещиностойкости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытаний, перед испытаниями наносят трещину заданз5 ных размеров на кромку пера лопатки в месте максимального отношения растягивающих термических напряжений к пределу текучести и материала лопатки, амплитуду б„- измеряют в направлении наиболь40 шего ее изменения, а скорость распространения трещины определяют по формуле: д6 dQ

dN где(— длина трещины;

N — число циклов температурного воздействия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Третьяченко Г. Н., Кравчук Л. В., Куриат P. И. и др. Несущая способность 0 лопаток газовых турбин при нестационарном тепловом и силовом воздействии. Киев, «Наукова думка», 1975, с. 80 — 83.

2. «Проблемы прочности», 1976, Мо 6, стр. 100 — 105 (прототип).

888012

0200 ЮРМ 0740, ж

uz7

Составитель В. Грнненко

Редактор Е. Хейфиц Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 10717/11 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4