3.4.5 Исследование распределения относительных напряжений

На лопатках с минимальной, средней и максимальной частотами первой изгибной формы резонансных колебаний проводится исследование распределения относительных напряжений на данной форме колебаний.

Тензорезисторы с базой 5мм и шагом 10мм наклеиваются вдоль входной и выходной кромок со стороны корыта и вдоль спинки в местах наибольших толщин профиля. Схема препарирования лопаток турбиныТНА тензорезисторами приведена в графической части проекта.

По результатам исследования первой лопатки допускается ограничить число тензорезисторов за счет сечений, где относительные напряжения составляют менее 40% от максимальных напряжений.

Полученные эпюры распределения относительных напряжений по трем лопаткам усредняются и по средним значениям строятся кривые распределения относительных напряжений. При построении эпюр распределения относительных напряжений за единицу отсчета принимается максимальное значение напряжений.

На рисунке 2.1 приведены эпюры распределения относительных напряжений на исследованных рабочих лопатках турбиныТНА на частоте первой изгибной формы колебаний.

Из результатов тензометрирования следует, что нагруженной зоной лопаток, где действующие напряжения составляют свыше 95% от максимального напряжения, является входная и выходная кромки на расстоянии от 60 до 70мм от основания хвостовика.

В дальнейшем исследуемые лопатки препарировались тензорезисторами №№ 2, 3, 2", 3", расположенными в зоне действия наибольших напряжений.

3.4.6 Метод испытаний на усталость

Целью испытания на усталость является определения предела выносливости и параметров кривой усталости лопаток.

Испытания лопаток на усталость проводится при резонансных колебаниях по первой изгибной форме при температуре 20+5 С.

Уровень нагружения лопаток задается с учетом модуля упругости, указанного в паспорте материала, из которого изготовлены лопатки. Для лопаток из сплава ЦНК-7П по справочным данным модуль упругости был принят равным 2,1 10 МПа.

База испытания лопаток составляет 2x10 циклов.

За критерий разрушения принимается снижение собственной частоты лопаток на 1% относительно исходного значения и наличие трещины по результатам ЛЮМ контроля.

За предел выносливости принимается наибольшая амплитуда максимальных переменных напряжений, при которой выдерживают базу испытаний три лопатки.

Лопатки турбиныс хвостовиком елочного типа испытываются при консольном креплении при опирании по верхнему зубу и по ролику, установленному в нижнем пазу хвостовика. При данной схеме крепления лопаток турбины, исследуется сопротивление усталости всей лопатки как пера, так и хвостовика.

Перед проведением испытания каждая лопатка препарируется тензорезисторами в зоне действия наибольших напряжений. Уровень нагружения задается по тензорезистору с максимальными показаниями. Начальный уровень нагружения первой лопатки составляет около 120... 150% от предполагаемого предела выносливости.

Среднеквадратичная погрешность измерения не превышает 2%. Калибровка измерительных устройств проводится в соответствии с методикой калибровки измерительных устройств на режимах, охватывающих режимы испытаний лопаток.

Испытание ведется с наработкой базы испытаний. Каждая последующая лопатка испытывается на уровне на 2-4 кгс/мм² ниже уровня нагружения, на котором разрушилась предыдущая лопатка, или на том же уровне нагружения в случае прохождения предыдущей лопаткой базы испытаний.

При прохождении базы испытаний тремя лопатками, оставшиеся лопатки испытываются на уровне, выше определенного предела выносливости.

Лопатки, прошедшие базу испытаний, для получения дополнительной информации могут испытываться на более высоких уровнях нагружения. Полученные экспериментальные данные служат для построения кривой усталости.

Данная методика позволяет на ограниченном количестве лопаток 12шт. определить предел выносливости и построить кривую усталости.