RU2336511C1 - Method of blade machine rotor body test for impenetrability and device for its implementation - Google Patents

Method of blade machine rotor body test for impenetrability and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2336511C1
RU2336511C1 RU2007115198/28A RU2007115198A RU2336511C1 RU 2336511 C1 RU2336511 C1 RU 2336511C1 RU 2007115198/28 A RU2007115198/28 A RU 2007115198/28A RU 2007115198 A RU2007115198 A RU 2007115198A RU 2336511 C1 RU2336511 C1 RU 2336511C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
blade
heater
cavity
trimming
Prior art date
Application number
RU2007115198/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Александрович Балуев (RU)
Борис Александрович Балуев
Николай Григорьевич Бычков (RU)
Николай Григорьевич Бычков
Алексей Викторович Першин (RU)
Алексей Викторович Першин
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 RU2007115198/28A priority Critical patent/RU2336511C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2336511C1 publication Critical patent/RU2336511C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: physics, measurement.
SUBSTANCE: inventions are related to the field of machine building and may be used in blade machine rotor bodies test for impenetrability and examinations of impact effects on them. Method consists in rolling of rotor, which is installed inside fixed casing, up to preset rotations, at which blade is broken and hits the body. After that traces on body are used to estimate its impenetrability. At that prior to testing cross section of rotor blade airfoil portion is weakened in its foot part by means of cutting, at that edges and medium link are left whole, and in foot and medium link left after cutting cavity is produced, in which heater is installed. It is installed so that thermal contact is provided between heater and cavity walls in the process of rotor rotation. Groove-concentrator with radius of 0.2-0.5 mm is arranged on the surface of left link and edges. Then, after rotor rolling and achievement of preset rotations, material of medium link is heated with the help of heater. Device includes rotor with blades that include airfoil portion and foot installed inside body, drive for rotor rolling, system of rotation control, at that one blade is made with foot section weakened by cutting. At that edges of airfoil portion and medium link are left after cutting in section of blade airfoil portion, where break is expected, at that cutting is arranged so that airfoil portion in the point of cutting would have strength margin of ≥1.2, and cavity for heater installation is provided in foot and medium link left after cutting. At that heater is installed so that it provides thermal contact between itself and walls of cavity in the process of rotor rotation and provides material heating.
EFFECT: provision of guaranteed controlled break of blade at preset number of rotor rotations, at that blade motion trajectory after break will correspond to the actual one, which reduces labor intensity of test and increases its validity.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к испытаниям корпусов роторов лопаточных машин на непробиваемость и исследованиям ударных воздействий на них.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to testing the impeller rotor bodies of casings for impenetrability and to studying impact effects on them.

Исследования корпусов лопаточных машин на способность удерживать элементы конструкции роторов и их фрагменты в случае разрушения ротора, а именно на непробиваемость корпуса, является одним из важных направлений их исследований на прочность. Обрывавшиеся лопатки обладают большой кинетической энергией и способны нанести повреждения, ведущие к катастрофе, при попадании в планер самолета. Поэтому при проектировании современных двигателей выдвигается условие удержания рабочей лопатки внутри корпуса в случае ее обрыва. Нормативные документы требуют экспериментального подтверждения непробиваемости корпуса.Studies of the bodies of blade machines on the ability to hold structural elements of rotors and their fragments in the event of rotor failure, namely, on the impenetrability of the housing, is one of the important directions of their strength research. Broken blades have high kinetic energy and are capable of causing damage leading to disaster when hit in an airplane glider. Therefore, when designing modern engines, the condition of holding the working blade inside the case in case of breakage is advanced. Regulatory documents require experimental confirmation of the impenetrability of the hull.

Однако проведение испытаний корпуса на непробиваемость имеет ряд технических сложностей. Рабочую лопатку необходимо оборвать на заданных оборотах в заданном сечении. Чаще всего это сечение выбирается у замка, чтобы кинетическая энергия лопатки была максимальной. Лопатка находится на быстро вращающемся роторе внутри корпуса, что затрудняет доступ к ней. Ротор с лопатками для своей раскрутки требует подвода к нему большой мощности. Нелокализованный обрыв лопаток ведет к разлету обломков на большое расстояние. В связи с этим испытания корпуса на непробиваемость проводят, как правило, в разгонных вакуумных камерах.However, testing the hull for impenetrability has a number of technical difficulties. The working blade must be cut off at a given speed in a given section. Most often, this section is chosen at the castle, so that the kinetic energy of the scapula is maximum. The blade is located on a rapidly rotating rotor inside the housing, which makes it difficult to access. A rotor with blades for its promotion requires the supply of high power to it. Non-localized clipping of the blades leads to the scattering of debris over a long distance. In this regard, tests of the housing for impenetrability are carried out, as a rule, in accelerating vacuum chambers.

Для обрыва лопаток на рабочих оборотах используют подрезку сечения в месте, где должен происходить обрыв. Однако ослабить сечение настолько, чтобы лопатка оборвалась именно при заданной частоте вращения ротора, затруднительно из-за разброса геометрии лопаток и прочностных свойств материала, поэтому подрезку сечения проводят в несколько этапов, последовательно приближаясь к заданной частоте вращения, либо превышают заданную частоту и затем производят пересчет результатов. Данные способы не являются оптимальными, поскольку в первом случае трудоемкость испытаний возрастает в несколько раз, а именно требуется многократная переборка и балансировка ротора, а во втором случае результаты не вполне достоверны.To break the blades at the working speed, they use section trimming at the place where the break should occur. However, it is difficult to weaken the cross section so that the blade breaks precisely at a given rotor speed, due to the spread of the blade geometry and strength properties of the material, therefore, section trimming is carried out in several stages, successively approaching the given rotation frequency, or exceeding the given frequency and then recalculating results. These methods are not optimal, since in the first case the complexity of the tests increases several times, namely, multiple rotor sorting and balancing are required, and in the second case, the results are not entirely reliable.

Известен способ испытаний корпуса на непробиваемость [1], заключающийся в подрыве корневого сечения лопатки зарядом взрывчатого вещества после выхода ротора на заданные обороты.A known method of testing the housing for impenetrability [1], which consists in undermining the root section of the blade by the explosive charge after the rotor reaches the given speed.

Данный способ имеет ряд существенных недостатков.This method has several significant disadvantages.

Главным недостатком является то, что, как показывает практика, при подрыве лопатке сообщается дополнительная энергия, которой не обладает лопатка, оборвавшаяся при обычном разрушении. Обрыву лопаток предшествует значительная деформация стенок полости, в которой подрывается заряд, причем величина деформации превышает величину торцевого зазора между лопаткой и корпусом. Это ведет к контакту между ними еще до обрыва лопатки. Ударная волна нарушает ориентацию лопатки, ее траектория становится неопределенной и не соответствующей реальным условиям. Все это существенно снижает достоверность результатов испытания. Кроме того, может произойти разрушение лопатки на отдельные осколки, энергия удара которых о корпус будет существенно ниже, чем у целой лопатки. В этом случае испытания не могут рассматриваться как кондиционные.The main disadvantage is that, as practice shows, when a blade is blown, additional energy is supplied, which the blade does not have, which broke off during normal destruction. The breakage of the blades is preceded by a significant deformation of the walls of the cavity in which the charge is blown up, and the magnitude of the deformation exceeds the value of the end gap between the blade and the body. This leads to contact between them even before the blade is broken. The shock wave disrupts the orientation of the blade, its path becomes uncertain and does not correspond to real conditions. All this significantly reduces the reliability of the test results. In addition, destruction of the blade into individual fragments can occur, the impact energy of which on the body will be significantly lower than that of a whole blade. In this case, the tests cannot be considered as conditional.

Также имеются трудности в организации испытаний. Подрыв при внешнем управлении требует наличия надежного токосъемника на роторе. Подготовка испытаний требует особых организационных мер и мер безопасности, учитывающих использование взрывчатых веществ, а также наличия специально подготовленного персонала.There are also difficulties in organizing the tests. Undermining with external control requires a reliable current collector on the rotor. Test preparation requires special organizational and safety measures that take into account the use of explosives, as well as the availability of specially trained personnel.

Наиболее близким техническим решением является способ испытаний корпуса на непробиваемость [2], при котором после выхода ротора на заданную частоту вращения производят отрезку пера в заданном сечении с помощью электродов, размещаемых на пере лопатки.The closest technical solution is the method of testing the housing for impenetrability [2], in which, after the rotor reaches the specified rotation frequency, a piece of feather is produced in a given section using electrodes placed on the blades.

Недостатком данного технического решения является сложность организации поджига электродов и поддержания горения дуги на вращающейся лопатке, ее ненадежность вследствие выгорания электрода. Требуется обеспечить подвод большого тока к вращающемуся ротору.The disadvantage of this technical solution is the difficulty of organizing the ignition of the electrodes and maintaining the arc on a rotating blade, its unreliability due to burnout of the electrode. It is required to provide a large current supply to the rotating rotor.

Технической задачей предлагаемого решения является обеспечение гарантированного обрыва лопатки в указанном сечении на заданной частоте вращения и обеспечение ей траектории, максимально близкой к траектории лопатки, оборвавшейся в эксплуатации, при минимальной доработке ротора.The technical task of the proposed solution is to ensure guaranteed blade breakage in the indicated section at a given rotation frequency and provide it with a trajectory as close as possible to the blade trajectory that was cut off in operation with minimal rotor refinement.

Технический результат достигается в заявляемом способе испытаний корпуса ротора лопаточных машин на непробиваемость, заключающемся в том, на одной из лопаток, прикрепленных на ротор, расположенный внутри неподвижного корпуса, выполняют ослабленное поперечной подрезкой сечение пера лопатки вблизи замка или над его полкой, раскручивают ротор до заданных оборотов, на которых происходит обрыв доработанной лопатки с последующим ударом оборвавшейся ее части о корпус, и по следам удара на корпусе оценивают его непробиваемость, согласно изобретению в околозамковой части пера лопатки выполняют подрезку, оставляя целыми кромки и среднюю часть, образующую среднюю перемычку, а в замке и средней перемычке, оставшейся после подрезки, изготавливают полость, в которой размещают нагреватель таким образом, чтобы обеспечить тепловой контакт между ним и стенками полости при вращении ротора, при этом на поверхности оставшейся перемычки и кромок выполняют канавку-концентратор радиусом 0,2-0,5 мм, затем после раскрутки ротора и выхода на заданные обороты осуществляют нагрев материала средней перемычки с помощью нагревателя.The technical result is achieved in the inventive method of testing the rotor housing of the blade machines for impenetrability, which consists in the fact that on one of the blades attached to the rotor located inside the stationary body, a cross section of the blade feather is weakened by transverse trimming near the lock or above its shelf, untwist the rotor to the specified the revolutions at which the finished blade breaks off with the subsequent impact of the part that has been torn off against the body, and its impenetrability is evaluated based on the impact marks on the body, according to By friction, in the near-castle part of the feather of the blade, the scapulars are trimmed, leaving the edges and the middle part forming the middle bridge intact, and in the lock and the middle bridge remaining after the cutting, a cavity is made in which the heater is placed in such a way as to ensure thermal contact between it and the cavity walls when the rotor rotates, while on the surface of the remaining jumper and the edges, a hub groove is made with a radius of 0.2-0.5 mm, then, after spinning the rotor and reaching the specified speed, the medium is heated jumpers with a heater.

Заявляемое устройство для испытаний корпуса ротора лопаточных машин на непробиваемость включает ротор, расположенный внутри корпуса, с лопатками, включающими перо и замок, привод для раскрутки ротора, систему управления вращением, при этом одна лопатка выполнена с ослабленным подрезкой околозамковым сечением, где согласно изобретению в сечении, в котором предполагается обрыв, при подрезке оставлены кромки пера лопатки и средняя перемычка, причем подрезка выполнена таким образом, чтобы перо в месте подрезки имело запас прочности ≥1,2, а в замке и средней перемычке, оставшейся после подрезки, изготавливают полость, в которой устанавливают нагреватель, при этом нагреватель устанавливают таким образом, чтобы он обеспечивал тепловой контакт между ним и стенками полости при вращении ротора и обеспечивал нагрев материала до температуры Тmax, обеспечивающей выполнение соотношенияThe inventive device for testing the rotor housing of blade machines for impenetrability includes a rotor located inside the housing, with blades including a feather and a lock, a drive for spinning the rotor, a rotation control system, while one blade is made with a weakened undercutting around the castle section, where according to the invention in section , in which a break is assumed, when trimming, the edges of the blade feather and the middle bridge are left, and the trimming is performed so that the feather at the place of trimming had a safety margin of ≥1.2, and seals and secondary bridge remaining after trimming, is made a cavity in which the heater is installed, the heater is set so that it provides thermal contact between it and the walls of the cavity when the rotor rotates and heats the material to a temperature T max, providing performance ratio

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
,
Figure 00000004
- пределы прочности материала при Т=20°С, и при Tmax,Where
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- the strength limits of the material at T = 20 ° C, and at T max ,

n - расчетный запас прочности,n is the estimated margin of safety,

Scp - площадь средней перемычки в ослабленном сечении с учетом площади сечения полости,S cp is the area of the middle bridge in a weakened section, taking into account the sectional area of the cavity,

ΣS - площадь материала сечения лопатки после подрезки,ΣS is the area of the material of the cross section of the blade after trimming,

при этом на поверхности оставшейся перемычки и кромок выполнена канавка-концентратор радиусом 0,2-0,5 мм.at the same time, on the surface of the remaining jumper and edges, a concentrator groove with a radius of 0.2-0.5 mm is made.

Стенки полости в замке и средней перемычке, оставшейся после подрезки, в которой устанавливают нагреватель, выполняют наклонными, под углом, обеспечивающим самоторможение нагревательного элемента при действии центробежной силы в процессе вращения лопатки, установленной на роторе, обеспечивая тепловой контакт между нагревателем и стенкой.The walls of the cavity in the lock and the middle jumper remaining after trimming, in which the heater is installed, are inclined at an angle that ensures the self-braking of the heating element under the action of centrifugal force during rotation of the blade mounted on the rotor, providing thermal contact between the heater and the wall.

В околозамковой части пера по радиусной переходной к замку части пера лопатки делают выборку по профилю таким образом, чтобы геометрия сечения пера, по которому осуществляется подрезка, соответствовала расчетному профилю.In the circum-castle part of the pen, along the radial transition to the castle part of the pen, the blades make a selection along the profile so that the geometry of the cross-section of the pen along which the trimming is carried out corresponds to the calculated profile.

За счет того, что в околозамковой части пера лопатки выполняют подрезку, оставляя целыми кромки и среднюю часть, в замке и средней перемычке, оставшейся после подрезки, изготавливают полость, в которой размещают нагреватель таким образом, чтобы обеспечить тепловой контакт между ним и стенками полости при вращении ротора. Затем, после раскрутки ротора и выхода на заданные обороты, осуществляют нагрев материала средней перемычки с помощью нагревателя. При вращении под действием центробежной силы и вибраций контакт нагревателя и стенок полости в пере и замке лопатки может нарушиться. Для предотвращения этого стенки полости в замке и средней перемычке, оставшейся после подрезки, в которой устанавливают нагреватель, и стенки нагревателя выполняют наклонными, под углом, обеспечивающим самоторможение нагревательного элемента при действии центробежной силы в процессе вращения лопатки, установленной на роторе. Для полной имитации условий удара лопатки о корпус необходимо, чтобы вес обрывающейся части доработанной лопатки соответствовал весу обрывающейся части реальной лопатки.Due to the fact that in the near-castle part of the feather, the blades perform trimming, leaving the edges and the middle part intact, in the lock and the middle jumper remaining after trimming, a cavity is made in which the heater is placed in such a way as to provide thermal contact between it and the cavity walls when rotor rotation. Then, after spinning the rotor and reaching the desired speed, the material of the middle jumper is heated using a heater. When rotating under the action of centrifugal force and vibration, the contact of the heater and the walls of the cavity in the feather and the blade lock can be broken. To prevent this, the cavity walls in the lock and the middle jumper remaining after trimming, in which the heater is installed, and the heater walls are oblique, at an angle that ensures the self-braking of the heating element under the action of centrifugal force during the rotation of the blade mounted on the rotor. To fully simulate the conditions of the impact of the blade on the casing, it is necessary that the weight of the tearing part of the modified blade correspond to the weight of the tearing part of the real blade.

После выхода ротора на заданные обороты при нагреве нагревателя тепло от него передается стенкам полости, вследствие чего происходит термическое расширение материала лопатки. Это приводит к перераспределению центробежной нагрузки от средней перемычке к кромкам и их силой, превышающей допустимую нагрузку. Происходит обрыв кромок и нагрузка перераспределяется на среднюю перемычку, обрывая ее. Лопатка отделяется от замка, попадает в корпус и по следам ее удара делается вывод о непробиваемости корпуса.After the rotor reaches the specified speed when the heater is heated, heat is transferred from it to the walls of the cavity, resulting in a thermal expansion of the material of the blade. This leads to a redistribution of the centrifugal load from the middle jumper to the edges and their force exceeding the permissible load. There is a break of the edges and the load is redistributed to the middle jumper, breaking it. The blade is separated from the castle, it enters the hull and, following the traces of its impact, a conclusion is made on the impenetrability of the hull.

Для обеспечения обрыва лопатки при нагреве среднего сечения с помощью нагревателя, размещаемого в полости замка и средней перемычки, необходимо обеспечить запас прочности после подрезки n ≥1,2 и нагрев материала до температуры Тmax, обеспечивающей выполнение соотношенияTo ensure blade breakage during heating of the middle section with a heater placed in the cavity of the castle and the middle bridge, it is necessary to provide a margin of safety after trimming n ≥ 1.2 and heating the material to a temperature T max ensuring the relation

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000005
,
Figure 00000006
- пределы прочности материала при Т=20°С, и при Tmax.Where
Figure 00000005
,
Figure 00000006
- the strength limits of the material at T = 20 ° C, and at T max .

n - расчетный запас прочности.n is the estimated margin of safety.

Scp - площадь средней перемычки в ослабленном сечении с учетом площади сечения полости.S cp - the area of the middle bridge in a weakened section, taking into account the cross-sectional area of the cavity.

ΣS - площадь материала сечения лопатки после подрезки.ΣS is the area of the material of the cross section of the scapula after trimming.

Лопатка в околозамковом сечении имеет радиусный переход, имеющий большую величину допуска. Поэтому расчет подрезки, обеспечивающей заданный запас прочности, затруднителен из-за фактической разницы площади подрезаемого сечения, попадающего на радиусный переход, и площади сечения получаемой в расчете. В связи с этим в околозамковой части пера по радиусной переходной к замку части пера лопатки делают выборку по профилю таким образом, чтобы геометрия сечения пера, по которому осуществляется подрезка, соответствовала расчетному профилю. На поверхности оставшейся перемычки и кромок делают канавку-концентратор радиусом 0,2...0,5 мм для обеспечения условий хрупкого разрушения.The blade in the circumcircular section has a radius transition, which has a large tolerance. Therefore, the calculation of trimming, providing a given margin of safety, is difficult due to the actual difference in the area of the cut section falling on the radius transition and the cross-sectional area obtained in the calculation. In this regard, in the near-castle part of the pen along the radial transition to the castle part of the pen, the blades make a selection along the profile so that the geometry of the cross-section of the pen along which the trimming is carried out corresponds to the calculated profile. On the surface of the remaining lintel and edges, a concentrator groove is made with a radius of 0.2 ... 0.5 mm to ensure brittle fracture conditions.

На фиг.1 изображен внешний вид испытываемой лопатки.Figure 1 shows the appearance of the test blades.

На фиг.2 изображен продольный разрез лопатки.Figure 2 shows a longitudinal section of the scapula.

На фиг.3 изображен поперечный разрез лопатки.Figure 3 shows a cross section of the scapula.

На фиг.4 изображен продольный разрез лопатки по подрезке и по полости нагревателя.Figure 4 shows a longitudinal section of the scapula along the undercut and along the cavity of the heater.

На фиг.5 изображен увеличенный продольный разрез замка лопатки.Figure 5 shows an enlarged longitudinal section of the lock of the blade.

Лопатка фиг.1 включает перо 1, имеющее радиус перехода 3 (на фигурах условно показано пунктиром), замок 5. В пере лопатки выполнена подрезка 2, разделяющая кромки 4 и среднюю перемычку 6. В средней перемычке 6 в замке 5 и пере 1 лопатки выполнена полость 7, в которой установлен нагреватель 8. На поверхности оставшейся перемычки 6 и кромок 4 выполнена канавка-концентратор 9 радиусом 0,2-0,5 мм.The blade of FIG. 1 includes a feather 1 having a transition radius of 3 (conventionally shown by dashed lines in the figures), a lock 5. A cut 2 is made in the blade shoulder separating the edges 4 and the middle bridge 6. In the middle bridge 6 in the castle 5 and the shoulder blade 1 is made cavity 7 in which heater 8 is installed. On the surface of the remaining jumper 6 and edges 4, a concentrator groove 9 is made with a radius of 0.2-0.5 mm.

Для обеспечения теплопередачи от нагревателя к стенкам полости при вращении ротора стенки выполнены с наклоном под углом α, обеспечивающие самоторможение нагревательного элемента во время вращения. В околозамковой части пера по радиусной переходной к замку части пера лопатки делают выборку по профилю таким образом, чтобы геометрия сечения пера, по которому осуществляется подрезка, соответствовала расчетному профилю.To ensure heat transfer from the heater to the walls of the cavity during rotation of the rotor, the walls are made with a slope at an angle α, providing self-braking of the heating element during rotation. In the circum-castle part of the pen, along the radial transition to the castle part of the pen, the blades make a selection along the profile so that the geometry of the cross-section of the pen along which the trimming is carried out corresponds to the calculated profile.

Заявляемое устройство для испытаний корпуса ротора лопаточных машин на непробиваемость по предлагаемому способу работает следующим образом.The inventive device for testing the body of the rotor of blade machines for impenetrability by the proposed method works as follows.

Подготовленную к испытаниям лопатку на фиг.1 с установленным нагревателем 8, установленным в полости 7, располагают на диске вращающегося ротора, находящегося внутри корпуса. Ротор раскручивается до заданных оборотов, а перо 1 лопатки при этом подвергается действию центробежной нагрузки с учетом веса нагревателя. Нагреватель 8 под действием центробежных сил по наклонным стенкам полости 7 прижимается к ним из-за наличия угла, что обеспечивает хороший тепловой контакт. Затем включают нагреватель. Средняя перемычка 6 лопатки расширяется, что обеспечивает перераспределение центробежной силы от средней перемычки 6 к кромкам 4. Нагрузка от пера превышает предел прочности материала пера, что вызывает обрыв кромок. Нагрузка перераспределяется к средней перемычке, что обеспечивает ее обрыв. Из-за канавки-концентратора 9 обрыв произойдет с малой деформацией, т.е произойдет "хрупкий" обрыв.Prepared for testing, the blade of FIG. 1 with the heater 8 installed in the cavity 7 is mounted on a disk of a rotating rotor located inside the housing. The rotor spins up to a given speed, and the feather 1 of the blade is subjected to a centrifugal load, taking into account the weight of the heater. The heater 8 under the action of centrifugal forces along the inclined walls of the cavity 7 is pressed against them due to the presence of an angle, which provides good thermal contact. Then turn on the heater. The middle jumper 6 of the blade expands, which ensures the redistribution of centrifugal force from the middle jumper 6 to the edges 4. The load from the pen exceeds the tensile strength of the material of the pen, which causes the edges to break. The load is redistributed to the middle jumper, which ensures its break. Due to the hub groove 9, a break will occur with small deformation, that is, a “brittle" break will occur.

Применение предложенного способа и устройства для испытания корпуса на непробиваемость обеспечивает гарантированный управляемый обрыв лопатки при заданном числе оборотов ротора, причем траектория движения лопатки после обрыва будет соответствовать реальной. Для осуществления требуется только доработка лопатки, причем ее габариты практически не меняются. Нагрев лопатки ротора на заданных оборотах может быть достаточно просто осуществлен и позволяет управлять процессом обрыва. Метод вполне применим для исследований на реальном двигателе, причем возможные погрешности расчетов и неучет некоторых факторов может быть скомпенсирован некоторым увеличением запаса прочности ослабленного сечения лопатки и соответствующими изменениями геометрии нагружающего элемента.The application of the proposed method and device for testing the housing for impenetrability provides a guaranteed controlled breakage of the blade at a given number of rotor revolutions, and the path of the blade after the break will correspond to the real one. For implementation, only the completion of the blade is required, and its dimensions practically do not change. The heating of the rotor blades at given speeds can be quite simple and allows you to control the process of clipping. The method is quite applicable for research on a real engine, and the possible calculation errors and the neglect of some factors can be compensated by some increase in the safety factor of the weakened section of the blade and the corresponding changes in the geometry of the loading element.

Источники информацииInformation sources

1. Кузнецов Н.Д., Цейтлин В.И., Волков В.И. Технологические методы повышения надежности деталей машин. М., Машиностроение, 1993 г., с.135.1. Kuznetsov ND, Tseytlin V.I., Volkov V.I. Technological methods to improve the reliability of machine parts. M., Mechanical Engineering, 1993, p.135.

2. В.Г.Баженов, Ю.И.Тростенюк, В.К.Захаров. Универсальный разгонный стенд для повторно-статических испытаний крупногабаритных элементов роторов. // Проблемы прочности. №9, 1988, стр.114-116.2. V.G. Bazhenov, Yu.I. Trostenyuk, V.K. Zakharov. Universal booster for repeated static tests of large-sized rotor elements. // Problems of strength. No. 9, 1988, pp. 114-116.

Claims (4)

1. Способ испытаний корпуса ротора лопаточных машин на непробиваемость, заключающийся в том, что на одной из лопаток, прикрепленных на ротор, расположенный внутри неподвижного корпуса, выполняют ослабленное поперечной подрезкой сечение пера лопатки вблизи замка или над его полкой, раскручивают ротор до заданных оборотов, на которых происходит обрыв доработанной лопатки с последующим ударом оборвавшейся ее части о корпус, и по следам удара на корпусе оценивают его непробиваемость, отличающийся тем, что в околозамковой части пера лопатки выполняют подрезку, оставляя целыми кромки и среднюю часть, образующую среднюю перемычку, а в замке и средней перемычке, оставшейся после подрезки, изготавливают полость, в которой размещают нагреватель таким образом, чтобы обеспечить тепловой контакт между ним и стенками полости при вращении ротора, при этом на поверхности оставшейся перемычки и кромок выполняют канавку-концентратор радиусом 0,2-0,5 мм, затем после раскрутки ротора и выхода на заданные обороты осуществляют нагрев материала средней перемычки с помощью нагревателя.1. The method of impenetrability tests of the rotor housing of the blade machines, which consists in the fact that on one of the blades attached to the rotor located inside the stationary body, a cross section of the blade feather is weakened by transverse trimming near the lock or above its shelf, the rotor is untwisted to the specified speed, on which there is a breakage of the modified blade with the subsequent impact of its torn part on the body, and following the impact on the body, its impenetrability is evaluated, characterized in that in the near-castle part of the blade feather They perform trimming, leaving the edges and the middle part forming the middle jumper intact, and in the lock and the middle jumper remaining after trimming, a cavity is made in which the heater is placed in such a way as to provide thermal contact between it and the cavity walls when the rotor rotates, while on the surface of the remaining jumper and the edges, a hub groove with a radius of 0.2-0.5 mm is made, then, after the rotor is unwound and the speed is reached, the middle jumper material is heated using a heater. 2. Устройство для испытаний корпуса ротора лопаточных машин на непробиваемость, включающее ротор, расположенный внутри корпуса, с лопатками, включающими перо и замок, привод для раскрутки ротора, систему управления вращением, при этом одна лопатка выполнена с ослабленным подрезкой околозамковым сечением, отличающееся тем, что в сечении, в котором предполагается обрыв, при подрезке оставлены кромки пера лопатки и средняя перемычка, причем подрезка выполнена таким образом, чтобы перо в месте подрезки имело запас прочности ≥1,2, а в замке и средней перемычке, оставшейся после подрезки, изготавливают полость, в которой устанавливают нагреватель, при этом нагреватель устанавливают таким образом, чтобы он обеспечивал тепловой контакт между ним и стенками полости при вращении ротора и обеспечивал нагрев материала до температуры Тmax, обеспечивающей выполнение соотношения2. A device for testing the rotor housing of rotor blades for impenetrability, including a rotor located inside the housing, with blades, including a feather and a lock, a drive for spinning the rotor, a rotation control system, while one blade is made with a weakened undercutting around the castle, characterized in that that in the section in which the break is supposed to be, during trimming, the edges of the blade feather and the middle bridge are left, and the trimming is performed so that the feather at the place of trimming had a safety margin of ≥ 1.2, and in the lock and a single jumper remaining after trimming, a cavity is made in which a heater is installed, and the heater is installed in such a way that it provides thermal contact between it and the cavity walls during rotation of the rotor and ensures that the material is heated to a temperature T max ensuring the relation
Figure 00000007
Figure 00000007
где
Figure 00000008
,
Figure 00000009
- пределы прочности материала при Т=20°С, и при Тmax;
Where
Figure 00000008
,
Figure 00000009
- the strength limits of the material at T = 20 ° C, and at T max ;
n - расчетный запас прочности,n is the estimated margin of safety, Scp - площадь средней перемычки в ослабленном сечении с учетом площади сечения полости;S cp is the area of the middle bridge in a weakened section, taking into account the sectional area of the cavity; ΣS - площадь материала сечения лопатки после подрезки,ΣS is the area of the material of the cross section of the blade after trimming, при этом на поверхности оставшейся перемычки и кромок выполнена канавка-концентратор радиусом 0,2-0,5 мм.at the same time, on the surface of the remaining jumper and edges, a concentrator groove with a radius of 0.2-0.5 mm is made.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что стенки полости в замке и средней перемычке, оставшейся после подрезки, в которой устанавливают нагреватель, выполняют наклонными под углом, обеспечивающим самоторможение нагревательного элемента при действии центробежной силы в процессе вращения лопатки, установленной на роторе, обеспечивая тепловой контакт между нагревателем и стенкой.3. The device according to claim 2, characterized in that the walls of the cavity in the lock and the middle jumper remaining after trimming, in which the heater is installed, are inclined at an angle that ensures the self-braking of the heating element under the action of centrifugal force during rotation of the blade mounted on the rotor providing thermal contact between the heater and the wall. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в околозамковой части пера по радиусной переходной к замку части пера лопатки делают выборку по профилю таким образом, чтобы геометрия сечения пера, по которому осуществляется подрезка, соответствовала расчетному профилю.4. The device according to claim 2, characterized in that in the circum-castle part of the pen along the radial transition to the castle part of the feather of the blade, the blades are sampled in profile so that the geometry of the cross section of the pen that is trimmed corresponds to the calculated profile.
RU2007115198/28A 2007-04-24 2007-04-24 Method of blade machine rotor body test for impenetrability and device for its implementation RU2336511C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007115198/28A RU2336511C1 (en) 2007-04-24 2007-04-24 Method of blade machine rotor body test for impenetrability and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007115198/28A RU2336511C1 (en) 2007-04-24 2007-04-24 Method of blade machine rotor body test for impenetrability and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2336511C1 true RU2336511C1 (en) 2008-10-20

Family

ID=40041323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007115198/28A RU2336511C1 (en) 2007-04-24 2007-04-24 Method of blade machine rotor body test for impenetrability and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2336511C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109632536A (en) * 2018-07-26 2019-04-16 南京航空航天大学 Blade fatigue experimental device is carried based on resonance method high frequency heat
CN110030042A (en) * 2019-04-19 2019-07-19 中国航发沈阳发动机研究所 Blade cuts device and containment test device for aerial engine fan casing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАЖЕНОВ В.Г. и др. Универсальный разгонный стенд для повторно-статических испытаний крупногабаритных элементов роторов. Проблемы прочности, №9, 1988, с.114-116. Кузнецов Н.Д., Цейтлин В.И., Волков В.И. Технологические методы повышения надежности деталей машин, изд. Машиностроение, 1993 г., с.135. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109632536A (en) * 2018-07-26 2019-04-16 南京航空航天大学 Blade fatigue experimental device is carried based on resonance method high frequency heat
CN110030042A (en) * 2019-04-19 2019-07-19 中国航发沈阳发动机研究所 Blade cuts device and containment test device for aerial engine fan casing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120296575A1 (en) Damage tolerance of a rotor assembly
BR102016001464A2 (en) method to start a gas turbine engine that has a rotor
US10260512B2 (en) Method for release of fan blisk airfoil with external shaped charge
EP2206892A2 (en) Test blade
CN110030042B (en) Blade cutting device and contain test device that is used for aeroengine fan machine casket
US20150233789A1 (en) Method and system for predicting the serviceable life of a component
CN105716962A (en) Blade local heating constant-speed fly-off test technology used for casing containment test
RU2336511C1 (en) Method of blade machine rotor body test for impenetrability and device for its implementation
CN107202681B (en) Rotor assembly for drop test and release method thereof
CA2881943C (en) Turbine blade for a gas turbine engine
Eryilmaz et al. Multi-blade shedding in turbines with different casing and blade tip architectures
EP2546460A2 (en) Turbine engine and load reduction device thereof
RU2284491C1 (en) Method of and device for testing bladed machine rotor housing for damage containing ability
US10113442B2 (en) Method of releasing a fan blade and assembly for releasing a fan blade from a turbofan engine
JP2013253599A (en) Method and system for determining creep capability of turbine components prior to operation
RU2311626C2 (en) Method and device for testing housing of rotor blade machine
RU2371692C1 (en) Method for impenetrability testing of rotor body in impeller machines and device for its realisation
RU2262089C2 (en) Method of and device for testing bladed machine rotor housing for resistance to break
RU2411483C1 (en) Device for testing blade machine case for impenetrability
RU2259547C1 (en) Method and device for punch testing of rotor's case of blade machines
RU2301979C1 (en) Method and device for testing housing of rotor of blade machines
EP2952679B1 (en) System and method for pre-stressing blades
US20200123910A1 (en) Turbine engine airfoil assembly
RU2685438C1 (en) Method for determining cyclic durability of rotating part
CN114705364B (en) Laboratory simulation sudden-adding unbalance test device and test method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190425