【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法。
技術(shù)介紹
1、燃?xì)廨啓C(jī)是一種功率密度大、體積緊湊的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，推動轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的動葉片是其核心部件。由于工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的工作環(huán)境中，動葉片承受著離心力、振動應(yīng)力、熱應(yīng)力等多種載荷的共同作用，極易產(chǎn)生斷裂失效，以至于在新研燃機(jī)機(jī)組的設(shè)計開發(fā)過程中，主要的研制成本都是用于對動葉片的仿真計算與試驗測試。
2、根據(jù)國內(nèi)外數(shù)據(jù)統(tǒng)計，燃?xì)廨啓C(jī)動葉片的斷裂故障多數(shù)起源于葉片的疲勞斷裂(包括低周疲勞斷裂和高周疲勞斷裂)。其中低周疲勞斷裂是由于葉片的局部部位在運行工況下的應(yīng)力水平超過其材料所能承受的屈服應(yīng)力水平而發(fā)生塑性變形進(jìn)而對葉片造成損傷，發(fā)動機(jī)每啟停一次損傷累積一次進(jìn)而最終導(dǎo)致斷裂；高周疲勞斷裂是由于葉片共振引起的疲勞斷裂，引起共振的主要原因為葉片固有頻率與工作環(huán)境中的激振頻率相等時，促使葉片產(chǎn)生大幅度的振動響應(yīng)，疊加葉片高速旋轉(zhuǎn)過程中的離心力后，引發(fā)斷裂故障的出現(xiàn)?？紤]到動葉片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)的安全性影響，在動葉片裝機(jī)運行前必須進(jìn)行詳細(xì)的計算分析和臺架考核驗證，能否最大限度的模擬動葉片服役環(huán)境來進(jìn)行針對性的考核是國內(nèi)外燃?xì)廨啓C(jī)專業(yè)的重要研究方向。
3、進(jìn)行新型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計時，我們常常需給出燃?xì)廨啓C(jī)的大修期壽命以及在大修期內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)的啟停次數(shù)。已知燃?xì)廨啓C(jī)的壽命主要取決于關(guān)鍵部件(葉片、輪盤)的壽命，已有的手段多是通過仿真計算估算其壽命，其值通常是由其受力工況和溫度通過材料手冊查出具體數(shù)值，但該數(shù)值通常是由光滑的標(biāo)準(zhǔn)試
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種解決材料光滑標(biāo)準(zhǔn)試棒無法模擬燃?xì)廨啓C(jī)輪盤葉片等結(jié)構(gòu)復(fù)雜邊角處應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時拉伸機(jī)不能模擬從葉頂至葉根這種離心力逐漸增大的漸變效果對燃?xì)廨啓C(jī)壽命的影響的船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法。
2、一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，包括以下步驟：
3、s1，進(jìn)行靜強(qiáng)度計算；
4、s2，進(jìn)行溫度標(biāo)定；
5、s3，分別進(jìn)行低周疲勞試驗、長時持久試驗；
6、s4，進(jìn)行部件狀態(tài)評估，均出現(xiàn)長度超過0.76mm的裂紋則進(jìn)行s5，沒有出現(xiàn)長度超過0.76mm的裂紋則重復(fù)s3；
7、s5，進(jìn)行工況判斷，所用工況均做完則進(jìn)行s6，沒有則重復(fù)s2；
8、s6，進(jìn)行壽命等效；
9、s7，進(jìn)行工況等效。
10、進(jìn)一步地，所述s1中進(jìn)行靜強(qiáng)度計算具體為：分析燃?xì)廨啓C(jī)各級轉(zhuǎn)子的靜強(qiáng)度儲備，確定選取試驗件，對于同一型號的發(fā)動機(jī)的多級盤或多級葉片，滿足下述條件：
11、1)材料相同；
12、2)加工方法及熱處理工藝相同；
13、3)結(jié)構(gòu)形狀相似，使用應(yīng)力與溫度狀況接近；
14、即可在這些輪盤或葉片中，通過強(qiáng)度分析計算從中選取靜強(qiáng)度儲備最低的代表級進(jìn)行試驗，并將儲備最低的部位確定為考核部位。
15、進(jìn)一步地，所述s2中以各工況下考核部位的溫度t’為標(biāo)準(zhǔn)，在考核部位粘貼熱電偶，調(diào)節(jié)溫度控制程序，直到各工況溫度t達(dá)到給定溫度t’為止，誤差在±10℃以內(nèi)標(biāo)定完成，記錄此時的溫度控制程序，正式試驗按照此程序進(jìn)行，試驗過程中溫度保持不變，對于當(dāng)葉片為試驗件，輪盤為陪試件的，保證輪盤各部位的溫度不高于設(shè)計溫度。
16、進(jìn)一步地，所述s3中每個工況下進(jìn)行分別進(jìn)行兩組試驗，分別為低周疲勞試驗、長時持久試驗。當(dāng)溫度達(dá)到s2所標(biāo)定的溫度并保溫60min以上時，進(jìn)行低周疲勞試驗，其中工況轉(zhuǎn)速為燃?xì)廨啓C(jī)該運行工況下的轉(zhuǎn)速。
17、進(jìn)一步地，所述s5中船用燃?xì)廨啓C(jī)正常運行分為三個工況，分別為1.0、0.8與0.6工況，每個工況均需進(jìn)行s3的試驗，低周疲勞試驗的1.0、0.8與0.6工況試驗次數(shù)分別為n1、n2、n3次，長時持久試驗的1.0、0.8與0.6工況試驗時間分別為tt1、tt2、tt3。
18、進(jìn)一步地，所述s6中1.0工況下1次啟停相當(dāng)于tt1/n1小時運行；0.8工況下1次啟停相當(dāng)于tt2/n2小時運行；0.6工況下1次啟停相當(dāng)于tt3/n3小時運行。
19、進(jìn)一步地，所述s7中1.0工況下1次啟停相當(dāng)于0.8工況下啟停n2/n1次，1.0工況下1次啟停相當(dāng)于0.6工況下啟停n3/n1次。
20、本專利技術(shù)的有益效果在于：本專利技術(shù)可以在旋轉(zhuǎn)的環(huán)境下對真實輪盤葉片部件進(jìn)行長時持久試驗和低周疲勞試驗，給出關(guān)鍵部件的啟停次數(shù)與運行時間的等效方法以及工況之間的等效方法，進(jìn)而為用戶提供真實可靠的數(shù)據(jù)。
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1.一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，所述S1中進(jìn)行靜強(qiáng)度計算具體為：分析燃?xì)廨啓C(jī)各級轉(zhuǎn)子的靜強(qiáng)度儲備，確定選取試驗件，對于同一型號的發(fā)動機(jī)的多級盤或多級葉片，滿足下述條件：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，所述S2中以各工況下考核部位的溫度T’為標(biāo)準(zhǔn)，在考核部位粘貼熱電偶，調(diào)節(jié)溫度控制程序，直到各工況溫度T達(dá)到給定溫度T’為止，誤差在±10℃以內(nèi)標(biāo)定完成，記錄此時的溫度控制程序，正式試驗按照此程序進(jìn)行，試驗過程中溫度保持不變，對于當(dāng)葉片為試驗件，輪盤為陪試件的，保證輪盤各部位的溫度不高于設(shè)計溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，所述S3中每個工況下進(jìn)行分別進(jìn)行兩組試驗，分別為低周疲勞試驗、長時持久試驗。當(dāng)溫度達(dá)到S2所標(biāo)定的溫度并保溫60min以上時，進(jìn)行低周疲勞試驗，其中工況轉(zhuǎn)速為燃?xì)廨啓C(jī)該運行工況下的轉(zhuǎn)速。p>
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，所述S5中船用燃?xì)廨啓C(jī)正常運行分為三個工況，分別為1.0、0.8與0.6工況，每個工況均需進(jìn)行S3的試驗，低周疲勞試驗的1.0、0.8與0.6工況試驗次數(shù)分別為N1、N2、N3次，長時持久試驗的1.0、0.8與0.6工況試驗時間分別為tt1、tt2、tt3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，所述S6中1.0工況下1次啟停相當(dāng)于tt1/N1小時運行；0.8工況下1次啟停相當(dāng)于tt2/N2小時運行；0.6工況下1次啟停相當(dāng)于tt3/N3小時運行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，所述S7中1.0工況下1次啟停相當(dāng)于0.8工況下啟停N2/N1次，1.0工況下1次啟停相當(dāng)于0.6工況下啟停N3/N1次。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，所述s1中進(jìn)行靜強(qiáng)度計算具體為：分析燃?xì)廨啓C(jī)各級轉(zhuǎn)子的靜強(qiáng)度儲備，確定選取試驗件，對于同一型號的發(fā)動機(jī)的多級盤或多級葉片，滿足下述條件：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，所述s2中以各工況下考核部位的溫度t’為標(biāo)準(zhǔn)，在考核部位粘貼熱電偶，調(diào)節(jié)溫度控制程序，直到各工況溫度t達(dá)到給定溫度t’為止，誤差在±10℃以內(nèi)標(biāo)定完成，記錄此時的溫度控制程序，正式試驗按照此程序進(jìn)行，試驗過程中溫度保持不變，對于當(dāng)葉片為試驗件，輪盤為陪試件的，保證輪盤各部位的溫度不高于設(shè)計溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)與運行時間等效試驗方法，其特征在于，所述s3中每個工況下進(jìn)行分別進(jìn)行兩組試驗，分別為低周疲勞試驗、長時持久試驗。當(dāng)溫度達(dá)到s2所標(biāo)定的溫度并保...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫彥博，孫景國，何建元，邱中輝，魏明軍，王天志，
申請(專利權(quán))人：中國船舶集團(tuán)有限公司第七〇三研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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