Способ испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01N3/08 G01M13/00 

Изобретение относится к турбомаши ностроению, в частности к способам испытания лопаточных дисков турбомашины на .прочность и устройствам для их осуществления. Известен способ испытания лопаточ ных дисков турбомашины, заключающийся в том, 4to к элементу обода диска или модельному образцу прикладываются усилия, имитирующие в основании паза окружные напряжения во вращающемся диске за счет изгиба образца через элементы передачи усилия от испытательной машины. Известно устройство для испытания лопаточных дисков турбомашин на проч ность, содержащее испытуемый модельный образец или элемент диска, пуансон для создания чистого изгиба в исследуемой зоне образца и опорные катки L13 . Однако такие способ и устройство не воспроизводят радиальных усилий и контактных напряжений в соединении, а также крутящег.о момента, возникающего от несоосности паза и диска. К тому же окружные напряжения воспроизводятся только в наружных сечениях образцов, переходя затем в сжимающие на внутренней поверхности, что приводит к перераспределению напряжений при появлении трещины и замедлению ее роста и исключает возможность достоверного определения долгов--шости до разрушения. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ испытания ло паточных дисков турбомашин на прочность путем приложения усилий к элементу обода диска, имеющему пазы для размещения лопаток и межпазовые выступы. Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для испытания лопаточных дисков турбомашин, содержащее имитаторы, хвостовико лопаток, размещенные в пазах элемента обода диска с межпазовыми выступа ми, и захваты С21. Однако известные способ и устройство применимы только при определении влияния конструктивных или технологических мероприятий и не позволяет воспроизводить эксплуатационных повреждений от действ-ия на межпазовый выступ окружных и радиальных напряжений и крутящего момента, вызванного несоосностью осей паза и вращения диска. Целью изобретения является приближение условий испытания к эксплуатационным . Указнная цель достигается тем, что сргласно способу испытаниялопаточных дисков турбомашины на прочность путем приложения усилий к элементу обода диска, имеющему пазы для размещения лопаток и межпазовые выступы, прикладывают усилия к соседним пазам с величиной/ равной центробежной силе двух лопаток и межпазового выступа, и к торцам элемента обода под углом к оси межпазового выступа, определяемым из уравнения ос огссЦ- , где 5f. радиальные напряжения; в окружные напряжения. Устройство для испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность, содержащее имитаторы хвостовиков лопаток, размещенные в пазах элемента обода диска с межпазовыми выступами, и захваты, снабжено связанной с одним из захватов траверсой, шарнирно соединенными с ней и элементом обода диска тягами, связанным с другим захватом коромыслом и соединенными.с ним имитаторами хвостовиков шарнирными стержнями, причем шарнирные соединения тяг и элемента обода диска расположены на равных расстояниях от середины межпазового выступа. При этом коромысло может иметь серповидную форму и обращено выпуклой стороной к элементу обода диска. На фиг. 1 показано устройство дш испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 (схемы действия усилий на элемент диска турбомашин); на фиг. 3 - вид А на фиг. 2. Устройство для испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность содержит имитаторы 1 хвостовиков лопаток, размещенные в пазах 2 элемента 3 обода диска с межпазовыми выступами 4, захваты 5 и снабжено связанной с одним из захватов 5 траверсой 6, шарнирно соединенными с чей элементом 3 обода диска тягами 7, связанным с другим захватом 5 коромыслом 8 и соединенными с ним имитаторами 1 хвостовиков шарнирными стержнями 9, причем шарнирные соединения 10 тяг 7 3 .и элемента 3 обода диска расположен на равных расстояниях от середины межпазового выступа 4. Коромысло 8 имеет йерповидную форму и обращено вьшуклой стороной к элементу 3 обод диска. Способ испытания лопаточных дисков турбомашин на прочность осуществляется следующим образом. Прикладывают усилия к элементу 3 обода диска, имеющему пазы 2 для размещения лопаток и межпазовые вьгс тупы 4. Причем прикладывают усилия к соседним пазам 2 с величиной, рав ной центробежной силе двух лопаток и межпазового выступа 4, и к торцам элемента 3 обода под углом к оси меж пазового выступа 4, определяемым из ура:внения ot arcata- : л где SV - радиальные напряжения; окружные напряжения. 164 Предлагаемые способ и устройство для его осуществления позволяют воспроизводить в диске необходимую величину соотношения радиальных и окружных напряжений, а также контактные напряжения, действующие на контактные поверхности паза, и крутящий момент, поскольку в элементе 3 обода диска сохраняется наклонное расположение паза по отношению к боковой поверхности элемента 3 обода диска и на межпазовый выступ 4 действуют насосные усилия, вызывающие его закрутку. Испытание проводится по программе циклических или длительных испытаний. При этом ведется постоянный контроль за местами возможного появления трещины (например, с помощью микроскопа или люминесцентной дефектоскопии) . При обнаружении трещины замеряют ее размеры и испытание продолжают с периодическим определением ее прироста до полного разрушения образца..

1. Способ испытания лопаточных дисков турбомашины на прочность путем приложения усилий к элементу обода диска, имеющему пазы для размещения лопаток и межпазовые выступы, отличающийся тем, что, с целью .приближения условий испытания к эксплуатационным, прикладывают усилия к соседним пазам с величиной, равной центробежной силе двух лопаток и межпазового выступа, и к торцам элемента обода под углом к оси межпазового выступа, определяемым из уравнения (г o.a cctn-ус- - 1% где dt - радиальные напряжения; SB- окружные напряжения. 2.Устройство для испытания лопаточных дисков турбомашины на прочность, содержащее имитаторы хвостовиков лопаток, размещенные в пазах элемента обода диска с межпазовыми выступами, и захваты, о т л и ч а ю щ е q с я тем, что, сцелью прибЛ1окения условий испытания к эксплуатационным, устройство снабжено связанной с одним из захватов траверсой, (Л шарнирно соединенными с ней и элес ментом обода диска тягами, связанным с другим захватом коромыслом и соеди§ ненными с ним и имитаторами хвостовиков шарнирными стержнями, причем шарнирные соединения тяг и элемента обода диска расположены на равных расстояниях от середины межпазового 4 вые тупа. 3.Устройство по п. 3, отлиto чающееся тем, что коромысло имеет серповидную форму и обращено выпуклой стороной к элементу обода диска.