Расчет надежности и прогнозирование долговечности деталей газотурбинных двигателей

Дипломная работа - Разное

Другие дипломы по предмету Разное



/p>

Таблица 1 - Вероятность неразрушения детали

?хРв1,74,1063798890,9999793400001,84,4335919780,9999952880001,94,7264572450,9999988770002,04,9901038080,9999996981002,15,228689070,9999999152002,25,4456186710,9999999748002,35,6437088090,9999999915002,45,8253083090,9999999981002,55,9923915970,999999999013

Рисунок 2 - Зависимость вероятности неразрушения лопатки от коэффициента запаса прочности

Вывод: наиболее напряженным оказался участок в точке В в корневом сечении (согласно таблице 1), где суммарное напряжение равно . Определен требуемый запас прочности для обеспечения требуемой вероятности неразрушения:

3. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ПОВТОРНО-СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Работа узлов двигателя имеет циклический характер, а значит, и напряженно-деформируемое состояние двигателя изменяется циклически. Несмотря на то, что в каждом цикле нагружения носят статический характер, при повторных нагружениях в материале возникают явления, типичные для усталости. Поэтому разрушение деталей при сравнительно небольшом числе циклов (N=10тАж10) называют малоцикловой усталостью, а способность материала сопротивляться такому разрушению - малоцикловой прочностью.

Расчет проводим согласно рекомендациям, представленным в методических пособиях [1,2].

Количество циклов за ресурс работы двигателя

Где -ресурс работы двигателя (ч);

-время полета(ч);

Количество приемистостей за ресурс складывается из:

предполетной проверки

пробы перед взлетом

взлета

ухода на второй круг

проверки после регламентных работ

количества прерванных взлетов

В эксплуатации за ресурс работы максимальное количество взлетных режимов:

минимальное

Если считать на основе центральной предельной теоремы теории вероятностей, что описывается нормальным законом, то

Математическое ожидание взлетных режимов:

Среднеквадратическое отклонение:

Определение параметров кривой усталости по данным [2] для температуры лопатки t=223,35оС:

Определение среднего напряжения и амплитуды пульсирующего цикла

Определение величины напряжений

Проанализировав особенности конструкции, технологии изготовления и эксплуатации, определяем коэффициенты к?, ??, ?? ,??.

К? - эффективный коэффициент концентрации напряжений:

где

- коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений (для сплавов титана ).

Принимаем

-теоретический коэффициент концентрации напряжений, равный отношению напряжения при наличии концентратора и напряжению в той же точке в отсутствии концентратора, принимаем = 1,2.

Тогда

- коэффициент учитывающий абсолютные размеры детали (масштабный фактор),

где ?? =0,5-для деформируемых материалов,

?=0,02 (1/мм),характерный размер детали, для лопатки - это хорда: d=b=18 (мм);

?? - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности и упрочнения,

??= ?ттАв?кортАв?уп, где

?т - отображает влияние шероховатости.

Для шлифования определяем коэффициент ?т по графику2 (рисунок 2.1):

?т =0,9;

?кор- коэффициент характеризующий коррозионное повреждение поверхностного слоя.

Определяем ?кор для образца с концентраторами напряжений в пресной воде по графику 2 (рисунок 2.2): ?кор=0,35;

?уп - коэффициент характеризующий выносливость деталей при упрочняющей технологии или без ее применения ,

Принимаем по данным [2] для специальной термической обработки: ?уп=2,5.

Рисунок 3 - Зависимость ?т от предела прочности материала

Рисунок 4 -Зависимость ?кор от предела прочности материала

Тогда коэффициент состояния поверхности

Коэффициент характеризует чувствительность материала к асимметрии цикла. По данным [2] для сплавов титана: Принимаем:

Так как полученное значение то производим расчет математического ожидания максимального числа циклов до разрушения лопатки по следующей формуле:

Построим кривую усталости в логарифмических координатах для графического определения числа циклов нагружения до разрушения лопатки (Рисунок 5):

Рисунок 5 - Графическое определение

Находим среднеквадратическое отклонение числа циклов до разрушения:

Определяем среднеквадратическое отклонение и математическое ожидание величины накопленных повреждений за ресурс работы двигателя:

Где

Вычисляем вероятность неразрушения детали с учетом величины накопленных повреждений за ресурс работы двигателя:

В расчете лопатки при действии повторно-статических нагружений была получена вероятность безотказной работы (при ресурсе двигателя 25000 часов). Таким образом, при повторно-статических нагружениях работоспособность лопатки сохраняется гарантированно, однако единичное значение вероятности говорит об излишнем запасе прочности лопатки и чрезмерном расходе материала.

4. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ С УЧЕТОМ ВНЕЗАПНЫХ ОТКАЗОВ ДИСКА КОМПРЕССОРА

Диски компрессоров и турбин - это наиболее ответственные элементы конструкции газотурбинных двигателей. От совершенства конструкции дисков зависит надёжность, лёгкость конструкций авиационных двигателей в целом.

Диски находятся под воздействием инерционных центробежных сил, возникающих при вращении от массы рабочих лопаток и собственной массы дисков. Эти силы вызывают в дисках растягивающие напряжения. Кроме напряжений растяжения и сжатия в дисках могут возникать напря