Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Биметаллические блиски турбин с бандажированными лопатками для газотурбинных двигателей

# 06, июнь 2015
DOI: 10.7463/0615.0771150
Файл статьи: SE-BMSTU...o156.pdf (1325.47Кб)
авторы: Магеррамова Л. А., Васильев Б. Е.

УДК 621.438-253:621.452.3-226.2:669.14.018.44

Россия,  Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова

В статье оценивается перспективность применения блисковых конструкций рабочих колес турбин с бандажированными лопатками. Зачастую выбор конструкции рабочих колеса с разъемными соединениями диска и лопаток приводит к отсутствию возможности размещения необходимого по газодинамической эффективности количества лопаток из-за конструктивных и прочностных ограничений.
Задачи повышения ресурса, длительной прочности, циклической долговечности, вибрационной прочности и облегчения конструкции рабочего колеса высокотемпературных турбин газотурбинных двигателей, в том числе предназначенных для длительной эксплуатации, могут быть решены при исключении замковой части.
Разработана технология изготовления неразъёмных блисков с помощью соединения лопаток с дисковой частью методами горячего изостатического прессования. Данная технология позволяет использовать лопатки с бандажными полками, что необходимо для  увеличения КПД и для повышения вибрационной надёжности длинных рабочих лопаток.
Актуальной является задача обеспечения необходимого положения бандажных полок по отношении друг к другу, как при изготовлении, так и в рабочих условиях. Проведенные исследования влияния монтажного положения бандажных полок рабочих колес на прочность лопаток в процессе их эксплуатации позволили разработать методику выбора монтажного положения бандажных полок.
На основе расчётов двух рабочих колес ТНД и ТВД  установлены преимущества блисковых конструкций рабочих колес по отношению к замковым вариантам.  Применение биметаллических блисков с бандажированными лопатками привело к увеличению в несколько раз долговечности и уменьшению массы рабочего колеса турбины.
Кроме того, преимуществом таких конструкций является возможное уменьшение количества деталей, исключение утечек и фретинга, имеющих место в замковых соединениях, исключение дорогостоящих операций протяжки для изготовления замковых соединений и экономия металла диска. К недостаткам блисков можно отнести отсутствие демпфирования в элементах замковых соединений, которое может быть компенсировано конструктивными мероприятиями. Кроме того, пока не разработаны методы ремонта лопаток блиска.
Несмотря на отмеченные недостатки применение биметаллических блисков турбин с бандажированными лопатками весьма перспективно.

Список литературы
  1. Васильев Б.Е. Разработка модели пластичности для монокристаллических материалов для проведения прочностных расчётов лопаток турбин перспективных двигателей // Технология легких сплавов. 2013. № 3. С. 90 - 100.
  2. Ramaglia A.D., Villari P. Creep and Fatigue of Single Crystal and Directionally Solidified Nickel-Base Blades via a Unified Approach Based on Hill48 Potential Function: Part 1 — Plasticity and Creep // ASME Turbo Expo 2013: Turbine Technical Conference and Exposition. Vol. 7A: Structures and Dynamics. Paper no. GT2013-94675. DOI:10.1115/GT2013-94675
  3. Méric L. Single Crystal Modeling for Structural Calculations: Part 2 - Finite Element Implementation // Journal of Engineering Materials and Technology. 1991. Vol.113, no. 1. P. 171-182. DOI: 10.1115/1.2903375
  4. Каблов   Е.Н. Жаропрочность никелевых сплавов. М .: Машиностроение , 1998. 464 с .
  5. Naumenko K. Modeling of High-Temperature Creep for Structural Analysis Applications: Ph.D thesis. Martin-Luther-Universitat Halle-Wittenberg, 2006. 206 p.
  6. Локощенко А.М. Кинетический подход исследования длительной прочности металлов при двухосном растяжении // Авиационно-космическая техника и технология. 2005. № 10. С. 128 - 135.
  7. Manu C.C. Finite element analysis of stress rupture in pressure vessels exposed to accidental fire loading: Ph.D thesis. Queen’s University, 2008. 211 p.
  8. Васильев Б.Е., Магеррамова Л.А. Формирование уравнений ползучести сплавов для расчетов кинетики напряженно-деформированного состояния высокотемпературных лопаток турбин // Вестник Московского Авиационного Института. 2012. Т . 19, № 4. C. 99-107.
  9. Vasil'ev B.E. Определение расчетной долговечности деталей турбин с помощью пользовательской модели ползучести в конечно-элементном комплексе ANSYS // Инженерный журнал: наука и инновации. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 10. Режим доступа: http://engjournal.ru/catalog/machin/energy/402.html (дата обращения 25.02.2015).
  10. Васильев Б.Е. Модель ползучести лопаток турбин из монокристаллического суперсплава на никелевой основе [программа ЭВМ]: свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ № 2014611870. 2014.
  11. Allan C.D. Plasticity of nickel base single crystal superalloys: PHD thesis. Massachusetts Institute of Technology, 1995 . 2 06 p.
  12. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Термопрочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 455 с.
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2020 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)