close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Увеличение ресурса двигателей испытывающих ударные и фрикционные нагрузки за счет применения эластомеров..pdf

код для вставкиСкачать
2008
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА
№ 127
серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов
УДК 5393
УВЕЛИЧЕНИЕ РЕСУРСА ДЕТАЛЕЙ, ИСПЫТЫВАЮЩИХ УДАРНЫЕ И
ФРИКЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ, ЗА СЧЁТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛАСТОМЕРОВ
А.М. ПОРТЕР, Р.Е. ИСАЕВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Пивоваровым В.А.
Представлены результаты исследования демпферов, изготовленных из неметаллических материалов, предназначенных для снижения ударных нагрузок в соединении «лопатка – рабочее колесо» авиадвигателей ГА.
В современном авиадвигателестроении всё чаще обращаются к использованию неметаллических материалов, что даёт возможность в ряде случаев получать качественно новый результат
с точки зрения ресурса и работоспособности конструкций. Одним из перспективных направлений
является использование эластомеров в деталях, испытывающих ударные и фрикционные нагрузки. В частности, была разработана конструкция рабочей лопатки компрессора с шарнирным
замком, где с целью увеличения ресурса лопатки в месте её соударения с ребордой диска был
использован полиуретановый демпфер. На лопатках
исходной конструкции из сплава ВД-17 с наработкой,
Скол
полки
лопатки
в эксРис.Рис.2
2. Скол
полки
лопатки
в эксплуатации
плуатации
имела место выработка на полке в зоне соударения с
ребордой диска при работе. Последствием этой
выработки являлся скол полки (рис. 1, 2), попадание
отколовшегося элемента в проточную часть, что
приводило к образованию забоины на лопатках, а так
Рис. 1. Выработка на полке лопатки
повышенной вибрации в полёте
Для проверки работоспособности предложенной конструкции необходимо было решить ряд
проблем перед внедрением их на авиадвигателях. В первую очередь необходимо оценить адгезионные характеристики и долговечность конструкции в сравнении с традиционными, металлическими на базе эквивалентных ускоренных испытаний. Эти испытания возможны в случае
воспроизведения режимов работы конструкции, приводящих к наибольшему накоплению данного вида повреждаемости. В частности, для лопаток с полиуретановыми демпферами применительно к двигателям Д-ЗОКУ/КП/КУ-154 был выполнен расчётный анализ взаимодействия
130
А.М. Портер, Р.Е. Исаев
полки лопатки с ребордой диска, который показал, что контактный износ полки лопатки о реборду диска происходит на частотах вращения ротора ниже ~ 200...250 об/мин. При больших
частотах вращения центробежные силы, препятствующие повороту лопатки в шарнирном замке, достаточны для предотвращения соударений полок лопаток о реборду диска. Таким образом, критическими являются режимы запуска, остановки и авторотации двигателя.
Проведение испытаний лопаток с полиуретановыми демпферами на полноразмерном двигателе в условиях испытательного стенда или на крыле практически невозможно из экономических соображений, а также продолжительных сроков реализации.
На основании вышеприведенных принципов была разработана программа ускоренных испытаний, в основу которой положена задача усиления интенсивности взаимодействия полки
лопатки с ребордой диска.
Испытания соединения проводились путём вращения на шпинделе токарного станка рабочего колеса с частотой вращения 60 об/мин. с утяжелениями в виде дополнительных грузов.
При этом часть лопаток имели полиуретановые демпфера, а часть представляли из себя традиционную монометаллическую конструкцию.
На рис. 3 представлены зависимости выработки на полках исходных монометаллических
лопаток от величины зазора между полкой лопатки и ребордой диска. Большему начальному
зазору соответствует большая выработка полки при одинаковой наработке. Видно, что при появлении выработки на полке зазор становится больше, это приводит к дальнейшей интенсификации выработки.
С ростом наработки выработка на полках увеличивается, что иллюстрируют кривые, соответствующие наработкам в процессе испытания в течение 20, 40 и 60 часов.
В этом случае на первом этапе взаимодействия полки лопатки с ребордой диска происходит
незначительное подмятие полиуретана на величину менее 0.1-0.2мм. При дальнейшей работе
процесс подмятия стабилизируется, и он практически не увеличивается в пределах межремонтного ресурса двигателя. Внешний вид лопатки с полиуретановым демпфером на полке после
отработки межремонтного ресурса на двигателе показан на фото рис. 5.
Рис. 3. Зависимость выработки на полке от первоначального зазора
1-наработка 20 час.
Иная картина имеет место при наличии полиуретанового демпфера ( рис.4 ).
Увеличение ресурса деталей, испытывающих ударные…
131
Рис. 4. Зависимость выработки на полках от наработки:
1-монометаллическая лопатка (□); 2-лопатка с полиуретановым демпфером (×)
Рис. 5. Состояние полиуретана после эксплуатации:
1 -полиуретановый демпфер
Выводы
1. Использование в конструкции лопатки с шарнирным замком полиуретанового демпфера на
полке в месте соударения её о реборду диска позволило существенно увеличить ресурс по
сравнению с монометаллической лопаткой.
2. Эффективность конструкции проверена специальными испытаниями, воспроизводящими
режимы наибольшей повреждаемости в эксплуатации.
3. Принципиальное преимущество применения эластомера в конструкции, испытывающей
ударное и фрикционное воздействие, по сравнению с монометаллической, заключается в
том, что скорость накопления повреждаемости по мере увеличения наработки уменьшается,
а не увеличивается, как в случае монометаллической конструкции.
А.М. Портер, Р.Е. Исаев
132
ЛИТЕРАТУРА
Кузнецов Н.Д., Цейтлин В.И. Эквивалентные испытания газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение,
1976.
RESEARCH OF EFFICIENCY OF INCREASE IN THE RESOURCE OF THE DETAILS TESTING
SHOCK AND FRICTIONAL LOADINGS, DUE TO APPLICATION ELASTOMERS
Porter A.M., Isaev R.E.
Results of a life of mental research dempfers, made of the nonmetallic materials intended for decrease of shock loadings in connection " blade - the driving wheel " aircraft engines of CA are presented.
Сведения об авторах
Портер Александр Маркович, 1952 г.р., окончил МАИ (1976), начальник отдела МПО «Сатурн»,
автор 3 научных работ, область научных интересов – авиационное двигателестроение.
Исаев Роман Евгеньевич, 1983 г.р., окончил МГТУ ГА (2005), аспирант МГТУ ГА, автор 4 научных работ, область научных интересов – организация производства в авиадвигателестроении.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
1 114 Кб
Теги
ударные, фрикционное, счет, увеличение, двигателей, pdf, применению, испытывающих, эластомеров, нагрузки, ресурсы
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа