Богуслаев (Богуслаев В.А., Муравченко Ф.М., Жеманюк П.Д., 2003 - Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик ГТД. Том 1), страница 49

Испытывали образцы со следующими вариантами покрытий: 1 — ионное азотирование в плазме; 2 — покрытие Т1)ч", полученное в процессе ионной конденсации (КИБ); 3 — покрытие Ч1Ч, полученное методом КИБ; 4 — комбинированное покрытие (комбинация 1-го и 2-го вариантов, выполненных последовательно). Основные характеристики покрытий представлены в табл.

5.1, Таблица 5.1 — Основные характеристики покрытий Следует отметить, что на лопатках с покрытием ТЙЧ и ЧХ микротверлость не определяли в связи с хрупкостью слоя. ззт 356 лш/Зиь чг/ми' 0.15 0,1 0,055 лт/5»р, мг/ммз ламп/5 чь лзг/мм' 0,15 О,!5 0„1 0,05 0 10 20 30 Для проведения испьпаний на износостойкость использовали эрозионные стенды Московского авиационного института, в качестве,.

'-,':;': изнашивающего материала применялся кварцевый песок с размером частиц А,о = 4070 мкм. Предварительно образцы подвергались каплеударному изнашиванию [5.41. Скорость соударения частиц воды с поверхностью образцов составляла 300 м/с, диаметр частиц л/ч „=1,0 мкм. Воздействие жидких частиц осуществляли до исчерпания инкубационного периода, т.е.

когда потери массы образцов еще отсутствуют. Далее образцы с -!-': предварительным воздействием воды и исходные подвергали воздействию частицами песка. Скорость нормального соударения твердых частиц с образцом составляла У= 200 и/'с. ":-"У После каждого эксперимента определяли массу песка, '',:р! попадающего в уловитель за время одного опыта и потери массы испытуемых образцов путем взвешивания на лабораторных весах ВЛР-200. Результаты исследований представлены на графиках (рис.

5.1 . 5.5), где на осях координат отложены потери массы с единицы поверхности образца, на осях абсцисс — масса песка, воздействующего на единицу поверхности образца (»песчаная» нагрузка). О 10 20 30 40 50 60 70 о, мг/млн Рисунок 5Л вЂ” Зависимость потери массы образцов с попранием 'П/Ч от песчаной нагрузки 1 — предварительное каплеуларное воздействие в течение 15 мин, 2 — в течение 1О мин, 3 — исхолнын образец ич»»т.токи-1а,арь.гп - Самолет своими рукимит1 0 10 20 30 40 50 60 й. мг/мм' Рисунок 5.2 — Зависимость потери массы образцов с ионным азотироваииии от песчаной нагрузки 1 — предварительное воздействие волы в течение 25 мин, 2 — исходный образец Рисунок 5З вЂ” Зависимость потери массы образцов с покрьгпивв.нани!~-' ' взотироваяие +'ПХ от песчаной нагрузка 1 — предварительное каплеуларное воздействие в течение ! О мин, 2 — исходный образец ып/8эгэ мг/мы э О,15 0,1 О,О5 в/и/бэр, мг/мм' 0,1 О,О5 10 20 30 40 50 60 70 80 о, мг/мм' Рисунок 5.4 — Завяснмость потери массы образцов с эихзрытием от песчаной нвгрузкВс 1 — предварительное каппеуларное воздействие в течение 7 мин; 3 — исходный образец О 1О 20 30 40 50 60 70 е, мг/мы' Рисунок 5.5 — Зависимость потери массы образцов ВТ8 от песчаной нагрузкэе 1 — предварительное воздействие капель воды в течение 1 час 37 мин, 2 — исходныи образец В результате исследований, при выбранных условиях испытания (абразивном материале, размере жидких и твердых частиц, скоросги соударения, времени каплеударного нагружения Т=1 О мин, величине песчаной нагрузки д=б0,0 мг/мм ), установлена следующая 2 последовательность покрытий в порядке убывания износостойкости ~0„055; 0,185 и 0,190 мг/ммз соответственно для покрытий У)э/, ТНЧ и комбинированное (см.

графики рис. 5.1, 5.3 и 5.4). Таким образом, при выбранных условиях испьпания наибольшей износостойкостью обладают покрьпия системы ТЙЧ и 7)э), а нажченьщей — ионное азотирование в плазме. Эрозионный износ лопаток компрессора изделия 78 зависит от многих факторов, таких как дисперсный и минералогический состав грунтовой пыли на площадках базирования обьектов, влажности абразивного материала и климатических условий и режимов эксплуатации и многих других.

Поэтому период эксплуатации изделий, до величин износа лопаток, приводящих к выходу из стром лопаток изделия, также различен. Максимальный съем по износу изделий 78 П-и серии зафиксирован при наработке 100200 часов, изделий 78 П1-й серии 400500 часов, изделий 78 — 200300 часов. Измерение величин износов рабочих лопаток компрессоров (произведенный по хорде в периферийном сечении АЗ-Аз (рис. 5.6) показывает, что для различных модификаций изделий эта, величина находится в следующих предела/с 360 Ао г г 3 Аб 4 ло 7 Аг яр и и и и !3 ! омо 17 и ло 3о и гг ен осе вздымя Рвсунок 5.6 — Схема расположения сечений на рабочен лопатке ступени компрессора нзд. 78 для определенна длины хорды н максимальной толннгвы профиля — для изделия 78МТ Ш серии износ 2,12,4 мм при средней наработке 400 часов; — для изделия 78МТ П серии — 1,2 мм при средней наработке 262 часа; — для изделия 78  — 2,05 мм при средней наработке 390 часов; Замеры хорды лопаток направляющих аппаратов (производнли в периферийном сечении П-П) показывают, что: — на 1-й ступени максимальный износ наблюдается на лопатках, расположенных в верхней левой (по полету) зоне компрессора в диапазоне 174300; — на П1-Ч-й ст.

— в верхней левой зоне 216404; — на Ч-й ступени — в верхней левой зоне 261423; — на Ч1-й ступени — в верхней зоне 286402; — на Ч(1-й ступени — в верхней правой зоне 287488; — на ЧШ-Х1-й ст. — в верхней правой зоне 304460. мни.еоЬЬлаирЬ.гн - Самолет своими ругоениол 361 Таким образом, зона максимального износа лопаток напралляиицих аппаратов по ступеням смещается в сторону, противоположную вращению ротора и наблюдается в диапазоне 174488. Максимальный износ наблюдается на лопатках ЧП-й ступени, а минимальный — на ЧТ-й ступени. Установить зависимость износа рабочих лопаток 1-й ступени и направляющих лопаток изделий 78 от наработки не удалось.

5.3 Оценка состояния лопаток ио результатам испытания изделия 78 на стенде с подачей пыли в компрессор 15.4, 5.51 Распределение пыли на входе и по тракту компрессора изделия 78 после испытания на стенде оценивалось по: — показаниям электрических индикаторов износа с оценкой количества пыли, прошедшей через компрессор, ее концентрации и распределению по сечению входа; — состоянию рабочих лопаток всех ступеней; — состоянию покрытых эмалью ЭП-586 лопаток направляющих аппаратов Ч-й и Ч1-й ступеней; — соспппщю лопаток направляющих аппаратов Ч11-й и Ч1П-й ступеней. В результате установлено, что: Основная масса пыли — около 90% прошла через правую половину (по полету) проточной части корпуса первой опоры, причем через верхний сектор (0-3 часов) прошло 70% всей пыли, а через нижний (3-6 часов) — 20%. Остальная пыль прошла равномерно через левую часть опоры.

Характер, форма, размеры зон износа и шероховатость рабочих лопаток изделия такие же, как и в эксплуатации. Размеры зон максимальных износов (лопаток направляющих аппаратов) и их расположение по окружности (в верхней части компрессора) по оцеикаы обмеров хорд в расчетных сечениях и визуальной опенке износа эмали соответствует эксплуатационным. При осмотре датчиков, расположенных за 1-й ступенью„было обнаружено, что изменение шероховатости поверхности наблюдается по всей высоте датчика, а концентрация пылевых частиц за 1-й ступенью уменьшается от втулки компрессора к пе1нгфеРии. Характер занылейнесш воздуха на входе в компрессор зависит от многих факторов, в том числе и от скорости потока, несущего винта (нВ).

В стеидовых услг3виях 362 ииилойииалрь.ги - Самолет своими руками?! 363 испьпанияГТДскоростьпотока НВ равна О, пои привелокповышенной концентрации пыли у втулки компрессора. Таким образом, за 1-й ступенью сепарации частиц пыли не происходит. Полученные результаты показывают, что: — при движении пылевого потока по компрессору, происходит изменение его дисперсного состава, обусловленное дроблением частиц. Причем в разных секторах дисперсный состав частиц различен: — дисперсный состав пыли меняется по высоте лопатки.

На периферии лопаток содержится болыпе крупных частиц, что связано с их сепарацией; — за рабочими лопатками первой ступени происходит только дробление частиц. Их сепарация начинается за П-й ступенью компрессора. Поток частиц, продвигаясь в осевом направлении компрессора, одновременно закручивается в направлении вращения ротора на угол примерно 70 и сепарируется к периферии лопаток. Полученное угловое смещение зон максимальной концентрации пыли качественно соответсгауег картине распределения зон максимальных износов лопаток направляющих аппаратов (НА) в эксплуатации.

Несколько завышенное значение угла закрутки частиц пыли по сравнению с расположением зон максимального износа лопаток НА в эксплуатации обусловлено воздействием более мелкого дисперсного состава пыли в стендовых испьгганиях двиителя по сравнению с эксплуатационными условиями; — существенно различается концентрация пылевого потока в различных секторах поперечного сечения компрессора. По мере продвижения пылевого потока по тракту компрессора происходит выравнивание его окружной концентрации.

В результате этого для каждой из последующих ступеней происходит расширение границ зоны максимального износа лопаток НА, что также соответствует результвтаМ эксплуатации. таким образом, схема подачи пыли в изделие, примененная для исследования эрозии лопаток с покрытиями, обеспечивает условия' испытания близкие к эксплуатационным.