Б) повреждаемость конструкции при термоусталости.

С увеличением ресурса ГТД возрастает доля отказа, связанных с термоусталостным повреждением (КС, турбина реверсивное устройство). Они развиваются из-за напряжения, возникающих внутри материала в результате неравномерности прогрева на переходных режимах работы.

а) В упругой области постоянному размаху напряжения соответствует постоянный размах деформации Δξ.

б) В зоне расположения отверстий, галтелей, где упругопластическое деформирование.

в) В охлаждаемых лопатках турбин: при постоянном размахе внешних сил внутренние штырки, расположенные в охлаждающей полости лопатки, подвергаются циклической деформации постоянного значения Δξ, определяемая жесткостью оболочки лопатки.

Существует ряд эмпирических зависимостей, определяющих изменения несущие способность материала, работающего в режиме «нагрев-охлаждение». Зависимости Ленджера-Менсона. Коффино соответственно:

ΔΕ_l+p=0,5[ln1: (1- ψ)]N^-0,5+2σ_-1: Ε

ΔΕ_pN^0,5=0,5[ln1: (1- ψ)]

ΔΕ_l+p – размах суммарных упругопластических деформациях;

ΔΕ_p – размах пластической деформации; Е – модуль упругости;

Ψ – пластичность при статическом разрыве; N – число циклов до разрушения; σ_-1 – предел усталости на базе 10⁸ циклов.

Из рис.2.16. термоусталость подчиняется линейному закону суммирования повреждения. Сочетание со статической подгрузкой доля статического и циклических повреждений рассматриваются в нелинейной связи:

a_t^α ±a_N^β=1

Линейно повреждается лишь сплав (ВЖ – 98), остальные – гиперболическому закону. Термоусталостная повреждаемость в реальных условиях – сетка мелких поверхностных в зоне конструктивных концентратов напряжений, что повышает вероятность развития трещин механической усталости.

Можно ли управлять термоциклической повреждаемостью?

Т еоретически можно управлять термоциклической повреждаемостью концентратов напряжения, повышения жаропрочности и уменьшение коэффициента линейного расширения материала. В эксплуатации эти повреждения рассматривают как признак исчерпания ресурса. На ГТД – ограничивают число запусков, продолжительность работы на взлетном режиме (эти режимы наиболее повреждающие) – один запуск эквивалентен по повреждаемости 43 минутам. Работы двигателя на нормальном режиме – по отношению к лопаткам турбины.

Повреждаемость при изнашивании.

Для авиационной конструкции принципиальное значение имеют три вида изнашивания

• При трении скольжении, качения и газообразное изнашивание.

В условиях трения скольжения работают шлицевые и шарнирные соединения самолетных трансмиссий, лунжерные пары;

В условиях трения качения – подшипники ротора и зубчатые передачи.

Газообразивное изнашивание присуще лопаточным венцам проточной части авиационных двигателей.

А) изнашивание при трении скольжения.

Главная особенность – непостоянство скорости изнашивания с наработкой, т.е. нелинейная повреждаемость. Модель накопления продуктов износа при трении скольжения в виде экспоненциальной функции вида:

^ti-ti-1

δ=(δ_i+h)10 ^A -h

Коэффициент A, измеряемой в единицах наработки (часы, посадки, циклы), определяют формулу случайной кривой износа:

A=(t_i – t_{i – 1})/lg(σ_i/σ_{i – 1})

t_i, t_{i -1} – соответственно текущий и предыдущий момент наработок;

σ_i, σ_{i – 1} – средние квадратичные отклонения соответственно для t_i и t_i-1.

Коэффициент h выражается в единицах износа (зазор в трущейся паре). Он определяет положение кривой износа относительно начала координат:

δ_i – δ_{i – 1}(σ_i/σ_{i – 1}^-1)

σ_i/σ_{i – 1}^-1

h=

С

t_i – t_i-1

корость процесса изнашивания определяют путем дифференцирования исходного уравнения:

dδ δ_i+h

A

V

dt

A lge

= = - 10

П риведенные уравнения дают возможность на основе статического исследования эксплуатационных износов конкретных элементов конструкции, имеющих наработку t_i, t_{i – 1}, найти конкретное уравнение, описывающие повреждаемость при изнашивании в данных условиях.

На рис. 2.19. приведена функция, описывающая накопление износовой повреждаемости буксы амортстойки шасси самолета. Экспоненциальная модель суммирования износовых повреждений подтверждена экспериментальным материалом, и в настоящее время наиболее приемлемо. Главная особенность → при прогнозировании предельных износовых повреждений соответствующим сроки службы будут существенно короче, чем при использовании линейной модели. Изнашивание при трении скольжения нельзя отнести к структурно-чувствительным процессам, как это было в случаях с длительным и повторно-переменным нагружениями. Решающим фактором здесь является среда, в которой идет процесс трения-скольжения (наличие, качество и достаточность смазки).

Долговечность деталей шарнирных соединений (шасси) может быть пониженной из-за явлений схватывания металла трущихся пар.

Особенность изнашивания плунжерных пар – малая интенсивность изнашивания в предразрушающей стадии. Здесь допустимые предельные износ также малы (в гидравлических насосах увеличение зазора в плунжерных парах на 2-3 мкм существенно сказывается на подаче насоса). Интенсивный износ там, где удельные нагрузки выше расчетных и способны продавить смазывающую среду.

Шлицевые соединения изнашиваются быстро, если есть несоосность между шлицевым ведущим валом и ведомой шестерней привода агрегата. Противоизносные покрытия (омеднение, серебрение и т.п.). при несоосности сопрягаемых деталей, превышающей 10%, становятся практически неэффективными.