Способ испытаний лопаток турбин на трещиностойкость

Союз СоветскихСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1888012ле делам изобретений и еткрмтий(72) Автор изобретен и А. И. Пет ститут проблем прочности АН(71) Заявитель 54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ЛОПАТОК ТУРБИ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬленная невозможностью учета изменения текущей скорости распространения трещины.Цель изобретения - повышение точности испытаний.Цель достигается тем, что перед испытаниями наносят трещину заданных размеров на кромку пера лопатки в месте максимального отношения растягивающих термических напряжений к пределу текучести материала лопатки, амплитудуизмеряют в направлении наибольшего ее изменения, а скорость распространения трещины определяют по формуле:Д 1 (Яу (дй йй я к ис биниспытательнои льзовано при на трещинотани ть, з опат му т еству о тр лопаток ключающ у закрепл мператур циклов д ешиносто турийся яют,номуо по- косОНаиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ испытаний лопаток турбин на трещиностойкость, заключающийся в том, что испытуемую лопатку консольно закрепляют, подвергают цикличес-кому температурному воздействию, измеряют от нейтрального положения амплитуд от перемещений периферийного сечения пера лопатки, периодически прерывают температурное воздействие и измеряют длину трещины, по скорости распространения ко торой судят о трещиностойкости 2.Общим недостатком этих способов является низкая точность испытаний, обусловгдето - длина треш И - число цикло ствия. На фиг. 1 предс для реализации сп фик зависимости от количества тем на фиг. 3 - графи длины трещины от Устройство для держит продувочнны;температу ого воздеи а устроиства иг. 2 - грамплитуды от воздействий; и изменения т.способа ссоедине Изобретение относит технике и может быть испытании. лопаток ту стойкость.Известен способ испь бин на трещиностойкос в том, что испытуемую л подвергают циклическо воздействию и по колич явления трещины судят ти 1. тавлена схем особа; на ф зменения а пературных к зависимос амплитуды реализации ю камеруную с источником горячего газа (не показан), внутри которой размещены подвижный и неподвижный захваты 2 и 3 для крепления испытуемой лопатки 4. Подвижный захват 2 связан через тягу 5 с рычагом 6, один конец которого закреплен с помощью шарнира 7, а другой конец связан с датчиком 8 перемещений, соединенным через усилитель 9 с регистрирующим прибором 1 О.Способ реализуют следующим образом.В лопатке 4, подлежащей испытанию, предварительно определяют распределение температурных полей для различных моментов времени цикла температурного воздействия в условиях заданного циклического режима испытаний. По полученным температурным полям, используя известные методики, рассчитывают нормальные к поперечным сечениям пера термические напряжения в лопатке 4. По результатам расчета определяют на кромке пера место, где имеется максимальное отношение растягивающих термических напряжений к пределу текучести материала лопатки. В этом месте перед испытаниями наносят трещину заданных размеров, локализуя тем самым место разрушения и устраняя появление в этой зоне дополнительных термоусталостных трещин, которые могут повлиять на величину скорости распространения исследуемой трещины. Затем лопатку 4 консольно закрепляют в неподвижном захвате 3, соединяют периферийное сечение лопатки 4 с подвижным захватом 2 и подвергают циклическому температурному воздействию, в результате чего из-за неравномерного нагрева и охлаждения, обусловленного сложным сечением лопатки, она периодически отклоняется от своего нейтрального положения то в сторону ее спинки, то в сторону корыта, перемещая за собой рычаг 6. Перемещения рычага 6 преобразуются с помощью датчика 8 в электрические сигналы, усиливаемые усилителем 9 и регистрируемые прибором 10 в виде диаграмм изменения амплитуды 0 перемещений периферийного сечения лопаток 4 от количества циклов температурных воздействий. По диаграмме определяют амплитуду 0 перемещений в направлении ее наибольшего изменения, что позволяет с большей точностью судить о текущей скорости распространения трещины, поскольку в одном случае при стесненном температурном удлинении кромок лопатки берега трещины смыкаются на протяжении части температурного цикла, препятствуя существенному изменению величины амплитуды перемещений, а в другом случае таких препятствий не будет, берега трещины расходятся, и ампли туда Ют перемещений изменяется быстреес ростом трещины. Скорость распространения трещины определяют по формуле:е дагде 1 - длина трещины;Х - число циклов температурного воздействия.Из этой формулы видно, что при постоянной величине амплитуды от перемещений скорость распуостранения трещины равна нулю, т. е, - ,ф= О (фиг. 2, участок 1).Зависимость изменения амплитуды от перемещений от числа Х циклов температурных воздействий дифференцируют по числу циклов, определяя величину скорости распространения трещины в расчетный момент времени,Способ позволяет повысить точность испытаний за счет определения истинной ско рости роста и трещины.Формула изобретенияСпособ испытаний лопаток турбин натрещи ностой кость, заключающийся в том,что испытуемую лопатку консольно закрепляют, подвергают циклическому температурному воздействию, измеряют от нейтрального положения амплитуду 0 перемещенийпериферийного сечения пера лопатки, пеЗ 0 риодически прерывают температурное воздействие и измеряют длину трещины, поскорости распространения которой судято трещиностойкости, отличающийся тем, что,с целью повышения точности испытаний, перед испытаниями наносят трещину задан 35 ных размеров на кромку пера лопатки вместе максимального отношения растягивающих термических напряжений к пределутекучести и материала лопатки, амплитуду б. измеряют в направлении наиболь 40щего ее изменения, а скорость распространения трещины определяют по формуле:16 18,, =/ - ,/.где( - длина трещины;Я - число циклов температурного воздействия.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Третьяченко Г. Н., Кравчук Л. В.,Куриат Р. И. и др, Несущая способность0 лопаток газовых турбин при нестационарном тепловом и силовом воздействии, Киев,Наукова думка, 1975, с. 80 - 83,2. Проблемы прочности, 1976, Мо 6,стр, 100 в 1 (прототип).888012 Р 0200 0,22 0 ИО , ж Фю/Составитель В, ГрнненкоРедактор Е. Хейфиц Техред А. Бойкас Корректор М. Коста Заказ 10717/11 Тираж 910 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4