Расчет надежности и прогнозирование долговечности деталей ГТУ на базе двигателя ДО-49
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?теристик и вероятностей не разрушения лопатки за 1 секунду по сечениям.
В качестве исходных данных используем результаты курсового проекта по диiиплинам Проектирование энергоустановок и Газотурбинные установки, компрессорные станции и газотранспортные магистрали
Исходные данные для расчета на ЭВМ:
Значение GT=1 для турбины.
Материл лопатки ЖС 6 КП.
Плотность материала лопатки РО=8200 кг/м3 и отклонение РО9=0,03РО=246 кг/м3.
Значение предела длительной прочности изменяется в зависимости от температуры пера лопатки. В сечениях 1-3 SPT изменяется от 411 до 378 МПа, а в сечениях 4-11 SPT=372 МПа.
Коэффициент вариации предела длительной прочности VSPT=0,0426.
Угловая скорость OMEGA=1413 рад/сек. Отклонение OMEGA9=0,03 OMEGA= 42,39 рад/сек.
Мощность ступени N=3360 кВт. Отклонение N9=0,05N=168 кВт.
Расход газа MG=15,5, кг/сек. Отклонение MG9=0.05MG=0,775 кг/сек.
Осевые скорости С1А=173 м/сек, С2А=184 м/сек и отклонение СА9=9,2 м/сек.
Давления Р1=1090000 Па, Р2=545000 Па и отклонение Р9=54500 Па.
Число лопаток на диске Z=91.
Длина пера лопатки L=0,0307 м и отклонение L9=16*10-6 м (по 6-му квалитету).
Радиусы корневого R1=0,2231 м и периферийного R2=0,2538 м сечений.
Средний радиус RCP=0,2385 м и отклонение RCP9=72*10-6 м (по 8-му квалитету).
Объем бандажной полки и выносы центров тяжести (отсутствует, =0).
Выносы центра тяжести периферийного сечения =0.
Хорда (постоянна по сечениям) В=0,0219 м и отклонение В9=6*10-6 м (по 5-му квалитету).
Толщина профиля лопатки в корневом, среднем и периферийном сечениях D=0,0035 м, D=0,003 м, D=0,0025 м и отклонение D9=4*10-6 м (по 5-му квалитету).
Максимальный прогиб профиля лопатки в корневом, среднем и периферийном сечениях Н=0,011, Н=0,01 Н=0,0079, м и отклонение Н9=5*10-6 м (по 5-му квалитету). Угол установки профиля в корневом, среднем и периферийном сечениях GA=1,34 рад, GA=1,1 рад, GA=1,065 рад. Интенсивности газовых сил PU=6655,796 Н/м, PAK=7605,121 Н/м, PAP=8128,163 Н/м. результаты расчета приводятся в файле LOP.REZ. Результаты расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1
В результате расчета получены напряжения, коэффициенты запаса, коэффициенты вариации и вероятность неразрушения в 10-ти сечениях в самых опасных точках сечения пера лопатки.
Двигатель работает на режиме .
Определим коэффициенты запаса из расчета вероятности неразрушения лопатки из таблицы 1:
Найдем вероятность безотказной работы:
Для 5.9 функцию вероятности определяем по таблице 3[1].
Для >5,9 функцию вероятности определяем по формуле:
,
где b, a 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:
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-КП8001175 -ЖС6-КП800441.5 392.47 8
Определяем продолжительность работы =24 ч. Количество циклов за ресурс работы двигателя =10000 ч определяем по формуле:
nn=/=10000/24=416,67
Количество приемистостей за ресурс складывается из: проверки после регламентных работ n5=/150=10000/1000=10; количества прерванных работ
n6=0,005* nn=2,083.
Следовательно, в эксплуатации за ресурс максимальное количество режимов запуска:
(N)мах= nn+ n6+n5=416,67+2,083+10=428,75
Минимальное:
(N)мин= nn+ n5=416,67+10=426,66
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*178,78=89.39 МПа,
где максимальное напряжение в лопатке (из расчета на прочность таблица 1).
Эффективный коэффициент концентрации напряжений:
,
где - коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений для высоколегированной стали(типа коррозионно-стойких мартенситного класса), принимаем = 0,4
- теоретический коэффициент концентрации напряжений, равный отношению напряжения при наличии концентратора к напряжению в той же точке в отсутствие концентратора. Принимаем равной =1,2
Рассчитываем коэффициент, учитывающий абсолютные размеры детали:
=0,5 для деформируемых материалов (сталей)
=0,03 выбираем из диапазона 0,01тАж.0,03
Рассчитываем коэффициент ,учитывающий влияние состояния поверхности и упрочнения:
Коэффициент зависит от 3-х факторов: шероховатость, кор