Расчет надежности и прогнозирование долговечности деталей ГТУ на базе двигателя Д-336
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ениях Н=0,008, Н=0,008 Н=0,007, м и отклонение Н9=9*10-6м (по 5-му квалитету). Угол установки профиля в корневом, среднем и периферийном сечениях GA=1,015рад, GA=0,99рад, GA=0,93рад.Интенсивности газовых сил PU=1537,9Н/м, PAK=3696Н/м, PAP=4433Н/м. результаты расчета приводятся в файле LOP.REZ в таблице 1.
Таблица 1
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА
В результате расчета получены напряжения, коэффициенты запаса, коэффициенты вариации и вероятность не разрушения в 10-ти сечениях в самых опасных точках сечения пера лопатки, исходя из полученных результатов минимальный запас оказался на втором сечение в точке В и составляет-1,97 соответственно суммарное напряжение в этом сечении равно 240,63 МПа. Так как двигатель наземной ГТУ работает в 2-х режимах номинальном ; и малый газ ; то мы допускаем что
,
тогда коэффициент запаса принимаем
Далее определяем коэффициент вариации рабочего напряжения:
Вероятность не разрушения лопатки рассчитываем по формуле
- коэффициент вариации предела длительной прочности
Для 5.9 функцию вероятности определяем по таблице 3[1].
Для >5,9 функцию вероятности определяем по формуле:
, где а=21, b=2,7282 из таблицы 4[1].
Для определения интенсивности отказов () необходимо определить вероятность отказов детали в данном режиме работы двигателя:
Определим интенсивность отказов двигателя за 1 час работы:
Далее определяем вероятность не разрушения лопатки за цикл применения:
Нормирование уровня надежности
Ртр дв= 0,99
,
,
Таким образом получаем требуемую вероятность безотказной работы Ртр=0,99999947.
Рис. 2 Зависимость вероятности неразрушения лопатки от коэффициента запаса прочности
Как видно из графика, заданная вероятность обеспечивается при коэффициенте запаса прочности равном 1,33.
Вывод: В результате расчета надежности лопатки турбины с учетом внезапных отказов было определено, что спроектированная лопатка соответствует необходимому уровню надежности и не нуждается в перепрофилировании.
4. Расчет надежности лопатки турбины при повторно-статических нагружениях
Узлы двигателя работают определенными циклами: запуск, рабочий режим, остановка. Соответственно этому напряженно-деформированному состояние деталей изменяется циклически.
Несмотря на то, что в каждом цикле нагружения носит статический характер, при повторных нагружениях в материале возникают явления типичные для усталости. Поэтому разрушение деталей при сравнительно не большом числе циклов (N=102тАж105) называют малоцикловой усталостью, способность материала сопротивляться такому разрушению называется малоцикловой прочностью.
Исходные данные:
МатериалТемпература испытания, ОСПредел прочности MO{},МПаПредел текучести
MO{},МПаЖС6-КП780903.3 -МатериалТемпература испытания, ОС,МПаLgN*ЖС6-КП780441.5 392.47 8
Определяем продолжительность работы =24 ч. Количество циклов за ресурс работы двигателя =14500 ч определяем по формуле:
nn=/=14500/24=604,167
Количество приемистостей за ресурс складывается из: проверки перед запуском n1=nn, пробы перед запуском n2=nn, запуск n3=nn,( n1=n2=n3=nn=604,167), проверки после регламентных работ n5=/1000=14500/1000=14,5; количества прерванных работ n6=0,005* nn=3,021.
Следовательно, в эксплуатации за ресурс максимальное количество режимов запуска:
(N)мах= 3nn+ n6+n5=3*604,167+3,021+14,5=1830
Минимальное:
(N)мин= 2nn+ n5=2*604,167+14,5=1223
Если считать, что на основе центральной предельной теоремы теории вероятности, что (Nмах) описывается нормальным законом, то
Определяем среднее напряжение и амплитудное пульсирующего цикла ==0,5*=0.5*240,63=120.315МПа,
где максимальное напряжение в лопатке (из расчета на прочность таблица 1).
Эффективный коэффициент концентрации напряжений:
,
где - коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений литые жаропрочные сплавы - 0,1тАж0,4, принимаем=0,4 [3].
- теоретический коэффициент концентрации напряжений, равный отношению напряжения при наличии концентратора к напряжению в той же точке в отсутствие концентратора. Принимаем равной =1,2 [3].
Рассчитываем коэффициент, учитывающий абсолютные размеры детали:
=0,5 для деформируемых материалов (сталей) [3].
=0,03 выбираем из диапазона 0,01тАж.0,03
Рассчитываем коэффициент ,учитывающий влияние состояния поверхности и упрочнения:
Коэффициент зависит от 3-х факторов[3]:
шероховатость,
коррозийные повреждения,
упрочняющее покрытие.
значение коэффициента, определяем как отношение пределов выносливости деталей, изготовленных по действующей технологии, к пределу выносливости аналогичного образца (детали) ,выполненного по стандартной технологии, принимаем = 1.
коэффициент характеризующий снижение пределов выносливости в результате коррозионного повреждения поверхностного слоя, при условии пресная вода (образец без концентрации напряжений, а также с концентрацией напряжений в морской воде),принимаем =0.23
равен отношению предела выносливости деталей при упрочняющей технологии и деталей, изготовленных без ее применения.
Метод упрочнения:
специальная термическая обработка (нагрев до умеренных температур и быстрое охлаждение поверхности для со