Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 1
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите внести изменения в данный документ или опубликовать новую книгу свяжитесь с нами по по .
Страницы: 1 2 3... 27 28 29 30 31 32 33... 190 191 192
|
|
|
|
ным кожухом", повышающим их аэродинамические качества, а также частоту собственных колебаний. В конструкции, приведенной на рис. 2.7, предусмотрено конвекционное и пленочное охлаждение турбинных лопаток. В целом разность температур между газами и рабочими лопатками ниже, чем в рассмотренной выше системе сопловых лопаток. Это связано со скоростью смещения лопаток относительно рабочих газов и добавлением в их поток более холодного воздуха. В связи с вращением лопатки испытывают действие напряжений от центробежных нагрузок. Центробежное усилие, приложенное к единице массы на полувысоте рабочей лопатки, в 13-90 тыс. раз превышает силу тяжести. Напряжения от центробежных сил находятся в диапазоне от 69 МПа в среднем сечении лопастей лопаток первой ступени промышленных турбин до 277 МПа в сечении корневой части интенсивно охлаждаемых рабочих лопаток турбины авиадвигателей и последней ступени промышленных газовых турбин. Напряжения около 17 МПа возникают на последних ступенях турбовенти-ляторов авиадвигателей. Стремясь извлечь максимум энергии рабочего потока в промышленных газотурбинных установках, размеры кольцевой зоны последней ступени делают больше, чем в турбинах авиадвигателей. Поэтому у первых напряжения в корневом сечении рабочих лопаток обычно выше, чем у последних. Сочетание повышенных температур и напряжений порождает проблему ползучести рабочих лопаток и делает ее предметом главной заботы конструкторов, которые обычно выбирают для изготовления лопаток один из сплавов, обладающих наиболее высоким сопротивлением ползучести. Вместе с вращающимся турбинным диском рабочие лопатки перемещаются в пространстве, где расположены направляющие лопатки, камера сгорания, система опор. В таких условиях результирующие усилия, приложенные к лопаткам, колеблются, и это может породить явления многоцикловой усталости. Чтобы их избежать, конструкторы придают лопаткам форму, исключающую, насколько возможно, резонанс этих колебаний с собственными колебаниями лопаток. Нередко оказывается невозможным избежать вибраций во всем диапазоне рабочих скоростей вращения, и конструкторы вынуждены применять виброгасящие устройства или ограничиваться предотвращением лишь наиболее опасных резонансных ситуаций. 60 В двигателях боевых самолетов последних двух десятилетий и промышленных газовых турбинах второго поколения применено, по крайней мере на первой ступени турбины, воздушное охлаждение рабочих лопаток. Снижение температуры в среднем сечении лопастей лопаток повышает их живучесть в условиях ползучести. Как и в случае с направляющими лопатками, равномерное охлаждение рабочих лопаток практически невозможно. Наиболее горячие точки возникают на ведущих и задних кромках. "Холодные" точки на внутренних поверхностях, где охлаждение наиболее интенсивное. Они расположены по периметру хладопроводных полостей и на ребрах между углублениями в лопатках со спиральным охлаждающим каналом ("змеевиком"). Необходимость пуска и остановов двигателя делает неизбежным колебание тепловых деформаций, что приводит к возникновению малоцикловой усталости. Присущие авиадвигателям (особенно боевых самолетов) потребность в ускоренном нагреве и более значительные температурные градиенты между рабочими газами и охлаждаемой зоной привели к термомеханической усталости. Именно она определяет характер разрушения рабочих лопаток турбин авиадвигателей. Проявляется это обычно просто в виде растрескивания по границам зерен, ориентированных поперек оси нагружения в сплавах с равноосной микроструктурой. В борьбе с подобными явлениями очень скоро стали изготавливать рабочие лопатки турбин авиадвигателей путем направленной кристаллизации и в монокристаллическом состоянии. Воздух и топливо, поступающие в двигатели, особенно вертолетных и наземных установок, содержат небольшие количества Ыа, К, V и РЬ, которые вступают в реакцию суль-фидообразования и, таким образом, вызывают коррозию лопастей лопаток. Уже при концентрации порядка Ю-4 % (ат.) эти элементы способны привести к деструкции набора турбинных лопаток в течение немногих часов. Чтобы устранить эту проблему, разработчики-материаловеды продолжают действовать в двух направлениях: модифицируют сплавы, чтобы повысить их сопротивление коррозионному воздействию, и разрабатывают для сплавов антикоррозионные защитные покрытия. Однако заботы конструкторов на этом не кончаются, поскольку уже известно, что покрытия снижают сопротивление усталости. В список кандидатных 61
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3... 27 28 29 30 31 32 33... 190 191 192
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу |
