![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Анализ дефектов ответственных деталей ГТД в связи с состоянием поверхностного слоя
На сегодняшний день надежность конструкций современных ГТД и энергетических установок, работающих в условиях значительных статических и переменных нагрузок, в большинстве случаев связана с неблагоприятным распределением вероятности разрушения конкретного узла или детали и вероятностью проявления максимальных амплитуд напряжений, температур и других нагрузочных факторов, вызванных выходом режимов работы за пределы допустимых. Статистический разброс структурного состояния, физико-механических, теплофизических и других свойств материала деталей вследствие неучтенных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов существенно снижает надежность ГТД в целом. Для того чтобы выяснить, какие факторы оказывают наибольшее влияние на надёжность, представляется целесообразным проведение анализа дефектов основных деталей ГТД. Известно, что большинство отказов ГТД на этапах доводки и эксплуатации, связанных с проблемами прочности, вызваны в основном усталостными дефектами [4]. По частоте появления дефектов основные детали двигателя можно расположить в следующем порядке: рабочие лопатки компрессоров; рабочие лопатки турбин; диски компрессоров; подшипники; корпус камеры сгорания; диски и валы турбин. Причинами разрушения данных деталей могут являться: 1) снижение характеристик сопротивления усталостному разрушению в результате образования и развития микротрещин в поверхностном слое; 2) снижение прочностных свойств материала в результате перегрева (из-за неравномерного температурного поля перед турбиной, прогара лопаток спрямляющего аппарата; неисправности топливных форсунок и т.д.); 3) износ контактных поверхностей бандажных полок и, как следствие, повышение амплитуды колебаний; 4) нарушение условий эксплуатации; 5) неоптимальные режимы обработки; 6) несовершенство заготовительных процессов.
На рис. 5.1 приведены основные неисправности деталей горячей части двигателей Д-30КУ/КП/КУ-154. В результате многолетней доводки двигателей данного типа большинство дефектов удалось устранить или сократить частоту их проявления в пределах гарантийного ресурса. Но при перходе к системе технического обслуживания двигателей по техническому состоянию количество дефектов по вине горячей части двигателя значительно возрастает.
Рис. 5.2.Дефекты, приводящие к разрушениям деталей ГТД
Таблица 5.8 – Типичные виды разрушений ответственных деталей ГТД
На основе вышесказанного можно сделать вывод о том, что основополагающим фактором, влияющим на вероятность появления дефектов и выхода детали из строя, является состояние поверхностного слоя этой детали. Именно материал поверхностного слоя составляет границу раздела фаз: деталь – окружающая среда; все воздействия на деталь в процессе изготовления и эксплуатации осуществляются через её поверхность; практически все проявления дефектов и нежелательных процессов, таких как трещинообразование, эрозионное и коррозионное разрушение, изменение химического и фазового состава, разупрочнение и т.д., начинаются с поверхности. Основной же причиной выхода из строя дисков ГТД является усталостное разрушение. Работоспособность ГТД при действии на него знакопеременных нагрузок высокой частоты, возникающих в отдельных случаях работы двигателя на резонансных и критических частотах вращения, обеспечивается пределом выносливости его деталей. В связи с вышеизложенным, на сегодняшний день актуальным является исследование повышения производительности обработки и обеспечение требуемых эксплуатационных показателей деталей ГТД (и прежде всего предела выносливости), изготавливаемых из жаропрочных и жаростойких материалов с использованием инструмента с нанопокрытиями.
|