RU2629919C1 - Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины - Google Patents
Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2629919C1 RU2629919C1 RU2016142674A RU2016142674A RU2629919C1 RU 2629919 C1 RU2629919 C1 RU 2629919C1 RU 2016142674 A RU2016142674 A RU 2016142674A RU 2016142674 A RU2016142674 A RU 2016142674A RU 2629919 C1 RU2629919 C1 RU 2629919C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibration
- frequency
- blades
- monowheel
- blade
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам воздействия вибрацией на элементы турбомашин, в частности для определения предела усталостной выносливости лопаток моноколеса компрессора турбомашины. Способ включает подготовку детали и установку ее на вибростенд, регулирование возбуждающей частоты вибрации вибростенда до ее совпадения с собственной частотой колебания детали, воздействие на деталь вибрацией с резонансной частотой. При этом для определения предела усталостной выносливости лопаток моноколеса компрессора турбомашины, при подготовке моноколеса и установке на вибростенд, регулируют частоту собственных колебаний, по меньшей мере, одной его лопатки и возбуждающую частоту вибрации вибростенда до их совпадения. Воздействие на лопатку вибрацией с резонансной частотой производят при нагрузке, обеспечивающей в лопатке без разрушения переменные, близкие к предельным, динамические напряжения в течение N-циклов нагружения, соответствующих материалу изготовления моноколеса. Совпадение частоты собственных колебаний, по меньшей мере, одной его лопатки и возбуждающей частоты вибростенда дополнительно обеспечивают путем демпфирования лопаток и/или нагружения грузами. Технический результат заключается в сокращении подвергаемых разрушению числа лопаток и сохранении работоспособности большей части конструкции. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам воздействия вибрацией на элементы турбомашин, в частности для определения предела усталостной выносливости лопаток моноколеса компрессора турбомашины.
В качестве наиболее близкого аналога выбран способ вибрационных испытаний крупногабаритной детали, включающий подготовку детали и установку ее на вибростенд, регулирование возбуждающей частоты вибрации вибростенда до ее совпадения с собственной частотой колебания детали, воздействие на деталь вибрацией с резонансной частотой.
/SU 1315255, А1 МПК В24В 31/06, 07.06.1987/ - прототип.
Известный способ позволяет подвергнуть вибрации с резонансной частотой только отдельно взятое рабочее колесо турбомашины с установленными лопатками, в этом случае при обработке возможно разрушение сразу всех лопаток рабочего колеса.
Задачей заявленного изобретения является создание способа вибрации крупногабаритной детали, позволяющего исследовать предел усталостной выносливости конкретной лопатки или нескольких лопаток, установленных на колесе.
Ожидаемый технический результат - расширение возможностей по исследованию свойств крупногабаритных деталей при воздействии вибрации и снижение затрат на последующий ремонт и испытания.
Ожидаемый технический результат достигается тем, что способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины, включающий подготовку детали и установку ее на вибростенд, регулирование возбуждающей частоты вибрации вибростенда до ее совпадения с собственной частотой колебания детали, воздействие на деталь вибрацией с резонансной частотой, по предложению, для определения предела усталостной выносливости лопаток моноколеса компрессора турбомашины, при подготовке моноколеса и установке на вибростенд регулируют частоту собственных колебаний, по меньшей мере, одной его лопатки и возбуждающую частоту вибрации вибростенда до их совпадения, а воздействие на лопатку вибрацией с резонансной частотой производят при нагрузке, обеспечивающей в лопатке без разрушения, переменные, близкие к предельным, динамические напряжения в течение N-циклов нагружения, соответствующих материалу изготовления моноколеса. Совпадение частоты собственных колебаний, по меньшей мере, одной его лопатки и возбуждающей частоты вибростенда дополнительно обеспечивают путем демпфирования лопаток и/или нагружения грузами.
Такая реализация способа позволяет за счет предварительной подготовки крупногабаритной детали, в частности, моноколеса турбомашины при определении предела усталостной выносливости, довести до разрушения меньшее число лопаток и тем самым снизить затраты на ремонт, сохранив работоспособность большей части конструкции. При подготовке моноколеса турбомашины изменяют физические свойства лопаток такие, как массу или способность свободно колебаться под воздействием вибрации. При воздействии в течение N циклов нагружения, соответствующих материалу моноколеса, вибрацией минимум в одной лопатке обеспечиваются динамические напряжения, близкие к предельным.
Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами 1-5.
На фиг. 1 представлено демпфирование всех лопаток моноколеса бандажной лентой, кроме одной, в которой при воздействии вибрации реализуются динамические напряжения, близкие к предельным.
На фиг. 2 представлено изменение массы всех лопаток моноколеса при помощи снабжения последних грузами, кроме одной, в которой при воздействии вибрации реализуются динамические напряжения, близкие к предельным.
На фиг. 3 представлено изменение массы одной лопатки моноколеса путем снабжения ее грузом для реализации в ней при воздействии вибрацией динамических напряжений, близких к предельным.
На фиг. 4 представлено демпфирование бандажной лентой и снабжение грузами всех лопаток моноколеса, кроме одной, в которой при воздействии вибрации реализуются динамические напряжения, близкие к предельным.
На фиг. 5 представлено демпфирование всех лопаток моноколеса бандажной лентой, кроме одной, которую снабжают грузом и в которой при воздействии вибрации реализуются динамические напряжения, близкие к предельным.
При определении предела усталостной выносливости лопаток моноколеса турбомашины, состоящего из выполненных зацело блиска и лопаток, проводят предварительную подготовку. Различные варианты подготовки моноколеса представлены на фиг. 1-5. Она заключается в изменении физических свойств минимум одной лопатки. Это осуществляется, например, снабжением одной лопатки грузом (фиг. 3), что изменяет ее собственную частоту колебаний относительно оставшихся, которые могут быть дополнительно задемпфированы, например, бандажной лентой (фиг. 5). Подготовленное моноколесо устанавливают на вибростенд. Производят регулировку вибростенда до совпадения возбуждающей частоты с частотой лопатки, на которую установлен груз, таким образом, чтобы максимальные динамические напряжения в ней были близки к предельным. Замер напряжений может осуществляться, например, при помощи тензодатчиков. Ожидаемые предельные динамические напряжения могут быть определены заранее, например, на образцах из материала моноколеса. Далее производят воздействие вибрацией на моноколесо в течение N циклов нагружения. Например, для сплавов на никелевой основе N=2⋅107. При этом в лопатке, снабженной грузом, реализуются максимальные динамические напряжения, а в оставшихся - в несколько раз меньшие. В случае разрушения лопатки до реализации N циклов нагружения снабжают грузом другую лопатку, производят регулировку вибростенда, чтобы в ней реализовались меньшие максимальные динамические напряжения, чем в разрушенной, например, на 1 кгс/мм2. После чего повторяют воздействие вибрацией на моноколесо в течение N циклов нагружения. При достижении N циклов нагружения останавливают испытания.
В случае достижения N циклов нагружения в первом испытании снабжают грузом другую лопатку, производят регулировку вибростенда, чтобы в ней реализовались большие максимальные динамические напряжения, чем в предыдущей, например, на 1 кгс/мм2. Повторяют испытания до разрушения лопатки при количестве циклов нагружения менее N.
Для подтверждения полученного значения предела усталостной выносливости повторяют испытания еще для нескольких лопаток.
Реализация способа описанным выше образом позволяет определить предел усталостной выносливости лопаток на одном моноколесе, после воздействия вибрацией сохранить работоспособность большей его части и проводить восстановление или замену некондиционных лопаток (разрушившихся или подвергшихся воздействию максимальных динамических напряжений) по существующим ремонтным технологиям, например, сварка трением. После ремонта моноколесо может быть допущено для проведения дальнейших испытаний автономно или в составе турбомашины, что существенно снижает затраты на испытания.
Claims (2)
1. Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины, включающий подготовку детали и установку ее на вибростенд, регулирование возбуждающей частоты вибрации вибростенда до ее совпадения с собственной частотой колебания детали, воздействие на деталь вибрацией с резонансной частотой, отличающийся тем, что для определения предела усталостной выносливости лопаток моноколеса компрессора турбомашины, при подготовке моноколеса и установке на вибростенд, регулируют частоту собственных колебаний, по меньшей мере, одной его лопатки и возбуждающую частоту вибрации вибростенда до их совпадения, а воздействие на лопатку вибрацией с резонансной частотой производят при нагрузке, обеспечивающей в лопатке без разрушения переменные, близкие к предельным, динамические напряжения в течение N-циклов нагружения, соответствующих материалу изготовления моноколеса.
2. Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что совпадение частоты собственных колебаний, по меньшей мере, одной его лопатки и возбуждающей частоты вибростенда дополнительно обеспечивают путем демпфирования лопаток и/или нагружения их грузами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016142674A RU2629919C1 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016142674A RU2629919C1 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2629919C1 true RU2629919C1 (ru) | 2017-09-04 |
Family
ID=59797782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016142674A RU2629919C1 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2629919C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714535C1 (ru) * | 2019-07-05 | 2020-02-18 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1315255A1 (ru) * | 1985-08-06 | 1987-06-07 | Предприятие П/Я М-5953 | Устройство дл вибрационной обработки резонансного типа |
| RU2312321C2 (ru) * | 2006-01-10 | 2007-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по атомной энергии | Способ определения предела выносливости деталей |
| RU2443993C1 (ru) * | 2010-11-02 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ усталостных испытаний металлических образцов |
-
2016
- 2016-10-31 RU RU2016142674A patent/RU2629919C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1315255A1 (ru) * | 1985-08-06 | 1987-06-07 | Предприятие П/Я М-5953 | Устройство дл вибрационной обработки резонансного типа |
| RU2312321C2 (ru) * | 2006-01-10 | 2007-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по атомной энергии | Способ определения предела выносливости деталей |
| RU2443993C1 (ru) * | 2010-11-02 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ усталостных испытаний металлических образцов |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714535C1 (ru) * | 2019-07-05 | 2020-02-18 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Česnik et al. | Uninterrupted and accelerated vibrational fatigue testing with simultaneous monitoring of the natural frequency and damping | |
| Witek et al. | Fatigue analysis of compressor blade with simulated foreign object damage | |
| CN105209882B (zh) | 将高频摩擦应力和低周疲劳结合的试验设备 | |
| RU2006127494A (ru) | Способ ремонта лопатки моноблочного оснащенного лопатками диска турбомашины и опытный образец для реализации указанного способа | |
| Booysen et al. | Fatigue life assessment of a low pressure steam turbine blade during transient resonant conditions using a probabilistic approach | |
| Rodríguez et al. | Fatigue of steam turbine blades at resonance conditions | |
| CA3124871C (en) | Method for internal stress regulation in superalloy disk forgings by pre-spinning | |
| US9182379B2 (en) | Method of carrying out a vibratory fatigue test of a mechanical part | |
| RU2629919C1 (ru) | Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины | |
| CN105861969B (zh) | 一种修复铜薄膜试件疲劳损伤的振动处理方法 | |
| CN104596719A (zh) | 一种航天用集成电路极限应力强度的快速评价方法 | |
| Weser et al. | Advanced experimental and analytical investigations on combined cycle fatigue (CCF) of conventional cast and single-crystal gas turbine blades | |
| US9067673B2 (en) | Measurement of the inertial properties of an aircraft movable control surface | |
| Bovsunovsky et al. | Highly sensitive methods for vibration diagnostics of fatigue damage in structural elements of aircraft gas turbine engines | |
| Xu et al. | Fatigue behaviors of a titanium alloy in the VHCF regime based on a vibration‐based bending fatigue test | |
| US9880068B2 (en) | Method of testing | |
| White et al. | Evaluation of the B-REX fatigue testing system for multi-megawatt wind turbine blades | |
| Rygiel et al. | Numerical vibration analysis of turbine engine compressor blades depending on geometry and position of the damage | |
| Bullough et al. | The characterization of the single crystal superalloy CMSX-4 for industrial gas turbine blading applications | |
| CN106676238A (zh) | 一种轨道交通设备大型金属构件振动时效处理方法 | |
| RU2714535C1 (ru) | Способ вибрационных испытаний крупногабаритных деталей турбомашины | |
| Repetskiy et al. | Modeling and simulation of dynamic processes with the help of program package BLADIS+ | |
| Mu et al. | A modified normal strain ratio fatigue life model based on the hybrid approach of critical plane and crystallographic slip theory | |
| Scott-Emuakpor et al. | Bending fatigue life comparison between DMLS and cold-rolled nickel alloy 718 | |
| Witek | Fatigue analysis of the compressor blades with v-notches |