Исследование прочностных характеристик и проектирование бандажированных лопаток ГТД
Диссертация
На каждом этапе проектирования ГТД актуальны вопросы: -правильного выбора расчетных методов оценки параметров динамики и прочности— определения необходимого объема работ, последовательности различных типов расчетов, согласованности действий с другими аспектами формирования облика лопатки (аэродинамика, охлаждение, конструкция) — входящие в комплекс мероприятий по оптимизации процесса… Читать ещё >
Содержание
- 1. ПРОБЛЕМАТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
- 1. 1. Особенности развития и проблемы создания ГТД
- 1. 2. Конструктивно-технологические и функциональные особенности лопаток турбокомпрессора
- 1. 3. Современные принципы проектирования ГТД
- 1. 4. Место и роль испытаний в процессе создания лопаток ГТД
- 1. 5. Цель и задачи исследования
- 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И РАСЧЕТНЫЕ АЛГОРИТМЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ 51 ЛОПАТОК ГТД
- 2. 1. Проектирование лопаток турбомашины на базе одномерной модели
- 2. 2. Проектирование лопаток на базе полупространственной модели
- 2. 2. 1. Модель обобщенного плоского деформированного состояния лопатки
- 2. 2. 2. Алгоритм вычисления деформаций и напряжений
- 2. 3. Трехмерные модели проектирования лопаток турбомашины
- 2. 4. Анализ результатов расчетов лопатки по моделям различного уровня сложности
- 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ ЛОПАТОК ГТД
- 3. 1. Методы и средства испытаний
- 3. 2. Методика определения погрешностей при стендовых испытаниях деталей ГТД
- 3. 3. Влияние эксплуатационных факторов на прочностные характеристики лопаток
- 3. 3. 1. Исследование автоколебаний рабочих лопаток КНД
- 3. 3. 2. Влияние условий входа на уровень переменных напряжений в КНД
- 3. 4. Влияние конструктивно-технологических факторов на прочностные характеристики лопаток
- 3. 4. 1. Исследование и доводка перфорации над рабочей лопаткой
- 3. 4. 2. Влияния углов установки регулируемых направляющих аппаратов на вибронапряженность лопаток
- 3. 4. 3. Конструкционные материалы и особенности технологии лопаток
- 4. 1. Условия и характеристики сопряжения бандажных полок лопаток турбомашины
- 4. 1. 1. Влияние монтажного зазора на прочностные характеристики лопаток
- 4. 1. 2. Влияние положения контактных поверхностей бандажной полки на прочностные характеристики лопаток
- 4. 2. Экспериментальная верификация расчетной модели
- 4. 3. Организационно- методологическая структура проектирования лопаток ГТД
- 4. 3. 1. Обобщенная структура проектирования турбомашины
- 4. 3. 2. Проектирование лопаток турбомашины в отделе прочности
- 4. 4. Экономический эффект оптимизации проектирования лопаток турбомашин
Список литературы
- Фаворский О.Н., Скибин В. А. Создание нормативной базы для сертификации наземных газотурбинных установок, выполненных на базе авиационных ГТД.// В сборнике трудов международной конференции «Энергодиагностика». М., 1995, Т2.С.428−432.
- Скибин В.А., Солонин В. И. ГТУ-ТЭЦ на базе авиадвигателей-энергетический потенциал России. Конверсия в машиностроении., 1996,№ 4.С.З 0−34.
- Скибин В.А., Крайко А. Н., Блинник Б. С., Математическое моделирование ключ к созданию двигателя.//Двигатель. № 2−4.1999.С.8−11.
- Скибин В.А. Современные методы и оборудование для испытаний воздушно-реактивных двигателей. М.: Изд-во «МАТИ» им. К. Э. Циолковского, 2000. С. 299.
- Семенченко И.В., Мирер Я. Г. Повышение надежности лопаток газотурбинных двигателей технологическими методами. М.: Машиностроение, 1977. С. 157.
- Кузнецов Н.Д., Цейтлин В. И. Эквивалентные испытания газотурбинныхдвигателей. М.: Машиностроение, 1976. С. 216.
- Биргер И.А., Балашов Б. Ф., Дульнев Р. А. и др. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей М.: Машиностроение, 1981. С. 222 .
- Ю.Аронов Б. М., Жуковский М. И., Журавлев В. А. Профилирование лопаток авиационных газовых турбин. М.: Машиностроение, 1975. С. 192.
- П.Кузнецов Н. Д. К вопросу об оптимальном контруировании ГТД. //Проблемы прочности.№ 11.1973 .С.25−29.
- Петухов А.Н. Сопротивление усталости деталей ГТД.М.: Машиностроение. 1993.С.240.
- Кузнецов Н.Д., Цейтлин В. И., Волков В.И.Технологические методы повышения надежности деталей машин. М.: Машиностроение. 1993.С.З04.
- Экспресс-информация.№ 11,февраль 1999.М. :ЦИАМ. Авиационное двигателестроение.С. 10.
- Экспресс-информация.№ 11,март 1999.М.: ЦИАМ. Авиационное двигателестроение.С.8.
- Марчуков Е.Ю., Онищик И. И., Рутовский Б. Б. и др. Испытания и обеспечение надежности авиационных двигателей и энергетических установок. М.:МАИ.2004.С.265.
- Насонов В.Н., Фишгойт А. В., Павлов. Ю.И., Попов В. Г. Диагностика, неразрушающий контроль и анализ разрушения. Учебное пособие МАТИ. М.: 2004. С. 120.
- Дэвис Г. «Методы снижения эмиссии при испытаниях ГТД на стендах США, перевод ТП-22, филиал ЦИАМ, 1976г. С. 11−15.
- Сборник временных инструкций по измерению, учету и контролювыбросов оксидов азота и углерода на объектах транспорта и использованию газа. Российское акционерное общество «Газпром». ВНИИ природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ). М., 1993.С.87.
- Насонов В.Н. Развитие экспериментальной базы по исследованию и доводке газотурбинных энергетических установок и их узлов в НИЦ ЦИАМ.// Труды НТК РАН «Газотурбинные технологии», г. Рыбинск, 2001.С.34−38.
- Насонов В.Н., Попов В.Г- Энергосберегающие высокоинформативные методы испытаний ВРД. // «Труды МАТИ» М.: Издательско-типографский центр МАТИ-РГТУ им. К. Э. Циолковского, 2005.С.51−56.
- Насонов В.Н. Новые сферы деятельности авиационного научно-испытательного центра. // Сборник докладов Первого международного форума «Высокие технологии оборонного комплекса». М.: АО «Экое», 2000.С.25−29.
- Биргер И. А. Основы автоматизированного проектирования //Известия вузов.Машиностроение. 1977.№ 8.С.32−35.
- CALS в авиастроении. Братухин А. Г., Давыдов Ю. С., Елисеев Ю. С. и др. М.: Изд-во МАИ., 2000 С. 248.
- Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Иосилевич Г. Б. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. М.: Машиностроение. 1993 .С.З 59.
- Скибин В.А., Солонин В. И. Научный вклад в создание авиационных двигателей. М.: Машиностроение.2000.С.560.
- Темис Ю.М. Проблемы автоматизации конструирования в машиностроении //Конверсия в машиностроении. 1994.,№ 3.C.23−24.
- Комаров В.А. Проектирование силовых схем авиационных конструкций. В кн.: Актуальные проблемы авиационной науки и техники. М.: Машиностроение, 1984. С. 114−129.
- Истомина С.В., Аронов Б. М., Керженков А. Г. Автоматизациякомпоновки чертежей деталей машин // Управляющие системы и машины. N 8. С. 112−116.
- Аронов Б.М. Автоматизация проектирования лопаток авиационных турбомашин.М.: Машиностроение. 1994.С.235.
- Расчет на прочность авиационных газотурбинных двигателей / Под ред. Биргера И. А. и Котерова Н. И. М.: Машиностроение, 1984.С. 208.
- Половинкин А. И, Бобков Н. К, Буш Г. Я .Автоматизация поискового конструирования (искусственный интеллект в машинном проектировании) М.:Радио и связь, 1985.С. 344 .
- Аронов Б.М. Автоматизация конструирования лопаток авиационных турбомашин. М.: Машиностроение, 1978. С. 168 .
- Аронов Б.М. О технологии автоматизированного проектирования конструкций деталей машин // Управляющие системы и машины.1985. N 1. С.29−34.
- Аронов Б.М., Бибиков В. В., Стенгач М. С. Исследование конструкций лопаточных венцов ротора и статора компрессора с помощью САПР // Проектирование и доводка авиационных газотурбинных двигателей: Сб. науч. тр. /Куйбышев: Изд. КуАИ, 1989. С. 14−23.
- Иващенко И.А., Иванов Г. В., Мартынов В. А. Автоматизированное проектирование технологических процессов изготовления деталей двигателей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1991.С. 327.
- Ступина Н.Н., Шорр Б. Ф. Расчет частот и форм колебаний диска с закрученными лопатками, связанными антивибрационными полками. Проблемы прочности, 1978, № 12.С.12−16.
- Рудавец В.А., Шорр Б. Ф. Расчет собственных частот и форм пространственных колебаний закрученных компрессорных лопаток В кн.: Теория оболочек и пластин. Москва. Наука. 1973.С.67−78.
- Биргер И.А. Прочность и надёжность машиностроительных конструкций: избранные труды, Уфа, 1998.С.246.
- Ресурсное проектирование авиационных ГТД. Руководство для конструкторов. Выпуск 3. Труды ЦИАМ N 1275, 1991С.72 .
- Динамика авиационных газотурбинных двигателей. Под редакцией БиргераИ.А., Шорра Б. Ф., М., Машиностроение, 1981.С. 232 .
- В.Г.Сундырин. М. В. Громов. Квазитрехмерная модель для статической прочности и циклической долговечности монокристаллических лопаток турбин. Москва. ЦИАМ. 1997.С.34.
- Menson S.S. Thermal Stress and Low-Cycle Fatigue. N-Y, 1964.
- Swanson G.A., Bill R.C. Life prediction and constitutive models for engine hot section anisotropic materials. AIAA-85−1421, 1985.
- Nozhnitsky Yu.A., Doulnev R.A., Soundyrin V.G. Damage mechanisms for thermomechanical fatigue of aircraft engines materials. AGARD Conference Procidings 569, 1996.
- Биргер И.А., Шорр Б. Ф. и др. Термопрочность деталей машин. -Москва, Машиностроение, 1975.С.98.500.3енкевич. Метод конечных элементов в технике. Москва. Мир. 1976.С.56.
- Норри, Ж. де Фриз. Введение в метод конечных элементов. Москва. Мир. 1981.С.78.
- ABAQUS/Analysis User’s Manual. U.S.A. © Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc. 2004.
- Хориков А.А. Метод и система диагностики аэроупругих колебаний рабочих лопаток компрессоров датчиками пульсаций.
- Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования. Харьков: ИМП 1997.С.323−332.
- Хориков А. А. Развитие методов прогнозирования и диагностики классического флаттера рабочих лопаток осевых турбомашин.//Международный симпозиум «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред"М.: «ГРАФОС». 1998.С.134−138.
- Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы исследования вибраций с помощью голографии.М.:ЦИАМ, 1980.С.24.
- Демьянушко И.В., Биргер И. А. Расчет на прочность вращающихся дисков. М.:Машиностроение, 1978.С.250.
- Сизова Р.Н., Балепина Т. В., Кутырев В. В. Прогнозирование циклической долговечности дисков на базе принципа допустимых повреждений .Труды международной конференции ICAE, М.1990. С.215−220.
- Пипопуло А.В., Андреев А. В., Чепкин В. М. и др. Способ динамических испытаний на устойчивость ротора турбомашины. № 1 356 688. Авторское свидетельство на изобретение. 1987.
- Попов В. Г. Пипопуло А.В., Степанов С. А. Методики и оборудование прочностных испытаний лопаток ГТД. Учебное пособие. М.: Издательско-типографский центр «МАТИ» РГТУ им. К. Э. Циолковского, 2004. С. 56.
- Скибин В.А., Насонов В. Н., Павлов Ю. И., Основные методы измерений физических параметров при испытаниях двигателей летательных аппаратов. Учебное пособие. М.: Издатеяьско-типографский центр МАТИ-РГТУ им. К. Э. Циолковского, 1995. С. 89.
- Гимнелевич В.Е. Теория эксперимента. М.: Рикел, Радио и связь, 1994.С.59.
- Пипопуло А.В., Бондаренко М. В., Быков В. И. и др. Исследование динамической нагруженности лопаток компрессора в процессе доводки.
- М.: ЦИАМ.// Новые технологические процессы и надежность ГТД.// 2 (62). 1997. С.19−47.
- Пипопуло А.В., Быков В. И. Исследование автоколебаний лабиринта 9-й ступени KB Д. М.: ЦИАМ.// Новые технологические процессы и надежность ГТД.// 2 (62). 1997. С.48−58.
- Пипопуло А.В., Некрасов С. С. Упругая опора турбомашины. Авторское свидетельство на изобретение. № 1 207 232. 1985.
- Пипопуло А.В., Андреев А. В., Геллер B.C. и др. Лабиринтное уплотнение диска ротора турбомашины. Авторское свидетельство на изобретение.№ 1 295 839. 1986.
- Пипопуло А.В., Некрасов С. С. Упругая опора турбомашины. Авторское свидетельство на изобретение. № 1 431 432. 1988.
- Попов В. Г. Пипопуло А.В., Степанов С.А.Влияние конструктивно-технологических факторов на прочностные характеристики лопаток турбомашин. М.:Труды МАТИ .Изд-во МАТИ им. К. Э. Циолковского 2005. С. 78−82 .
- Пипопуло А.В., Попов В. Г. Оптимизация монтажного зазора бандажных полок лопаток турбомашин. М.: Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. № 12.2005.С.23−27.
- Пипопуло А.В., Попов В. Г. Оптимизация положения контактных поверхностей бандажных полок лопаток турбомашин. Научные труды МАТИ им. К. Э. Циолковского, Вып. 8(79). С. 165 170.2005.
- Попов В. Г. Пипопуло А.В., Методология проектирования лопаток турбомашин. Учебное пособие. М.: Издательско-типографский центр «МАТИ» РГТУ им. К. Э. Циолковского, 2004. С. 38.
- Хориков А.А. Прогнозирование и диагностика флаттера лопаток осевых компрессоров авиационных ГТД. Москва. Труды ЦИАМ 1311. кол. С. 352. 2002.
- ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
- ГТД -газотурбинный двигателькнд -компрессор низкого давления
- АД -авиационный двигатель *1. ГГ -газогенератор
- ДЦ -демонстрационный двигательэт -эндотермическое углеводородное топливом -число Маха1. JIA -летательный аппарат
- АГТУ -газотурбинная установка на базе авиационного двигателя1. ТЭЦ -теплоэлектростанциягвт -газо-воздушном трактнтз -научно технический задел
- НДС -напряженно-деформированное состояниепч -проточная частьлм -лопаточная машина
- САПР -система автоматического проектирования
- ТРД -турбореактивный двигательмд -монолитная деталь1. СА -сопловой аппаратхв -хвостовик1. РК -рабочее колесо
- АП -антивибрационная (бандажная) полка1. ЭО -элемент объема1. ЭС -элементами сопряжения
- КИМ -коэффициента использования материала1. JIB -лопаточные венцы
- ФДп -поверхностные функциональные детали1. УО -устройство охлаждениятл -температуры пера лопатки '1. Ryo -яу0=т*-тл1. УК -устройства крепления04 -ответная часть —пд -полотно диска
- ФЕ -функциональная единица1. БП -бандажная полка1. РТ -рабочее тело
- ТРДД -турбореактивный двухконтурный двигатель
- ЭВМ -электронно-вычислительная машина 'жц -жизненный циклпо -программное обеспечениемм -математическим моделям
- БПИО -базовое программно-информационное обеспечениеппо -прикладное программное обеспечение
- МКЭ -метод конечных элементовкэ -конечный элемент1. СЕ -сборочная единицатт -технические требования
- ВТ -вычислительная техника1. ИР -итоговые решения1. JIB -лопаточный венец1. УК -устройство крепления1. БЖ -бандажсл -статорные лопатки
- ФДп -функциональные поверхностные детали
- Q3D -квази-трёхмерный (полупространственный)3D -трёхмерный