Способ испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность и устройство для его осуществления

 

1. Способ испытания лопаточных дисков турбомашины на прочность путем приложения усилий к элементу обода диска, имеющему пазы для размещения лопаток и межпазовые выступы, отличающийся тем, что, с целью .приближения условий испытания к эксплуатационным, прикладывают усилия к соседним пазам с величиной, равной центробежной силе двух лопаток и межпазового выступа, и к торцам элемента обода под углом к оси межпазового выступа, определяемым из уравнения (г o.a cctn-ус- - 1% где dt - радиальные напряжения; SB- окружные напряжения. 2.Устройство для испытания лопаточных дисков турбомашины на прочность , содержащее имитаторы хвостовиков лопаток, размещенные в пазах элемента обода диска с межпазовыми выступами , и захваты, о т л и ч а ю щ е q с я тем, что, сцелью прибЛ1окения условий испытания к эксплуатационным , устройство снабжено связанной с одним из захватов траверсой, (Л шарнирно соединенными с ней и элес ментом обода диска тягами, связанным с другим захватом коромыслом и соеди§ ненными с ним и имитаторами хвостовиков шарнирными стержнями, причем шарнирные соединения тяг и элемента обода диска расположены на равных расстояниях от середины межпазового 4 вые тупа. 3.Устройство по п. 3, отлиto чающееся тем, что коромысло имеет серповидную форму и обращено выпуклой стороной к элементу обода диска.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ Г СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ о =О1 сс1Ч - Ат.(21) 3562646/25-06 (22) 01. 03. 83 (46) 23.09.84. Бюл. Р 35 (72) Н.В.Степанов, Л.П.Иекердичан, В.В.Омельченко и Ф.С.Судницин (53) 621.438(088.8) (56) 1. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей. Под ред. И.А.Бригер и Б.Ф.Балашова. М., "Иашиностроение", 1981, с. 123, рис. 3.18б.

2. Термопрочность материалов и конструктивных элементов. Под ред.

Г.С.Писаренко, вып. 5, Киев, 1969, с. 236, рис. 2. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЛОПАТОЧНЪ|Х

ДИСКОВ ТУРБОИАШИН НА ПРОЧНОСТЬ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ||(ЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ испытания лопаточных дисков турбомашины на прочность путем приложения усилий к элементу обода диска, имеющему пазы для размещения лопаток и межпазовые выступы, отличающийся тем, что, с целью .приближения условий испытания к эксплуатационным, прикладывают усилия к соседним пазам с величиной, равной центробежной силе двух лопаток и межпазового выступа, и к торцам элемента обода под углом к оси меж3Ц1) G 01 N 3/08; G 01 И 13/00 пазового выступа, определяемым из уравнения где Яг - радиальные напряжения;

Sg — окружные напряжения.

2. Устройство для испытания лопаточных дисков турбомашины на прочность, содержащее имитаторы хвостовиков лопаток, размещенные в пазах элемента обода диска с межпазовыми выступами, и захваты, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью приб..ижения условий испытания к эксплуатационным, устройство снабжено свя- 3 з !нной с одним из захватов траверсой, уу шарнирно соединенными с ней и элементом обода диска тягами, связанным с другим захватом коромыслом и соединенными с ним и имитаторами хвостови- g ков шарнирными стержнями, причем шарнирные соединения тяг и элемента ! обода диска расположены на равных расстояниях от середины межпазового выступа.

3. Устройство по п. 3, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что коромысло ! имеет серповидную Аорму и обращено выпуклой стороной к элементу обода диска.

1 1114

Изобретение относится к турбомаши- ностроению, в частности к способам испытания лопаточных дисков турбомашины на,прочность и устройствам для их осуществления. 5

Известен способ испытания лопаточных дисков турбомашины, заключающийся в том, что к элементу обода диска или модельному образцу прикладываются усилия, имитирующие в осно- 10 ванин паза окружные напряжения во вращающемся диске за счет изгиба образца через элементы передачи усилия от испытательной машины.

Известно устройство для испытания 15 лопаточных дисков турбомашин на прочность, содержащее испытуемый модельный образец или элемент диска, пуансон для создания чистого изгиба в исследуемой зоне образца и опорные 20 катки (,1) .

Однако такие способ и устройство не воспроизводят радиальных усилий и контактных напряжений в соединении, а также крутящего момента, воз- 25 никающего от несоосности паза и диска. К тому же окружные напряжения воспроизводятся только в наружных сечениях образцов, переходя затем в сжимающие на внутренней поверхности, З0 что приводит к перераспределению напряжений при появлении трещины и замедлению ее роста и Исключает возможность достоверного определения долгов"-;ности до разрушения, Наиболее близким к предлагаемому способу является способ испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность путем приложения усилий к элементу обода диска, имеющему пазы для размещения лопаток и межназовые выступы.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для испытания лопаточных дисков турбома- 45 шин, содержащее имитаторы хвостовиков лопаток, размещенные в пазах элемента обода диска с межпаэовыми выступа-, ми, и захваты 23.

Однако известные способ и устройство применимы только при определении влияния конструктивных или технологических мероприятий и не позволяет воспроизводить эксплуатационных 55 повреждений от действия на межпазовый выступ окружных и радиальных напряжений и крутящего момента, вызванного

916 l несоосностью осей паза и вращения диска, Целью изобретения является приближеНие условий испытания к эксплуатационным, Указнная цель достигается тем, что согласно способу испытания лопаточных дисков турбомашины на прочность путем приложения усилий к элементу обода диска, имеющему пазы для размещения лопаток и межпазовые выступы, прикладывают усилия к соседним пазам с величиной, равной центробежной силе двух лопаток и межпазового выступа, и к торцам элемента обода под углом к оси межпазового выступа, определяемым из уравнения где 3„- радиальные напряжения; окружные напряжения.

Устройство для испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность, содержащее имитаторы хвостовиков лопаток, размещенные в пазах элемента обода диска с межпазовыми выступами, и захваты, снабжено связанной с одним из захватов траверсой, шарнирно соединенными с ней и элементом обода диска тягами, связанным с другим захватом коромыслом и соединенными.с ним имитаторами хвостовиков шарнирными стержнями, причем шарнирные соединения тяг и элемента обода диска расположены на равных расстояниях от середины межпазового выступа.

При этом коромысло может иметь серповидную форму и обращено выпуклой стороной к элементу обода диска.

На фиг. 1 показано устройство дзм испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность; на фиг. 2 — узел

1 на фиг. 1 (схемы действия усилий на элемент диска турбомашин); на фиг.

3 - вид А на фиг. 2.

Устройство для испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность содержит имитаторы 1 хвостовиков лопаток, размещенные в пазах 2 элемента

3 обода диска с межпазовыми выступами 4, захваты 5 и снабжено связанной с одним из захватов 5 траверсой 6, шарнирно соединенными с чей элементом

3 обода диска тягами 7, связанным с другим захватом 5 коромыслом 8 и соединенными с ним имитаторами 1 хвостовиков шарнирными стержнями 9, причем шарнирные соединения 10 тяг 7 и элемента 3 обода диска расположены на равных расстояниях от середины межпазового выступа 4. Коромысло 8 имеет Серповидную форму и обращено выпуклой стороной к элементу 3 обода диска.

Способ испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность осуществляется следующим образом.

Прикладывают усилия к элементу 3 обода диска, имеющему пазы 2 для размещения лопаток и межпазовые выступы 4. Причем прикладывают усилия к соседним пазам 2 с величиной, равной центробежной силе двух лопаток и межпазового выступа 4, и к торцам элемента 3 обода под углом к оси межпазового выступа 4, определяемым из уравнения

-где 6т — радиальные напряжения; б — окружные напряжения.

14916 4

Предлагаемые способ и устройство

1 для его осуществления позволяют воспроизводить в диске необходимую величину соотношения радиальных и окружных напряжений, а также контактные напряжения,. действующие на контактные поверхности паза, и крутящий момент, поскольку в элементе 3 обода диска сохраняется наклонное

10 расположение паза по отношению к боковой поверхности элемента 3 обода диска и на межпазовый выступ 4 действуют насосные усилия, вызывающие его закрутку.

15 Испытание проводится по программе циклических или длительных испытаний. При этом ведется постоянный контроль за местами возможного появления трещины (например, с помощью

20 микроскопа или люминесцентной дефектоскопии). При обнаружении трещины замеряют ее размеры и испытание продолжают с периодическим определением ее прироста до полного разрушения

25 образца.

1114916 Риг. 2

ВАМ

Составитель H.Îãàðêî

Редактор Р.Цицика ТехредИ.Асталош Корректор М тор М.Максимишинец

Заказ 6758/28 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4