+

RU2685438C1 - Method for determining cyclic durability of rotating part - Google Patents

Method for determining cyclic durability of rotating part Download PDF

Info

Publication number
RU2685438C1
RU2685438C1 RU2018130514A RU2018130514A RU2685438C1 RU 2685438 C1 RU2685438 C1 RU 2685438C1 RU 2018130514 A RU2018130514 A RU 2018130514A RU 2018130514 A RU2018130514 A RU 2018130514A RU 2685438 C1 RU2685438 C1 RU 2685438C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
model sample
rotating part
cyclic durability
test
features
Prior art date
Application number
RU2018130514A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Николаевич Серветник
Дмитрий Владимирович Шадрин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority to RU2018130514A priority Critical patent/RU2685438C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2685438C1 publication Critical patent/RU2685438C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам определения ресурса вращающихся деталей. Сущность: проводят расчеты напряженно-деформированного состояния и циклической долговечности при типовом цикле работы вращающейся детали с учетом ее конструктивных особенностей, создающих зоны концентрации напряжений. Определяют местоположение зоны концентрации напряжений и минимальную циклическую долговечность в этой зоне. Изготавливают модельный образец с соблюдением геометрического подобия по отношению к вращающейся детали и определенным диаметром. Ориентировочное значение частоты вращения модельного образца определяют в соответствии с параметрами испытательной установки. Толщину модельного образца выбирают идентичной толщине вращающейся детали, при этом модельный образец выполняют с учетом конструктивных особенностей вращающейся детали. Затем модельный образец устанавливают в испытательную установку и уточняют его максимальную частоту вращения по определенному соотношению. Используя полученные результаты расчета, задают максимальную частоту вращения модельного образца, проводят испытание модельного образца, создавая при этом условия как при типовом цикле работы вращающейся детали, и фиксируют количество испытательных циклов до момента появления трещины в модельном образце. Технический результат: возможность определять циклическую долговечность вращающихся деталей с учетом их различных конструктивных особенностей, создающих зоны концентрации напряжений. 7 ил.The invention relates to engine, in particular to methods for determining the resource of rotating parts. Essence: carry out calculations of the stress-strain state and cyclic durability in a typical cycle of operation of a rotating part, taking into account its design features, creating zones of stress concentration. Determine the location of the zone of stress concentration and the minimum cyclic durability in this area. Make a model sample in compliance with the geometric similarity with respect to the rotating parts and a certain diameter. The approximate value of the frequency of rotation of the model sample is determined in accordance with the parameters of the test setup. The thickness of the model sample is chosen identical to the thickness of the rotating part, while the model sample is performed taking into account the design features of the rotating part. Then the model sample is installed in the test installation and its maximum speed is specified according to a certain ratio. Using the obtained calculation results, the maximum rotational speed of the model sample is set, the model sample is tested, creating conditions like during a typical cycle of the rotating part, and the number of test cycles is recorded until the crack appears in the model sample. Technical result: the ability to determine the cyclic durability of rotating parts with regard to their various design features, creating zones of stress concentration. 7 il.

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам определения ресурса вращающихся деталей.The invention relates to engine, in particular to methods for determining the resource of rotating parts.

Существует класс деталей, например, диски турбомашин, разрушение которых в процессе работы может приводить к опасным последствиям, связанным с повреждением изделия, например двигателя, и созданием угрозы для жизни людей. Основным повреждающим фактором для этих деталей является малоцикловая усталость под действием повторно-статической нагрузки, которая проявляется в зонах концентрации высоких напряжений (отверстия, галтели, пазы и др.) в виде трещин. С целью предотвращения опасных последствий перед введением в эксплуатацию изделия проводятся циклические испытания натурных деталей в составе турбомашины либо на разгонных установках, по результатам которых определяется их циклическая долговечность. Основные проблемы при проведении циклических испытаний заключаются в их большой продолжительности и сложности, а также в обеспечении необходимым оборудованием, которое требует больших энергозатрат. Поэтому актуальной задачей является упрощение объекта испытаний, сокращение времени проведения испытаний при сохранении необходимых параметров и ресурсов.There is a class of parts, for example, disks of turbomachines, the destruction of which in the course of work can lead to dangerous consequences associated with damage to the product, such as an engine, and creating a threat to people's lives. The main damaging factor for these parts is low-cycle fatigue under the influence of re-static load, which manifests itself in areas of high stress concentration (holes, fillets, grooves, etc.) in the form of cracks. In order to prevent dangerous consequences, prior to putting the product into operation, cyclic tests of full-scale parts are carried out as part of a turbomachine or at boosters, the results of which determine their cyclic durability. The main problems in conducting cyclic tests are their long duration and complexity, as well as providing the necessary equipment that requires high energy costs. Therefore, an urgent task is to simplify the object of testing, reduce the time of testing while maintaining the necessary parameters and resources.

Известен способ циклических испытаний замковых соединений элемента ротора турбомашины (US 7204153, 2007), где для испытаний используют вырезанные фрагменты выступа диска и натурные рабочие лопатки. Испытания проводят на испытательной машине, за счет чего достигается сокращение времени испытаний. Недостатком способа является отсутствие возможности циклических испытаний в других зонах концентрации напряжений диска.A known method of cyclic testing of castle joints of the rotor element of a turbomachine (US 7204153, 2007), where for the tests use cut out protrusions of the protrusion of the disk and field working blades. Tests carried out on a testing machine, thereby achieving a reduction in test time. The disadvantage of this method is the lack of cyclic testing in other areas of stress concentration of the disk.

Известно техническое решение (RU 155239, 2015), где описан способ исследования контактных напряжений в замковых соединениях, в котором воспроизводят напряженно-деформированное состояние замковых соединений керамических лопаток в соответствии с реальными условиями работы двигателя на модельном образце. Техническое решение позволяет снизить материалоемкость и временя испытаний за счет использования малогабаритной детали в виде модельного образца. Недостатком является возможность исследования только контактных зон замкового соединения керамических лопаток.A technical solution is known (RU 155239, 2015), which describes a method for studying contact stresses in locking joints, in which they reproduce the stress-strain state of locking joints of ceramic blades in accordance with the actual operating conditions of the engine on a model sample. The technical solution allows to reduce the consumption of materials and the time of testing through the use of small parts in the form of a model sample. The disadvantage is the ability to study only the contact areas of the interlocking connection of ceramic blades.

Известен способ экспериментального исследования двухосного напряженно-деформированного состояния (US 8601881, 2013), где формируют модельный вращающийся диск с наружным диаметром от 50 до 100 мм и толщиной от 6 до 10 мм. Испытание модельного вращающегося диска выполняется на разгонном стенде с помощью его крепления через переходник к шпинделю привода. За счет использования высокооборотного привода с максимальной частотой вращения в модельном вращающемся диске возможно воспроизвести уровень напряжений, реализуемый в дисках натурной величины. Однако при реализации данного технического решения невозможно достоверно определить циклическую долговечность диска из-за отсутствия зон концентрации напряжений в модельном диске.A known method of experimental research of biaxial stress-strain state (US 8601881, 2013), where they form a model rotating disk with an outer diameter of from 50 to 100 mm and a thickness of from 6 to 10 mm. The test of a model rotating disk is performed on the acceleration stand using its mounting through the adapter to the drive spindle. Due to the use of a high-speed drive with a maximum speed in a model rotating disk, it is possible to reproduce the stress level realized in full-size disks. However, when implementing this technical solution, it is impossible to reliably determine the cyclic durability of the disk due to the absence of stress concentration zones in the model disk.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения долговечности дисков турбомашин (RU 2511214, 2014). В данном способе создают контактные напряжения в крепежном отверстии элемента обода диска, нагружают элемент обода диска повторяющимися циклическими растягивающимися усилиями, воспроизводят место возникновения и траекторию роста трещины в критических зонах дисков турбомашин, фиксируют количество циклов нагружения до разрушения элемента обода диска. Данное техническое решение позволяет сократить время испытательного цикла. Недостатком способа является отсутствие возможности испытаний критических зон расположенных в элементах ступицы и полотна диска.The closest to the proposed technical solution is the method of determining the durability of the disks of turbomachines (RU 2511214, 2014). In this method, contact stresses are created in the mounting hole of the disk rim element, the disk rim element is loaded with repetitive cyclic tensile forces, reproduces the origin and trajectory of crack growth in the critical areas of the turbomachine disks, fixes the number of loading cycles before the disk rim breaks. This solution allows to reduce the time of the test cycle. The disadvantage of this method is the lack of testing critical areas located in the elements of the hub and blade disc.

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в устранении указанного выше недостатка и в расширении арсенала технических средств, а именно в создании способа определения циклической долговечности вращающейся детали.The technical problem solved by the claimed invention is to eliminate the above disadvantage and to expand the arsenal of technical means, namely to create a method for determining the cyclic durability of a rotating part.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в реализации его назначения, т.е. в создании способа определения циклической долговечности вращающейся детали с учетом ее конструктивных особенностей, создающих зоны концентрации напряжений.The technical result provided by the invention is the realization of its purpose, i.e. in creating a method for determining the cyclic durability of a rotating part, taking into account its design features, creating zones of stress concentration.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что при осуществлении способа определения циклической долговечности вращающейся детали проводят расчеты напряженно-деформированного состояния и циклической долговечности при типовом цикле работы вращающейся детали с учетом ее конструктивных особенностей, создающих зоны концентрации напряжений, определяют местоположение зоны концентрации напряжений и минимальную циклическую долговечность в этой зоне, изготавливают модельный образец с соблюдением геометрического подобия по отношению к вращающейся детали, диаметр модельного образца определяют из соотношения:The claimed technical result is achieved due to the fact that the method of determining the cyclic durability of a rotating part carries out calculations of the stress-strain state and cyclic durability during a typical working cycle of a rotating part, taking into account its design features that create stress concentration zones, determine the location of the stress concentration zone and the minimum cyclic durability in this area, make a model sample in compliance with the geometric similarity with respect to the rotary part, the model sample diameter is determined from the relationship:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

DДа - диаметр модельного образца, мм;D Yes - diameter of the model sample, mm;

DД1 - диаметр вращающейся детали, мм;D Д1 - diameter of the rotating part, mm;

ωД1 - максимальная частота вращения вращающейся детали, об/мин;ω D1 - the maximum rotational speed of the rotating part, rpm;

ωД2 - ориентировочное значение частоты вращения модельного образца, об/мин,ω D2 - the estimated value of the rotational speed of the model sample, rpm,

причем ωДа определяют в соответствии с параметрами испытательной установки, а толщину модельного образца выбирают идентичной толщине вращающейся детали, модельный образец выполняют с учетом конструктивных особенностей вращающейся детали, затем модельный образец устанавливают в испытательную установку, уточняют максимальную частоту вращения ωД2_МАКС модельного образца из соотношения:moreover, ω Da is determined in accordance with the parameters of the test facility, and the thickness of the model sample is chosen identical to the thickness of the rotating part, the model sample is performed taking into account the design features of the rotating part, then the model sample is installed in the test installation, the maximum rotation frequency ω D2_MAX model sample is determined from the relationship:

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

NД2_МИН - минимальная расчетная циклическая долговечность модельного образца при испытательном цикле работы, цикл;N D2_MIN - the minimum calculated cyclic durability of a model sample during a test work cycle, cycle;

NД1_МИН - минимальная расчетная циклическая долговечность вращающейся детали при типовом цикле работы, цикл,N D1_MIN - the minimum calculated cyclic durability of a rotating part with a typical work cycle, cycle,

используя полученные результаты расчета, задают максимальную частоту вращения модельного образца, проводят испытание модельного образца, создавая при этом условия как при типовом цикле работы вращающейся детали, и фиксируют количество испытательных циклов до момента появления трещины в модельном образце.using the obtained calculation results, set the maximum rotational speed of the model sample, test the model sample, creating conditions as in the typical cycle of the rotating part, and record the number of test cycles until the crack appears in the model sample.

Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, так как только совокупность существенных признаков, характеризующих изобретение, позволяет создать способ определения циклической долговечности вращающейся детали с учетом ее конструктивных особенностей, создающих зоны концентрации напряжений.These essential features provide a solution to the technical problem with the achievement of the stated technical result, since only the set of essential features that characterize the invention, allows you to create a method for determining the cyclic durability of the rotating part, taking into account its design features that create stress concentration zones.

Настоящее изобретение поясняется подробным описанием способа определения циклической долговечности вращающейся детали со ссылкой на иллюстрации, представленные на фиг. 1-7, гдеThe present invention is explained in detail describing a method for determining the cyclic durability of a rotating part with reference to the illustrations shown in FIG. 1-7, where

на фиг. 1 изображена вращающаяся деталь с конструктивными особенностями в виде отверстий;in fig. 1 shows a rotating part with design features in the form of holes;

на фиг. 2 - вращающаяся деталь с конструктивной особенностью в виде галтели;in fig. 2 - a rotating part with a structural feature in the form of fillets;

на фиг. 3 - вращающаяся деталь с конструктивными особенностями в виде пазов;in fig. 3 - rotating part with design features in the form of grooves;

на фиг. 4 - модельный образец с конструктивными особенностями в виде отверстий;in fig. 4 - model sample with design features in the form of holes;

на фиг. 5 - модельный образец с конструктивной особенностью в виде галтели;in fig. 5 - model sample with a construction feature in the form of fillets;

на фиг. 6 - модельный образец с конструктивными особенностями в виде пазов;in fig. 6 - model sample with design features in the form of grooves;

на фиг. 7 представлен график определения максимальной частоты вращения модельного образца с конструктивной особенностью в виде галтели.in fig. 7 is a graph for determining the maximum frequency of rotation of a model sample with a structural feature in the form of a fillet.

На фиг. 1-6 приняты следующие обозначения:FIG. 1-6, the following notation is used:

1 - отверстие во вращающейся детали;1 - hole in the rotating part;

2 - галтель во вращающейся детали;2 - fillet in a rotating part;

3 - паз во вращающейся детали;3 - groove in the rotating part;

4 - отверстие в модельном образце;4 - hole in the model sample;

5 - галтель в модельном образце;5 - a fillet in a model sample;

6 - паз в модельном образце;6 - groove in the model sample;

7 - перемычка между пазами 3 во вращающейся детали;7 - jumper between the slots 3 in the rotating part;

8 - перемычка между пазами 6 в модельном образце;8 - jumper between the grooves 6 in the model sample;

9 - зона крепления в испытательной установке;9 - mounting area in the test setup;

10 - стенка модельного образца;10 - model wall;

11 - фланец модельного образца.11 - model flange.

Способ определения циклической долговечности вращающейся детали реализуется следующим образом. Проводят расчеты напряженно-деформированного состояния (НДС) и циклической долговечности при типовом цикле работы вращающейся детали с учетом ее конструктивных особенностей, создающих зоны концентрации напряжений. Конструктивные особенности вращающейся детали могут быть выполнены в виде отверстий 1, галтели 2 и пазов 3 (см. фиг. 1-3). Расчеты НДС и циклической долговечности проводят по известному из уровня техники способу (Газотурбинные двигатели, А.А. Иноземцев, В.Л. Сандрацкий. ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, 2006 г. стр. 1013-1014). Причем циклическую долговечность до появления трещины определяют по эмпирической зависимости:The method for determining the cyclic durability of a rotating part is implemented as follows. Calculate the stress-strain state (VAT) and cyclic durability in a typical cycle of the rotating parts, taking into account its design features, creating zones of stress concentration. The design features of the rotating part can be made in the form of holes 1, fillets 2 and grooves 3 (see Fig. 1-3). Calculations of VAT and cyclic durability are carried out according to the method known from the prior art (Gas turbine engines, A. A. Inozemtsev, V. L. Sandratsky. Aviadvigatel OJSC, Perm, 2006, pp. 1013-1014). Moreover, the cyclic durability before the appearance of cracks is determined by empirical dependence:

Figure 00000003
Figure 00000003

гдеWhere

f - эмпирическая зависимость;f - empirical dependence;

NД1 - расчетная циклическая долговечность вращающейся детали, цикл;N Д1 - the calculated cyclic durability of the rotating part, the cycle;

Т- температура детали, °С;T- part temperature, ° С;

Δε - размах деформаций в детали, %;Δε is the range of deformations in the part,%;

σm - среднее напряжение детали, МПа.σ m - the average stress of the part, MPa.

Далее определяют местоположение зоны концентрации напряжений и минимальную циклическую долговечность NД1_МИН в этой зоне. Как правило, зоны с минимальной циклической долговечностью располагаются в отверстиях 1, пазах 2 и галтелях 3 вращающейся детали, создающих концентрацию напряжений. После чего изготавливают модельный образец вращающейся детали с соблюдением по отношению к ней геометрического подобия. Модельный образец изготавливают из того же материала, что и вращающуюся деталь. Диаметр модельного образца определяют из соотношения:Next, determine the location of the zone of stress concentration and the minimum cyclic durability N D1_MIN in this area. As a rule, zones with a minimum cyclic durability are located in the holes 1, the slots 2 and the fillets 3 of the rotating part, creating a stress concentration. After that, a model sample of a rotating part is made with respect to its geometric similarity. The model sample is made from the same material as the rotating part. The diameter of the model sample is determined from the relationship:

Figure 00000004
Figure 00000004

гдеWhere

DД2 - диаметр модельного образца, мм;D D2 - diameter of the model sample, mm;

DД1 - диаметр вращающейся детали, мм;D Д1 - diameter of the rotating part, mm;

ωД1 - максимальная частота вращения вращающейся детали, об/мин;ω D1 - the maximum rotational speed of the rotating part, rpm;

ωД2 - ориентировочное значение частоты вращения модельного образца, об/мин.ω D2 - approximate value of the frequency of rotation of the model sample, rpm.

Ориентировочное значение частоты вращения ωД2 модельного образца определяют в соответствии с параметрами испытательной установки, а толщину s модельного образца выбирают идентичной толщине вращающейся детали. Причем модельный образец выполняют с учетом конструктивных особенностей (отверстий, галтелей, пазов) вращающейся детали, создающих зоны концентрации напряжений.The approximate value of the rotation frequency ω D2 of the model sample is determined in accordance with the parameters of the test setup, and the thickness s of the model sample is chosen identical to the thickness of the rotating part. Moreover, the model sample is performed taking into account the design features (holes, fillets, grooves) of the rotating part, creating zones of stress concentration.

Изготовленный с учетом конструктивных особенностей вращающейся детали модельный образец устанавливают в испытательную установку. Модельный образец имеет зону 9 крепления в испытательной установке. Для закрепления образца может быть применена посадка с натягом, резьбовое соединение или иной способ закрепления. Типовые модельные образцы показаны на фиг. 4-6.The model sample, made with consideration of the design features of the rotating part, is installed in the test installation. The model sample has a mounting zone 9 in the test facility. To secure the sample can be applied landing with a tightness, a threaded connection or another method of fastening. Typical model samples are shown in FIG. 4-6.

Проводят серию расчетов минимальной циклической долговечности NД2_МИН в критической зоне модельного образца при различных значениях частоты вращения в испытательном цикле нагружения.Conduct a series of calculations of the minimum cyclic durability N D2_MIN in the critical zone of the model sample at different values of rotation frequency in the test loading cycle.

Далее уточняют максимальную частоту вращения ωД2_МАКС модельного образца из соотношения:Next, specify the maximum frequency of rotation ω D2_MAX model sample from the relationship:

Figure 00000005
Figure 00000005

Используя полученные результаты расчета, на испытательной установке задают максимальную частоту вращения для модельного образца. При проведении испытания, создают условия вращения модельного образца такие же, как при типовом цикле работы вращающейся детали. Затем фиксируют количество испытательных циклов до момента появления трещины в модельном образце.Using the obtained calculation results, the maximum rotational speed for the model sample is set on the test set. During the test, create the conditions of rotation of the model sample are the same as in the typical cycle of the rotating parts. Then fix the number of test cycles until the appearance of cracks in the model sample.

Выполнение конструктивных особенностей (отверстий, галтелей, пазов) вращающейся детали на модельном образце осуществляется в зависимости от их типа следующим образом.The implementation of design features (holes, fillets, grooves) of a rotating part on a model sample is carried out, depending on their type, as follows.

Конструктивная особенность вращающейся детали в виде отверстий 1 выполняется на модельном образце в виде отверстий 4 с сохранением диаметра d отверстий 1 (фиг. 1, 4). Местоположение отверстий 4 выбирается из соотношения:The design feature of the rotating part in the form of holes 1 is performed on a model sample in the form of holes 4 with the diameter d of holes 1 being preserved (Fig. 1, 4). The location of the holes 4 is selected from the relationship:

Figure 00000006
Figure 00000006

гдеWhere

DK - диаметр фланца 11 модельного образца, мм;D K - diameter of the flange 11 of the model sample, mm;

RK - радиус перехода от фланца 11 к стенке 10 модельного образца, мм;R K - radius of transition from flange 11 to wall 10 of model sample, mm;

Do2 - диаметр расположения отверстия 4, мм;D o2 - diameter of the hole 4, mm;

DД2 - диаметр модельного образца, мм.D D2 - diameter of the model sample, mm.

На модельной образце величина радиуса RK перехода выбирается таким образом, чтобы напряжения, действующие в концентраторе напряжений в виде отверстия были выше, чем напряжения в зоне этого радиуса перехода.On the model sample, the value of the radius R K of the transition is chosen so that the voltages acting as a hole in the stress concentrator are higher than the voltages in the zone of this transition radius.

Количество отверстий 4 в модельном образце выбирается из соотношения:The number of holes 4 in the model sample is selected from the relationship:

2≤n2≤n1,2≤n 2 ≤n 1 ,

гдеWhere

n1 - количество отверстий 1 во вращающейся детали;n 1 - the number of holes 1 in the rotating part;

n2 - количество отверстий 4 в модельном образце.n 2 - the number of holes 4 in the model sample.

Конструктивная особенность вращающейся детали в виде галтели 2 выполняется на модельном образце в виде галтели 5 с сохранением радиуса галтели 2 и размещается в месте перехода от фланца 11 к стенке 10 модельного образца (фиг. 2, 5).The design feature of the rotating part in the form of a fillet 2 is performed on a model sample in the form of a fillet 5 while maintaining the radius of the fillet 2 and is placed at the transition point from the flange 11 to the wall 10 of the model sample (Figs. 2, 5).

Конструктивная особенность вращающейся детали в виде пазов 3 выполняется на модельном образце в виде пазов 6 с сохранением их конфигурации (фиг. 3, 6).The design feature of the rotating part in the form of grooves 3 is performed on a model sample in the form of grooves 6 with preservation of their configuration (Fig. 3, 6).

Количество пазов 6 в модельном образце, совпадающее с количеством перемычек 8 между пазами, выбирается из соотношения:The number of grooves 6 in the model sample, which coincides with the number of jumpers 8 between the slots, is selected from the relationship:

2≤n4≤n3,2≤n 4 ≤n 3 ,

гдеWhere

n3 - количество перемычек 7 между пазами 3 во вращающейся детали;n 3 - the number of jumpers 7 between the grooves 3 in the rotating part;

n4 - количество перемычек 8 между пазами 6 в модельном образце.n 4 - the number of jumpers 8 between the slots 6 in the model sample.

При этом должно выполняться условие:In this case, the following condition must be met:

sп3≤sп4 s ≤s n3 n4

гдеWhere

sп3 - толщина перемычки 7 между пазами вращающейся детали, мм;s P3 - the thickness of the jumper 7 between the grooves of the rotating parts, mm;

sп4 - толщина перемычки 8 между пазами модельного образца, мм.s p4 - the thickness of the jumper 8 between the grooves of the model sample, mm.

В случае если паз предназначен для крепления лопаток, то модельный образец испытывают совместно с лопатками или их имитаторами.If the groove is designed for fastening blades, then the model sample is tested together with the blades or their simulators.

В качестве примера реализации способа был изготовлен модельный образец с конструктивной особенностью в виде галтели с радиусом 1 мм (фиг. 5). Диаметр модельного образца в соответствии с формулой составил:As an example of the implementation of the method, a model sample was made with a design feature in the form of fillets with a radius of 1 mm (Fig. 5). The diameter of the model sample in accordance with the formula was:

Figure 00000007
Figure 00000007

гдеWhere

диаметр DД1 вращающейся детали равен 600 мм;diameter D Д1 of the rotating part is 600 mm;

максимальная частота вращения ωД1 вращающейся детали составляет 15000 об/мин;the maximum rotational speed ω D1 of the rotating part is 15,000 rpm;

ориентировочное значение частоты вращения ωД2 модельного образца составляет 90000 об/мин и определяется в соответствии с имеющимися техническими возможностями испытательной установки.the approximate value of the rotational speed ω D2 of the model sample is 90000 rpm and is determined in accordance with the existing technical capabilities of the test facility.

Максимальная частота вращения ωД2_МАКС определялась по пересечению зависимости минимальной расчетной циклической долговечности NД2_МИН мин модельного образца с минимальной расчетной циклической долговечностью NД1_МИН вращающейся детали (фиг. 7).The maximum rotation frequency ω D2_MAX was determined by the intersection of the dependence of the minimum calculated cyclic durability N D2 - MIN min of a model sample with the minimum calculated cyclic durability N D1_MIN of the rotating part (Fig. 7).

Предложенный способ обеспечивает возможность определения циклической долговечности вращающихся деталей с учетом их различных конструктивных особенностей, создающих зоны концентрации напряжений, в том числе расположенных в элементах ступицы и полотна вращающихся деталей, выполненных в виде дисков, позволяет снизить энергозатраты, продолжительность испытаний за счет уменьшения момента инерции объекта испытаний, а также материалоемкость.The proposed method provides the ability to determine the cyclic durability of rotating parts, taking into account their various design features, creating stress concentration zones, including those located in the hub and blade elements of rotating parts made in the form of discs, reduces energy consumption, the duration of the test by reducing the moment of inertia of the object tests, as well as material consumption.

Claims (13)

Способ определения циклической долговечности вращающейся детали, характеризующийся тем, что проводят расчеты напряженно-деформированного состояния и циклической долговечности при типовом цикле работы вращающейся детали с учетом ее конструктивных особенностей, создающих зоны концентрации напряжений, определяют местоположение зоны концентрации напряжений и минимальную циклическую долговечность в этой зоне, изготавливают модельный образец с соблюдением геометрического подобия по отношению к вращающейся детали, диаметр модельного образца определяют из соотношения:The method for determining the cyclic durability of a rotating part, characterized by the fact that calculations of the stress-strain state and cyclic durability are carried out with a typical cycle of operation of the rotating part, taking into account its design features that create stress concentration zones, determine the location of the stress concentration zone and the minimum cyclic durability in this zone, make a model sample in compliance with the geometric similarity with respect to the rotating part, the diameter of the model sample is determined from the ratio:
Figure 00000008
Figure 00000008
гдеWhere DД2 - диаметр модельного образца, мм;D D2 - diameter of the model sample, mm; DД1 - диаметр вращающейся детали, мм;D Д1 - diameter of the rotating part, mm; ωД1 - максимальная частота вращения вращающейся детали, об/мин;ω D1 - the maximum rotational speed of the rotating part, rpm; ωД2 - ориентировочное значение частоты вращения модельного образца, об/мин,ω D2 - the estimated value of the rotational speed of the model sample, rpm, причем ωД2 определяют в соответствии с параметрами испытательной установки, а толщину модельного образца выбирают идентичной толщине вращающейся детали, модельный образец выполняют с учетом конструктивных особенностей вращающейся детали, затем модельный образец устанавливают в испытательную установку, уточняют максимальную частоту вращения ωД2_макс модельного образца из соотношения:moreover, ω D2 is determined in accordance with the parameters of the test facility, and the thickness of the model sample is chosen identical to the thickness of the rotating part, the model sample is performed taking into account the design features of the rotating part, then the model sample is installed in the test installation, the maximum rotation frequency ω D2_max model sample is determined from the relationship:
Figure 00000009
Figure 00000009
гдеWhere NД2_МИН _ минимальная расчетная циклическая долговечность модельного образца при испытательном цикле работы, цикл;N D2_MIN _ the minimum calculated cyclic durability of the model sample during a test work cycle, cycle; NД1_МИН - минимальная расчетная циклическая долговечность вращающейся детали при типовом цикле работы, цикл,N D1_MIN - the minimum calculated cyclic durability of a rotating part with a typical work cycle, cycle, используя полученные результаты расчета, задают максимальную частоту вращения модельного образца, проводят испытание модельного образца, создавая при этом условия как при типовом цикле работы вращающейся детали, и фиксируют количество испытательных циклов до момента появления трещины в модельном образце.using the obtained calculation results, set the maximum rotational speed of the model sample, test the model sample, creating conditions as in the typical cycle of the rotating part, and record the number of test cycles until the crack appears in the model sample.
RU2018130514A 2018-08-23 2018-08-23 Method for determining cyclic durability of rotating part RU2685438C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130514A RU2685438C1 (en) 2018-08-23 2018-08-23 Method for determining cyclic durability of rotating part

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130514A RU2685438C1 (en) 2018-08-23 2018-08-23 Method for determining cyclic durability of rotating part

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2685438C1 true RU2685438C1 (en) 2019-04-18

Family

ID=66168236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018130514A RU2685438C1 (en) 2018-08-23 2018-08-23 Method for determining cyclic durability of rotating part

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2685438C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2760895C1 (en) * 2021-03-10 2021-12-01 Акционерное общество "ОДК-Климов" Method for restoring the cyclic durability of disks of aircraft gas turbine engines

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1530968A1 (en) * 1987-03-23 1989-12-23 Институт Физико-Технических Проблем Севера Якутского Филиала Со Ан Ссср Method of determining service life of sliding-contact bearings
SU1803785A1 (en) * 1989-06-09 1993-03-23 Letno I I Im M M Gromova Method and device for estimating fatigue life of structure components
US5654500A (en) * 1996-04-17 1997-08-05 General Electric Co. Method for determining cyclic service life for rotational parts of a rotary machine
RU135801U1 (en) * 2013-06-20 2013-12-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации DEVICE FOR CONTROL OF EQUIVALENT CYCLIC DAMAGE TO AIRCRAFT ENGINES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1530968A1 (en) * 1987-03-23 1989-12-23 Институт Физико-Технических Проблем Севера Якутского Филиала Со Ан Ссср Method of determining service life of sliding-contact bearings
SU1803785A1 (en) * 1989-06-09 1993-03-23 Letno I I Im M M Gromova Method and device for estimating fatigue life of structure components
US5654500A (en) * 1996-04-17 1997-08-05 General Electric Co. Method for determining cyclic service life for rotational parts of a rotary machine
RU135801U1 (en) * 2013-06-20 2013-12-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации DEVICE FOR CONTROL OF EQUIVALENT CYCLIC DAMAGE TO AIRCRAFT ENGINES

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2760895C1 (en) * 2021-03-10 2021-12-01 Акционерное общество "ОДК-Климов" Method for restoring the cyclic durability of disks of aircraft gas turbine engines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nicholas Critical issues in high cycle fatigue
RU2393451C1 (en) Method of operating aircraft engine based on technical state thereof
RU2511214C2 (en) Method for determining service life of turbomachine discs
EP2908115A1 (en) Method and system for predicting the serviceable life of a component
CH711632A2 (en) System and method for detecting defects in stationary components of rotary machines.
Witoś et al. Turbine engine health/Maintenance status monitoring with use of phase-discrete method of blade vibration monitoring
RU2685438C1 (en) Method for determining cyclic durability of rotating part
Witoś High sensitive methods for health monitoring of compressor blades and fatigue detection
Mandache et al. Aircraft engine blade tip monitoring using pulsed eddy current technology
JP5701555B2 (en) Crack inspection method for rotor blades of turbo engines
RU2439527C2 (en) Method of operating aircraft gas turbine engine according to its technical state
Chana et al. The use of eddy current sensor based blade tip timing for FOD detection
Kochergin et al. Vibroacoustic control of technical conditions of GTE
RU2573331C2 (en) Method of characteristics determination of non-synchronous oscillations of impeller of turbine machine
RU2623856C1 (en) Way of aero gas-turbine engine disk diagnostic efficiency upgrading
RU2618145C2 (en) Method for inspection intervals determination for aero-derivative gas turbine engine parts in case of operation according to its technical condition
RU155239U1 (en) MODEL FOR RESEARCH OF LOCKED COMPOUNDS OF CERAMIC BLADES OF A GAS TURBINE ENGINE
Shaniavski et al. Development of fatigue cracking in aircraft engine compressor disks of titanium alloy Ti–6Al–3Mo–2Cr
RU2517786C2 (en) Method to detect cracks on rotary parts
Citarella et al. Fatigue crack growth by FEM-DBEM approach in a steam turbine blade
Witos On the modal analysis of a cracking compressor blade
RU2706514C1 (en) Gas turbine engine resource tests method
Shmelev et al. Inspection of rotor disks of HPT and LPT of TK-10-4 gas-compressor units by the ultrasonic flaw detection method
SU1227974A1 (en) Method of testing material of turbomachine disks for strength
Douglas et al. Monitoring of gas turbine operating parameters using acoustic emission

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20210804

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载