Способ испытаний на ресурс агрегата
Союз Советскнк
Соцналнстическик
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОВРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ ()800422 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 030479 (21) 2749267/25-06 с присоединением заявки М (23) Приоритет—
Опубликовано 300181, бюллетень Н9 4
Дата опубликования описания 30,0181 (511М. Кл.з
F 04 В 51/00
Государстаеияый комитет
СССР яо делам изобретений я открытий (53) УДК 621 675 ° .001.4 (088. 8) Гантман, (72) Авторы изобретения
В. А. Орлов, К, Ф. Лосев, Е. П. Овчинник
А, Б. Гуммель и Е. Н. С (У1) Заявитель (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ HA РЕСУРС АГРЕГАТА
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам испытаний на ресурс агрегата.
Известны способы испытаний на ресурс агрегата, преимущественно турбонасоса топливноЯ системы летательного аппарата, путем сообщения повышенной скорости рабочему органу турбины и увеличения нагрузки на последний, а также поддержания температуры рабочего тела, превышающей номинальную, и определения ресурса агрегата по элементам, наиболее подверженным разрушению (1), Однако и з ве стные способы и спыт аний не позволяют обеспечить пропорциональное нагружение на все узлы агрегата, в связи с чем для правильной оценки их технического состояния требуются дополнительные видь. испытаниЯ, что удлиняет сроки последних.
Цель изобретения — сокращение продолжительности испытаний путем комплексного ужесточения воздействующих факторов и достижения одинакового времени наработки элементов.
Поставленная цель достигается тем, что увеличение нагрузки обеспечивают путем повышения давления рабочего тела на входе в турбину, увеличения перепада давления, устанавливаемого на турбине, в диапазоне отношения окружной скорости к скорости, соответствующей адиабатическому теплоперепаду на турбине, равном 0 - 0,15, и поддержания
1О постоянной производительности насоса с созданием максимально возможного напора, причем температуру рабочего тела поддерживают в диапазоне 1,15 - 1,20 рабочей температуры, а скорость рабочего органа
15 турбины устанавливают в диапазоне
2й(3000-3600) !.
"т.
I где Рв„т — давление рабочего
20 тела на входе в турбину s кгс/см ; 7i. — перепад давления, срабатываемый на турбнне.
Способ испытаний на ресурс тур бонасоса топливной системы летателЪного аппарата осуществляют следующим образом.
Сообщают повышенную скорость рабочему органу турбины, увеличивают нагрузку на последний при одновре30 меняем поддержании температуры
800422 и „= %-к. скорость вращения турбины (насоса); коэффициент пропорциональности, характеризую бийся температурой воздуха и топлива, производительностью насоса и конструктивныгде и т;н рабочего тела, превышающей номинальную, и определяют. ресурс турбонасоса по элементам, наиболее подверженным раэрушейию. При этом такими элементами являются подшипники, рабочие и сопловые лопатки турбины, рабочее колесо насоса, силовые детали, например диски турбины, корпуса, валы и т.п., реэинотехнйческие детали и уплотнейияd
Увеличение нагрузки обеспечивают повышением давления воздуха на входе в турбину и перепада давления через турбину, вследствие чего изменяются действующие нагрузки и число циклов нагружений на,подшипники качения,, рабочие и сопловые лопатки турбины, диски турбины и рабочее колесо насоса, уплотнения и валы и т.п. Осевая сила (нагрузка), воздействующая на подшипники агрегата на любом из режимов испытаний, зависит от параметров турбины и насоса.
Определение параметров турбины и насоса на режимах испытаний производят при следующих условиях: мощность турбины на валу ранна мощности, потребляемой насосной частью агрегата; в связи с тем, что при постоянной скорости вращения КПД рабочего колеса насоса (осевого) меняется пропорционально изменению расхода, мощность, потребляемая турбоприводными насосами в диапазоне коэффициентов быстроходности (n ) 260 - 400, не зависит от расхода (производительности), а с изменением скорости вращения вала меняется в соответствии с.ôîðìóëàìè пересчета по законам моделирования гидравлических насосов (подобия) пропорционально третьей степени скорости вращения; зависимость КПД турбины от характеристического отношения 0 С учетом укаэанных условий скорость вращения турбины или насоса на расчетных эквивалентных режимах определяют по зависимости ми и ар аметр ам и н а соса и турбины; давление рабочего тела на входе в турбину в кгс/см л q, — перепад на турбине. Иэ формулы (1) следует, что основное влияние, на скорость вращения турбины оказывает параметр 10 и мало завиопрекения 14 деляемого параметрами воздуха, при изменении производительности насоса в широком диапазоне производят пересчет на эквивалентные ускорен ные режимы испытаний. При новой частоте вращения турбины нагрузка на подшипники турбонасосного агрегата возрастает проЗО порционально перепаду статического давления рабочей жидкости на насосе (дРя), который в то же время изменяется по законам моделирования (подобия) насосов пропорционально квадрату изменения оборотов ("ч ).(н.ч ) (2) 40 где Р;, П,„и д Р„„" — соответственно нагрузка, скорость вращения тур" бины и перепад давления на насосе на произвольном режиме; Р„;п и Рц - соответственно нагрузка, ско рость вращения турбины и перепад давления на насосе на ускоренном режиме. При этом эквивалентное время работы подшипника на ускоренном режиме, вызывающее равную степень повреждаемости подшипника, как при 55 65 вил скорость,от коэффициента пропорциональности К, значение которого, в основном, определяется производи$5 тельностью насоса и находится в пределах К = 3000 — 3600. Используя линейную зависимость скорости вращения турбины от внра800422 действительном режиме, определяют по зависимости где и — соответственно врег мя работы на произвольном режиме обычной программы и на ускоренном режиме испытаний; количество режимов нагружения. Для сохранения эквивалентности. по тепловому воздействию (старению) уплотнительных элементов и материалов агрегата в процессе ускоренных испытаний температурный режим поддерживают в диапазоне 1,15 — 1,2 рабочей температуры, а предельную работоспособность или время ускоренных испытаний определяют степенной зависимостью ь = Е (..6 ти /Т. -Т 1, (4) 4 < М/г где и г, — соответственно время работы на произвольном режиме обычной программы и на ускоренном режиме испыта ний 8 — основание натурального логарифма; Т. "г — температура соотл I ветственно, на произвольном и ускоренном режиме испытаний; 6 — постоянный коэффициент, зависящий от физико-химических свойств материала и определяемый из экспериментальных данных; Х вЂ” количество температурных режимов. За критерий эквивалентности режимов по накоплению усталостных повреждений силовых элементов принято Равенство запасов прочности по длительной прочности, ползучести, ре,лаксации напряжений и повторности статического нагружения. Используя принцип линейного накойления повреждений и фактические данные по . динамической напряженности в деталях агрегата при различных уровнях нагружения определяют эквивалентное ускоренное время испытаний 7 с„ г=< где Z — количество режимов нагружения; С„ — доля наработки на отдельном режиме — долговечность до разрушения при напряжении 6„ и температуре Т,полученная по кривым длительной прочности. Эквивалентность испытаний по повторности статического нагружения осуществляют за счет сохранения при ускоренных испытаниях такого хе числа выходов на максимальные и рабочие нагрузки, запусков и сбросов нагрузки, как и при обычных испытаниях. Таким образом, испытания турбонасосного агрегата по предлагаемому способу обеспечивают комплексное ужесточение воздействующих факторов и достижение одинакового времени наработки различных элементов агрегата, в связи с чем обеспечивается 20 проведение испытаний в виде единого процесса, а следовательно, продолжительность испытания сокращается. Формула изобретения Способ испытаний на ресурс агрегата, преимущественно турбонасоса топливной система летательного anna"" рата, путем сообщения повышенной скорости рабочему органу турбины и увеличения нагрузки на последний, а также поддержания температуры рабочего тела, превышающей номинальную, и определения ресурса агрегата по элементам, наиболее подверженным разрушению, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью сокРащения продолжительности испытаний путем комплексного ужесточения воздействующих факторов и достижения одинакового времени наработки элементов, увеличение нагрузки обеспечивают пуфО тем повышения давления рабочего тела на входе н турбину, увеличения перепада давления, срабатываемого на турбине, в диапазоне отношения окружной скорости к скорости, соот45 ветствующей адиабатическому теплоперепаду на турбине, равном 0 - 0,15 и поддержания постоянной производительности насоса с созданием максимально возможного напора, причем 5© тevneÐaTуру рабочеro Тепа поддержи вают в диапазоне 1,15-1,20 рабочей температуры, а скорость рабочего органа турбины устанавливают в ди.апазоне 55 г 2 (3000 3600),. где Р „„ — давление рабоче"o тела на входе в турбину (кгс/см); d0 Йт — перепад давления, срабатываемый на турбине. Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельства СССР 5 Р 379202, кл. С 01 М 17/06, 1970.
