Повреждения, диагностика и контроль технического состояния силовых установок

Распространенным дефектом, выявленным при периодическом осмотре внутренних полостей камер сгорания, является трещинообразование. Основная причина появления трещин – повышенный уровень термоциклического воздействия в зонах, имеющих значительный температурный градиент, например, на кромках отверстий подвода вторичного воздуха, в местах стыка горячей и относительно холодной оболочек. Появлению таких трещин способствует отклонения в геометрии деталей или технологии их изготовления и сборки: чрезмерно острые кромки отверстий, остаточные напряжения после сварки, перекосы и несоосности при монтаже.

Другая причина образования трещин – резонансные колебания тонкостенных оболочечных конструкций камер сгорания. Такие колебания выявляются в процессе длительных стендовых испытаний и впоследствии устраняются усилением конструкции или перераспределением ее жесткости.

Рис. 19. Характерные повреждения камер сгорания ГТД

Газовые турбины. Большинство повреждений рабочих лопаток имеет усталостный характер и связано с переменными повреждениями, возникающими при колебаниях по низким формам (рис. 20). При интенсивных колебаниях по первой изгибной форме возможны растрескивание и усталостные разрушения хвостовиков лопаток.

Одной из причин возникновения повреждений лопаток в процессе эксплуатации является газовая коррозия, обусловленная наличием в продуктах сгорания химически активных соединений.

Разрушение бандажированных лопаток часто связано с уменьшением в процессе наработки натяга по бандажным полкам и возникновением износа и наклепа из-за появления зазора между ними.

Рис. 20. Характерные повреждения элементов конструкции газовых турбин ГТД

Характерным для турбинных лопаток является термоциклическое нагружение и возможность перегрева, что снижает сопротивление лопаток не только динамическим, но и статическим нагрузкам. В этом случае обрывы лопаток носят следы пластической деформации.

Наиболее опасным видом повреждений турбин является возникновение трещин и разрушение дисков, так как последнее не локализуется в пределах корпуса двигателя.

Трещины, как правило, образующиеся в местах концентрации напряжений: в позах для елочных хвостовиков, отверстиях для соединения дисков и прохода охлажденного воздуха. Основная причина появления трещин – малоцикловая усталость, возникающая при повторных нагружениях в процессе запуска и останова двигателя.

Опоры роторов. Все повреждения и разрушения подшипников, происходящие в условиях эксплуатации, можно разделить на следующие группы:

1. Разрушение от усталости материала в зоне контакта тел качения и беговых дорожек;

2. Повреждения от повышенного износа;

3. Разрушения, вызываемые изменением зазоров и посадок между деталями подшипников;

4. Повреждения с последующим разрушением из-за кратковременного или полного прекращения подачи масла при работе двигателя;

Усталостное разрушение наблюдается в виде точечного выкрашивания материала дорожек и тел качения. Причинами, способствующими усталостному разрушению, являются:

Большие нагрузки от центробежных сил тел качения в высоко-скоростных подшипниках;

Снижение твердости материала из-за кратковременного нагрева выше температуры отпуска как при изготовлении подшипника (прижоги при шлифовании), так и в эксплуатации;

Коррозийные язвы из-за плохой консервации или неудовлетворительных условиях хранения, фреттинг–коррозия при транспортировке;

Повышенному изнашиванию в процессе эксплуатации подвержены сепараторы и тела качения. Этому способствует неправильный монтаж подшипника, установка колец с перекосом. Попадание продуктов износа сепаратора в зону контакта тел качения может привести к заклиниванию подшипника и его разрушению.

Изменение зазоров между деталями подшипников происходит из-за температурных расширений этих деталей и повышенного их износа. Так, например, после выключения двигателя без предварительного охлаждения на пониженных режимах, поток тепла от дисков турбины через вал передается на внутреннее кольцо подшипника. Оно расширяется, выбирает зазоры и кратковременно заклинивает ротор. Это явление обнаруживается по тугому вращению ротора при его ручной прокрутке после подобных выключений двигателя. После полного охлаждения всего двигателя легкость вращения ротора восстанавливается, однако, высокие контактные напряжения при заклинивании могут привести к деформации контактируемых деталей и растрескиванию на их поверхности.

Похожие статьи:

Механическая обработка под размер
При этом способе ремонта деталь в результате механической обработки получает новый размер, отличающийся от первоначального (номинального) размера по рабочему чертежу, правильную геометрическую форму и требуемую шероховатость поверхности. Этот новый размер детали носит название ремонтного, и он може ...

Техническое обслуживание системы питания двигателей с газобаллонными установками
Основные неисправности газобаллонных установок их признаки и способы устранения При работе двигателя на газе в системе питания могут возник­нуть неисправности, которые вызывают затрудненный пуск двига­теля, неустойчивую работу на холостом ходу, неудовлетворитель­ные переходы от холостого хода к наг ...

Разработка модели одиночных действий БЛА
Решается задача поиска оптимального маршрута облета движущихся объектов одним БЛА с учетом ветра. Разобьем её на несколько подзадач. Поиск оптимального маршрута облета неподвижных объектов одним БЛА без учета ветра; Учет подвижности объекта; Учет ветра; Для решения задачи 1 запишем алгоритм перелет ...