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